模具設計

Mold design

模具基本介紹
壓鑄生產流程
二次加工
品檢與組裝

熱室壓鑄機模具

冷室壓鑄機模具

大體模具分成以下幾種構造:

  • 1.可動側模框 :承置可動側嵌模用
  • 2.固定側模框:承置故動側嵌模用,強度必須能承受壓鑄產生之壓力
  • 3.固定側嵌模:模具成形部分,又名母模
  • 4.可棟側嵌模:凸模部分,工件在這被頂針頂出,被稱做公模
  • 5.導銷與導銷襯套:作為公母模對合用配件
  • 6.射料套筒:冷式壓鑄機注入口裝置
  • 7.冷卻水套:通入冷卻水用,防射料套筒過熱
  • 8.分流器:作用為使金屬熔液能均勻進入澆道
  • 9.回銷:作用為支撐頂出板及使頂出銷可回到原位
  • 10.頂出銷:即頂針,頂出鑄件用
  • 11.上下頂出板:用於支撐頂針和回銷
  • 12.止塊:用於避免試模時將冷卻水套壓壞的裝置
  • 13.間隔塊:用於支撐公模用
  • 14.溢流槽:收集模穴餘料和空氣用
  • 15.排氣孔:用於排出模穴和熔液中的空氣 增加鑄件品質
  • 16.吊鉤:便於起重機吊掛模具用
  • 17.冷卻水孔:通入冷卻水調整模溫用
  • 18.自循環冷卻水套:調節模溫用的水冷系統

模具設計是由客戶提供圖紙,由富甲工業的模具部就圖紙來開發模具,而壓鑄件的模具設計時需要考慮下列因素

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儘量減少壓鑄件重量

設計壓鑄件時,應注意儘量減少其體積,以達到減輕重量及製造成本目的。壓鑄件越重,在壓鑄過程中便需越多時間填充模穴,同時壓鑄件在彈出前冷卻所需時間也越久。

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用”肋”為壓鑄件補強

設計時可用”肋”為薄壁補強。 肋須選擇適合地方,以便於頂針頂出及金屬之流動。

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壓鑄件的冷縮

所有合金在壓鑄過程由高溫到室溫冷卻之間,必會收縮。收縮也讓壓鑄件容易與模具分離,但也有可能與模具突出部份卡住。設計上可用拔模斜度來減少收縮。

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Draft(拔模斜度)在壓鑄的應用

拔模斜度為模具內壁的輕微斜面,用以助壓鑄件脫離模具。 具拔模斜度之表面通常特別光滑。

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壓鑄件剖面的一致性

壓鑄件剖面積越一致,越有利於金屬材料流動。剖面積的劇變會造成合金流動時之波動,從而產生孔隙。此外,剖面積的落差也會導致不均勻的收縮

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壓鑄件內圓角和隅角

壓鑄件設計除應避免銳角及剖面積的劇變之外,內部角落須有隅角,而對外角落則儘可能應有內圓角的設計。 兩者都可增強壓鑄件之強度及填充性。

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壓鑄件之光滑度

壓鑄件之表面光滑度取決於模具之表面光滑度。模具的光滑度越高,壓鑄件的光滑度亦同。對壓鑄廠而言, 製作霧面般的表面效果非常容易。諸如突出之商標與印記也一樣簡單。

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壓鑄件之合模線及頂針分布

合模線為模具兩半接合處,其表面效果是壓鑄生產成功與否之關鍵因素。應盡可能設計得越直與越平越好。 頂針為用來將壓鑄件推離模具的鋼柱。好的模具廠會將頂針留下的痕跡減 至最低。壓鑄件之設計師可建議頂針的適當位置。

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壓鑄件的識別標誌

壓鑄件原設計師應提供可放置各種標誌(如:公司商標, 產品序號, 等) 的地方。通常壓鑄件工程人員才能據此決定最終這些標誌的放置地點。壓鑄廠通常也會標上模具穴號及鑄造日期以供追蹤之用。此類標誌通常易於浮出而不是陷入鑄件模具表面。

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壓鑄件之滑塊

壓鑄件原設計師應儘可能避免設計與合模線平行的穴位。滑塊會大幅增加製造成本,故產品設計人員應全力與壓鑄人員配合避免。

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壓鑄件功能合併

設計師可將多種功能之零件合併設計在一個壓鑄件上,以減少處理、儲藏及裝配之費用。

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多穴位模具

多穴位模具有可能減少單件價格,但需以下條件配合:
@額外穴位不應導致需改用更大噸位的壓鑄機,因為壓鑄機噸位愈大,開機費用即愈高。
@額外穴位帶來的工件複雜度不可大幅減少壓鑄件生產良率

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若有需要幾個類似之零件,可考慮用同一模具但不同加工與處理,如此可節省開模費用

熱室壓鑄流程

1.模具閉合,活塞升起,開啟注入口讓熔融金屬灌入汽缸中
2.之後,柱塞將柱入口密封,將金屬湯推入模穴,在此,熔融金屬保持在壓力下直到固化
3.模具打開。鑄件會留在模具的一邊 ,剩餘的熔融金屬經過噴嘴與鵝頸管流回。
4.頂出銷將鑄件從模具的頂出邊頂出。當柱塞打開注入口時,熔融金屬流經進口回填鵝頸管。

冷室壓鑄流程

1. 模具閉合,熔融金屬杓入冷室的壓鑄儲筒
2. 柱塞將熔融金屬壓入模穴,在此熔融金屬保持在壓力下直到固化
3. 模具打開,柱塞前進,確保鑄件留在頂出邊
4. 頂出銷將鑄件從模具的頂出邊頂出,柱塞復歸原來位置

當模具設計完畢後,需要試驗模具生產出來的產品是否符合要求,經過設計好的模具所生產出來的樣品,會經過各種嚴格的檢驗,包含產品本身構造檢查,產品材質狀況,尺寸量測,環境抗性測試:

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構造檢查

第一批樣品出來後,工作人員會開始檢查該產品是否大致上達到客戶要求的形狀,表面是否有起泡,拉傷等缺陷,若有缺陷發生則會探查原因並修正模具,並對模具做調整

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材質狀況

樣品出來之後會送至品保部門,使用量測顯微鏡觀察其材質金相晶粒狀況,金屬在加熱至熔湯狀態進入模具後成型冷卻,會有兩個問題,一是冷卻的速率梯度會造成晶粒的變化進而影響該產品的強度,二是製造過程使產品產生肉眼不可見的缺陷,若有上述情況發生,則需要修改壓鑄過程中冷卻速率的梯度,以及尋找其他入料的方向順序。

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尺寸量測

尺寸量測是試模最重要的環節,壓鑄產品多半都會用於精密儀器的元件當中,因此對尺寸的要求都會精確到小數點後第三~第四位,因為若誤差過大,會造成元件無法與客人的其他元件組合成功,因此我們會運用各種方法,提供各種解決方式讓尺寸達到標準