模具设计原则(PPT).ppt

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1、模具(mj)設計原則第一页，共四十七页。鑄件精度(jn d)之主要變因 模具製造精度 材 料 收 縮 率：與 產 品 形 狀、模 具 設 計 方 案、成形條件有關 成形條件如模溫、頂出溫度、射出壓力等 模 具 零 件 熱 變 形、磨 耗、熔 損 或 移 位，以 及毛邊附著在零件上造成(zo chn)製品形狀變動 成形設備硬體剛性及精度 頂 出 銷 尺 寸 及 位 置 安 排 不 當、滑 塊 構 造 不 當 等造成產品變形第二页，共四十七页。影響壓鑄件尺寸(ch cun)之變因第三页，共四十七页。根本(gnbn)產品設計原則 在 滿 足 功 能 要 求 的 條 件 下 儘 量 簡 化 設 計，並

2、 考 慮 降 低 模 具 設計的困難度及本钱。薄 而 大 面 積 的 平 面 易 產 生 撓 曲 變 形，應 儘 量 防 止，如 果 必 須 採用，就 應 以 肋 條 等 方 式(f ngsh)達 到 輔 助 流 動 及 加 強 結 構 之 效 果，並特別注意製程之溫度控制，防止冷卻不均。採用漸變、圓角等方式，防止厚度及流動方向的劇烈改變。設法讓料頭、毛邊等用沖壓模就可輕易的移除。需 後 加 工 處 要 留 足 夠 的 加 工 餘 量，並 考 慮 可 伸 進 加 工 的 方 向 及空間。第四页，共四十七页。壁厚設計原則以筆記型電腦外殼而言，不同大小的液晶顯示器(LCD)所對應的電腦外殼面積約略

3、如下：6.1 LCD(A5)：230 cm210.4 LCD(B5)：520 cm211.3 LCD：570 cm212.1 LCD(A4)：660 cm213.3 LCD：720 cm214.1 LCD：775 cm2目 前(mqin)A5 及B5 尺 寸 的 筆 記 型 電 腦LCD 背 板 外 殼 壁 厚 最 薄 可 達0.60.8 mm，A4 一 般 約 為1.2-1.5 mm，最 薄 約0.8-1 mm，而13.3 及14.1 最薄可達1-1.2 mm。第五页，共四十七页。線性公差(gngch)同一模仁局部(jb)所鑄出形狀之線性公差 圖中E1 如下表。例：某一線性尺寸100 mm，

4、其標準及精密級線性公差為：標準級：(0.25)+3(0.025)=0.325 精密級：(0.05)+3(0.025)=0.125第六页，共四十七页。分模線公差(gngch)跨越分模線形狀的線性公差 圖中E2E1 是將上述線性公差的值加上查下表所得(su d)的額外公差來決定。下表的數值是在單一模穴的情況下，由鑄件在分模面的投影面積而定，且由於此額外公差是由分模線分離所引起，因此影響的只有+的公差。例：一鑄件投影面積500 cm2，跨越分模線的線性尺寸(ch cun)125 mm，其公差為：標準級：(0.35)+(+0.30)=+0.65-0.35精密級：(0.15)+(+0.203)=+0.3

5、53-0.15第七页，共四十七页。分模線偏移(pin y)的額外線性公差 分模線假设有模塊因溫度變化、滑塊鎖定機構內力、或定位銷間隙過大而產生偏移，可能造成與分模面平行(pngxng)的前後左右任一方向之尺寸變化，影響跨越分模線的線性尺寸、同心度、以及基準面結構(datum structure)。注意此處包括正和負的影響。NADCA G-5-2-97 Guidelines第八页，共四十七页。可動模塊公差(gngch)可動模塊構成形狀的線性公差 圖中E3E1 是將上述線性公差的值加上查下表所得的額外公差來決定。下表的數值是由可動模塊所形成的鑄件部位在分模面的投影面積而定，且由於此額外公差是由可動

6、模塊的移動或磨損所引起(ynq)，因此影響的只有+的公差。例：由可動模塊所形成的鑄件部位在分模面的投影面積500 cm2，線性尺寸125 mm，則公差(gngch)為：標準級：(0.35)+(+0.61)=+0.96-0.35精密級：(0.15)+(+0.356)=+0.506-0.15第九页，共四十七页。平面(pngmin)公差 要提昇平面度應注意以下幾點：平面週邊及底下的壁、凸圓及凸片都應有夠大的拔模角。防止(fngzh)在平面下設計大凸面或截面，以免發生縮痕(sink mark)或收縮變形。採用漸進的截面變化，並注意適當的填角，減少應力及收縮變形的發生。各種不對稱的凸塊及壁高變化都會影響

7、平面度，因此在可能情況下盡量用對稱形狀。第十页，共四十七页。拔模角 一般鎂鑄件的拔模角可以較其他壓鑄材料為小，某些情況下甚至可以不用斜角，但是在允許範圍內，一般還是選用較大拔模角，以減少所需之頂出力或抽芯力。內壁的C 值是外壁的一半(ybn)，因此內壁的拔模角一般是外壁的兩倍。鑄造字體及裝飾花紋不適用此標準，請參考NADCA G-6-7-97 Guidelines。第十一页，共四十七页。一般(ybn)級切削螺紋預留孔 螺紋尺寸註明f 者表細牙 假设(jish)須指定孔徑公差，D1 用-0.05 mm，D2 用+0.05 mm。(NADCA S-4-6-97)第十二页，共四十七页。精密(jngm

