注塑成品的案例
注塑成品尺寸不準？可能是這些參數和周邊因素在作祟！
■臺北科技大學 / 林宗圣 助理教授
前言
注塑成型品之形狀和尺寸精度，除了在注塑成型時各參數作精密之控制外，更與成型用模具之形狀和尺寸息息相關，從模具加工精度問題而言，大部分配合傳統(tǒng)與非傳統(tǒng)加工其精度通常都能符合設計要求，但是模具之公差精度訂定卻是模具設計人員之專業(yè)學問，如果將每個部位公差訂定在非常精密之等級，或許能符合功能需求，但是卻增加制造困難度及成本，因此模具公差訂定是要非常小心仔細，才能達到成本降低及快速交貨需求。
模具之制作精度，除了須考慮工作物之形狀和尺寸，選擇適當之工作母機，以達到最高之加工效益。因加工精度的提升相對會增加制造費用（如圖1 所示），甚至會延后完工速度。
圖1：公差等級與產制費用的關系
訂定模具公差需注意的事項
影響成型品的尺寸精度因素，可分成以下原因（如圖2 所示）：
圖2：成型品發(fā)生尺寸誤差之原因
模具的基本構造及形式：如分模線的決定、模具變形導致厚度變化、滑塊、分件模等之位置變化等。
制作制造之誤差：加工機具精度和人員技術的能力。
模具的磨耗：模具經長期使用，因射出壓力、鎖模力等，使模具各部變形或松弛，及模具配合部位長期使用的磨耗，造成成型品的精度不良。
成型收縮量及翹曲控制
在訂定模具公差時，不僅需考慮成型品之公差，在模具構造部位的尺寸公差也是需要注意的地方。關于模穴之公差精度，目前并沒有公式化的標準，但須對應塑料的收縮率來考慮模穴之制造公差。
展開 注塑機的小知識.
◆ 模具的寬度及高度需小于或至少有一邊小于大柱內距；
◆ 模具的寬度及高度最好在模盤尺寸范圍內；
◆ 模具的厚度需介于注塑機的模厚之間；
◆ 模具的寬度及高度需符合該注塑機建議的最小模具尺寸，太小也不行。
3、 拿得出 ：由模具及成品判定“開模行程”及“托模行程”是否足以讓成品取出。
◆ 開模行程至少需大于成品在開關模方向的高度的兩倍以上，且需含豎澆道（sprue）的長度；
◆ 托模行程需足夠將成品頂出。
4、 鎖得住 ：由產品及塑料決定“鎖模力”噸數。
當原料以高壓注入模穴內時會產生一個撐模的力量，因此注塑機的鎖模單元必須提供足夠的“鎖模力”使模具不至于被撐開。
鎖模力需求的計算如下：
◆ 由成品外觀尺寸求出成品在開關模方向的投影面積；
◆ 撐模力量＝成品在開關模方向的投影面積(cm2)×模穴數×模內壓力(kg/cm2);
◆ 模內壓力隨原料而不同, 一般原料取350~400kg/cm2;
◆ 機器鎖模力需大于撐模力量，且為了保險起見，機器鎖模力通常需大于撐模力量的1.17倍以上。
至此已初步決定夾模單元的規(guī)格，并大致確定機種噸數，接著必須再進行下列步驟，以確認哪一個射出單元的螺桿直徑比較符合所需。
5、 射得飽: 由成品重量及模穴數判定所需“射出量”并選擇合適的“螺桿直徑”。
◆ 計算成品重量需考慮模穴數（一模幾穴）；
◆ 為了穩(wěn)定性起見，射出量需為成品重量的1.35倍以上，亦即成品重量需為射出量的75％以內。
6、 射得好 ：由塑料判定“螺桿壓縮比”及“射出壓力”等條件。
展開 雙色注塑成型技術工藝及模具特點簡介
首先雙色注塑成型組件使用的熔料溫度較高，對比普通的注塑組件有一定的差距，需要高溫度才能保持在模具中進行操作流動的能力；其次注射的壓力也較大，不僅是因為使用的是兩種不同塑料原料，要將其進行壓制焊接需要利用強壓進行融合，而且更是為了克服熔料在模具中流動的巨大阻力而設計的，才能保證注塑順利進行。
2.3 雙色注塑成型技術的材料參數設置
雙色注塑成型技術使用兩種不同的材料進行塑料制品的制作，因此在進行注塑前需要對材料進行考量，不僅要考慮選用材料的質量標準，更要注重材料在進行注塑時的溫度、壓力等參數的控制。
由于雙色注塑成型技術使用的模具和普通注塑成型的模具是不同的，這就要求雙色注塑成型技術材料使用參數要具有較高的熔料溫度，以保證熔料在注塑完成前不會提前固化，同時還要利用注射裝置控制好原料的壓力，使其能夠順利到達模具的各個部分，從而達到注塑的目的。
3、雙色注塑制品及模具設計要點
3.1 雙色注塑制品的結構特點
雙色注塑制品的結構和普通塑料制品的結構有著極大的不同，由于使用兩種不同的材料注塑完成，其產品具有兩種不同的性質特點，這和普通注塑產品有著根本性的區(qū)別；同時在注塑前需要進行細致的雙色注塑品結構設計，應充分考慮兩種材料的兼容特點。
結合該塑料制品面對的功能和使用環(huán)境來設計兩種材料的混合比例和連接方式，詳細分析工藝的復雜程度，同時還要進行使用強度的考慮設計，以便雙色注塑產品能達到相關的材料標準和要求。