8、)級切削螺紋預留孔 螺紋尺寸(ch cun)註明f者表細牙 假设須指定孔徑公差，D1 用-0.025 mm，D2 用+0.025 mm。(NADCA P-4-6-97)第十三页，共四十七页。成形(chn xn)螺紋預留孔 以擠鍛(swaging)方式成形螺紋的預留孔公差都以精密(jngm)級考慮 螺紋尺寸註明f 者表細牙 假设須指定孔徑公差，D1 用-0.015 mm，D2 用+0.015 mm 在通孔的末端及盲孔的入口應加錐坑 盲孔底部預留4 牙的深度 M3 或小於M3 的牙只適用於通孔 擠鍛攻牙方式不適用於壁厚小於螺孔直徑的2/3 的情況(NADCA P-4-7-97)第十四页，共四十七页

9、。管牙預留孔 適用於英制(yn zh)N.P.T.及A.N.P.T.管牙，單邊斜角為1 47 10。(NADCA S-4-8-9)第十五页，共四十七页。填角(fillet)及交角(jio jio)(corner)由於充模時間在10-100 msec 左右，所有邊緣及角落都應盡量使用圓角，以減少紊流產生的機會。使用圓角也可以(ky)減緩鑄件及模具內的應力集中，延長模具壽命並降低模具維修費用。鎂壓鑄件的填角及交角比照一般鋁壓鑄件設計，如圖(NADCA G-6-2-97 Guidelines)。第十六页，共四十七页。肋(Rib)加肋的目的是要增加鑄件的剛性或強度，降低因鑄件變形產生的不良率。然而假设

10、設計錯誤，可能反而(fn r)在其邊緣產生較高應力，或導致應力集中的現象。建議設計方式如右圖(NADCA G-6-3-97 Guidelines)。第十七页，共四十七页。嵌件 嵌 件 的 用 途(yngt)主 要 在 使 鑄 件 局 部 具 有 高 硬 度 或 耐 磨性 等 特 殊 性 質，或 藉 以 改 善 壓 鑄 件 的 工 藝 性，例 如 消除 局 部 熱 點、消 除 側 凹、細 長 孔 等。使 用 嵌 件 時 應 注意：嵌件外表或端部應滾花，以加強其與鑄件之密合。嵌件周圍應包覆有一定厚度之金屬層，防止破裂。嵌 件 在 嵌 入 前 最 好 能 先 做 防 蝕 保 護，防 止 嵌 件 與

11、鑄 件產生電化學反應。含 有 嵌 件 的 鑄 件 盡 量 防 止 外 表 處 理，以 免 鬆 動 或產生腐蝕。第十八页，共四十七页。模具(mj)的主體功能 選擇適當規格之機械 成形材料之根本性質檢討 決定壓鑄條件 模具方案(fng n)及尺寸設計 模具材料選用 標準零件 加工製造、組立及試模 產品品質檢驗 調整最適化製程條件 模具(mj)修改 量產設計流程第十九页，共四十七页。機械規格選擇Pinj(kg/cm2)為射出時金屬壓力，Aproj,total(cm2)是總鑄造面積，需求(xqi)夾模力為：Aproj,total=製品投影面積+溢流(y li)井投影面積+流道投影面積+滑塊投影面積+滑

12、塊拔模角效應滑塊拔模角效應=滑塊投影面積 除了夾模力以外，也需要檢驗鑄造面積與繫桿(tie bars)的形心是否接近，以及繫桿受力狀況是否均勻並且在平安(png n)範圍以內，以免繫桿變形甚至斷裂，或是模具張開造成毛邊或熔湯飛濺。第二十页，共四十七页。金屬成形(chn xn)模具設計之材料因素考量 熱性質 熱焓量(enthalpy)凝固機構(solidification mechanism)比熱 熱傳係數 介面熱傳性質 流動性質 穩態黏度(nind)(steady viscosity)暫態流變行為(transient rheology)相分離(phase separation)化學性質 氧化

13、濕潤性(wetting)速度(sd)場 壓力場 溫度場 產品品質sprue,runner,gate,vent,cooling channel第二十一页，共四十七页。半固態射出成形(chn xn)模具設計準則 為防止過多轉折導致捲氣，應採直接進澆方式，並儘量減小流道長度。半固態金屬之黏度(nind)較熔融金屬為高，較適合類似塑膠模之流路設計，然必須考慮固液相分離之偏析現象，適當調整澆口大小及進澆速度。半固態金屬可平緩地充填模穴，因此可減少或不用溢流槽，但仍應有逃氣槽；為改善氧化現象或成形薄壁鑄件時，可考慮使用真空裝置。半固態金屬已有部份液體凝固，因此須視成形時的固相分率降低模具的收縮率考量。第二十二页，共四十七页。