3.1.1 兩種材料的選擇
雙色注塑成型技術選用兩種不同的材料進行注塑，因此對于兩種不同材料的選擇也是一個重要的過程，一般選用的是兩種顏色不同的塑料，這樣可以大大提升注塑成品的強度和耐用度，同時使其更加容易融合成型。
展開 解決注塑模具成型難題，型創(chuàng)科技&ACMT技術平臺助您一臂之力！
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三、模流分析
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四、射出成型
??射出制程的冷卻時間加工條件
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??決定多模穴射出件的流動平衡性
??塑膠射出的表面浮纖現象
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??澆口固化時間
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圖文細說：注塑工藝成型五要素！
/計量/松退/開合模/頂出
計量行程是指螺桿前部儲料室內的長度
當注塑成品95%狀態(tài)時轉保壓,這是注射行程的切換
當注塑程序終止后,螺桿處在料筒的最前段位置,預塑程序開始時螺桿開始旋轉,螺桿在物料的反壓力作用下后退,直到螺桿后退到實行的設定位置結束
當計量結束后通常塑料會出現流延,此時通過設定松退行程實現抽膠可以解決流延現象;
開模行程取決于模具的大小,只要能夠方便快速的取出產品,開模行程設定越小越好以縮短成型周期.
隨形冷卻，把復雜異形的問題交給增材制造
自工業(yè)注塑制模發(fā)展之初，如何使模具表面保持恒溫就一直困擾著人們，在注塑成型中，成品的冷卻時間在注塑生產周期的占比高達70%，主要原因是：在傳統(tǒng)的模具制造中，溫度控制或冷卻水路只能在直線上鉆孔。關鍵熱點通常不在冷卻熱量傳播的范圍之內, 因此無法有效冷卻。
為了使溫度保持恒定，制造商們先后使用了隔板、散熱器、散熱管等；還嘗試將塊狀物層壓在一起，并在模具上加裝結構復雜的鉆孔裝置。如何快速低成本地完成制造又成了一大難題。
美國麻省理工學院Sachs教授于1997年首次提出“注塑模具隨形冷卻技術”概念，設計出與部件輪廓一致的冷卻通道被認為是控制注塑制模溫度的最佳解決方案。然而隨形冷卻增加了模具制造的設計難度及制造復雜度，使得大部分傳統(tǒng)制造商都對其望而卻步。
3D打印技術作為智能制造的代表制造技術，近年來在我國制造業(yè)中得到了廣泛運用，使用直接金屬激光燒結 (DMLS) 技術，可以在生產過程中將優(yōu)化的隨形冷卻水路集成到模具當中。確保散熱更快、更均勻，可以降低模具中的熱應力并延長模具使用壽命。塑料產品質量和零部件的尺寸精度也得到了提高，同時減少了翹曲變形。
此外，3D打印技術在成形復雜結構方面的優(yōu)勢，擺脫了傳統(tǒng)機加工的成形限制，讓復雜結構的隨形冷卻流道（隨形水道），從設計變成現實。該工藝還可大幅縮短注塑模具的生產周期。
利用激光燒結來進行電子化制造在許多不同的工業(yè)已經成為可行的方案。需要強調的重點是，該技術不僅在快速成型環(huán)境里可行，而且在多品種的復雜產品的一系列生產中也是可行的。
例如，知名模具服務LBC公司使用全球工業(yè)3D打印領導者EOS(2021 TCT亞洲展展位號：G14) 創(chuàng)新激光技術進行模具制造，并對部分或整個工藝鏈進行調整以適應客戶的運營流程。
展開 國產三坐標測量機|中圖儀器全自主研發(fā)，實現高精度三維尺寸測量
例如在注塑過程中，檢測模具的偏差和磨損情況，以優(yōu)化注塑工藝，提高成品的品質和生產效率。
工作過程詳解
三坐標測量機作為一種基于坐標軸的測量設備，其工作過程可分為三個步驟：
1、準備工作
對待測物體和測量機進行準備，包括將待測物體放置在測量機的工作臺上，并進行工裝夾持等操作，以確保測量的準確性。
2、測量操作
通過測量機上的測量頭和探針，可以實現對物體尺寸和形狀的測量。探針的接觸感應技術可以精確地測量物體的表面數據，而測量機的控制軟件可以實時顯示測量結果。
3、數據分析
將測得的數據導出為電腦文件或與其他設備進行數據交互。通過數據分析軟件，可以對測量結果進行分析和比較，以評估產品的質量和性能。
國產三坐標測量機的優(yōu)勢
三坐標測量機國產化具有重要意義。首先在價格方面，國產三坐標測量機比進口三坐標測量機更具有價格競爭力，降低了企業(yè)的成本壓力；其次在技術實力上，我國制造業(yè)正處于轉型升級的階段，國產三坐標不斷進行創(chuàng)新和改進，提高設備的適應性和靈活性，有能力滿足不同行業(yè)的需求。
中圖儀器采用自主研發(fā)的設計與測量系統(tǒng)，提供了三坐標測量機穩(wěn)定、高精度性能，結合多樣化配置，可滿足不同的測量需求。
1、穩(wěn)定性、高精度測量
三軸均采用低熱膨脹系數的花崗巖導軌，機器具有良好的溫度適應性，抗時效變形能力。
環(huán)抱式氣浮布局，剛性好，機器能保持長時間的穩(wěn)定運行，同時具有高運行精度。
關鍵部件一體鑄造成型，結構緊湊，運行更為快速平穩(wěn)。
展開 【T0 量產之科學化試模?】
模具試模驗證過程
注塑成型加工制程中試模工作是模具制作完成后與開始注塑成型生產前的一項十分重要的驗證工作。模具試模驗證程序是優(yōu)化新制模具以較適化成型加工條件來有效地生產所需塑件產品的過程。此工序成為注塑成型加工制程中穩(wěn)定與效率生產最重要的生產步驟。在將注塑模具移交給注塑成型現場單位進行生產之前，模具試模試驗工作必須被確實執(zhí)行完畢，必須確保在任何地方以完全相同的一套標準試模方式來進行試模過程是非常重要。
圖 1: 注塑速度設定值的優(yōu)化評估
在模具試驗過程開始之前，產品加工制程開發(fā)階段將致力于產品與模具設計。設計單位與模具制造單位一起討論模具結構和技術解決方案。結合設計參數資料庫與注塑成型大數據，利用智慧制造設計工具來解決先期設計階段的技術問題，以避免模具中出現不必要的錯誤設計，并確保模具試驗的第一階段 ( 首次模具試打產品 T0 試模 ) 已經可以為我們提供了良好的產品。大多數情況下標準模具試驗過程包括三個測試階段。有時在一個階段內就會進行進行幾次模具試驗。如有必要將會繼續(xù)進行成型測試和模具優(yōu)化，直到產品符合客戶的確切要求為止。
模具試模驗證可以分為三個階段
第一階段：模具首次出料，T0 試模 ”First Out ofTool(FOT)”，這是第一次將熔融塑料注入模具中進行注塑成型加工生產成品。在此第一次加工成型時將測試模具在注塑加工周期動作下確認是否可以完美完成模具關閉，是否模具能提供足夠的冷卻效果與產品順利頂出離模，成型產品外觀是否合于要求，部品是否有毛邊、氣體包封、氣孔或變形等不良現象。最后根據試模驗證調查結果編制一份 T0 試模報告，報告中應指出模具是否需要進行優(yōu)化修改。后續(xù)模具制造單位將評估繼續(xù)優(yōu)化模具，并將 T0 樣品發(fā)送給客戶進行確認。
展開 CMF設計對產品結構設計的影響【上】金屬材料部分
而鋁合金壓鑄成型方式與塑膠模具成型方式類似，都是通過模具成型，當然壓鑄模具是通過澆注成型，不同塑膠是注塑成型，但是成品可塑性方式與塑膠還是有很多共同點的，鋁合金最薄壁厚可以做到0.5mm，當然0.4mm也可以做，當然越薄，工藝制作越難，產品強度也就越弱。設計的時候盡量避開極限設計尺寸。
03，鎳
鎳以鎳片電鑄為主，最常用在產品的LOGO銘牌上，或者手機上的喇叭網，聽筒網上，設計上常用于產品的亮點點綴，有畫龍點睛同工之妙用，也是備受設計師青睞。
鎳片常以電鑄成型為主，屬于電鍍類的物理沉積，好比一片磁鐵表面慢慢吸附一層薄薄的鐵灰一樣，形成一層均勻的沉積層，然后再去鍍上一層鉻形成一層高亮亮銀的效果。
鎳片LOGO最薄可以做到0.05mm，當然越薄也就越脆，容易碎，常用厚度在0.1-0.2mm之間，可以根據設計要求進行定義。
04，鋅
鋅以鋅合金壓鑄為主，常用于手機外殼，門把手，顯示器金屬支架等，由于可塑性高，強度好，并且表面可以電鍍，所以不但可以用作外觀還可以用作結構支撐，可用性很高。
鋅合金壓鑄與鋁合金壓鑄成型方式一樣，通過模具壓鑄成型，但是鋅合金要比鋁合金的密度高，所以剛性要強，也要重，鋅合金最薄壁厚與鋁合金一樣，都可以做到0.5mm，并且強度要好，如果對強度有要求，則可以選擇用鋅合金材料，如果表面要求高，強度還要好，則最好選擇用液態(tài)金屬不銹鋼MIM工藝制作，設計選擇的時候根據產品實際情況做選擇。
05，銅
銅用作消費電子產品外觀上還是非常少見的，因為銅要比鋁合金，鋅合金貴，而且軟，強度不好，所以一般用作電子器件類，結構器件類比較多。不過工藝品，或者造型復查的產品常常用到銅合金，或者純銅CNC加工。
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