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繼上篇 : 塑膠模具開模評估(2) 進澆評估後,我們會依進澆型式確定了模具的類型,接下來緊接著就是做前期的設計評估,並依需求的模穴數來進行合理排佈。
在這個階段我們要預估的是「模具製造成本」、「每模塑膠料用料」、「評估產能」。 我們透過兩個步驟來做預估,分別是「分模設計」、「模穴排佈」。
透過「分模設計」釐清需要多少零件與確認模具零件形式,再透過製造單位抓取加工成本。 而「模穴排佈」是要來模擬排幾穴,流道要長什麼樣,就可以的得知需要多少塑膠用料,並藉評估需要多少模穴來釐清產能需求。
分模設計
首先,這邊要先認識模具的基本觀念,模具分成公母兩側,我們稱母模為固定側,公模為可動側。兩側合在一起形成一個型腔,而合模的分界處,就是所謂的分模線。 想像你在玩沙子,用一個小桶做沙堡。這個小桶就像一個模具,沙子是我們要塑形的材料。當你裝滿小桶後,需要把小桶輕輕翻過來。輕輕地拍幾下,然後把桶子提起來,沙堡就留在那裡了。這個過程,就類似於使用模具製作產品。假設你的小桶是由上下兩部分組成的,而你需要在中間打開它來取出沙堡,就像之前那樣直接打開。那麼你現在打開小桶的這條線,就好比是分模位置。 分模線是模具兩半部相接觸的地方,也是你打開模具提取產品時的分界線,而塑膠產品上也就會有一條縫隙痕跡出現。
那一般要怎麼設定產品的分模設計呢 ?
1.盡量避免於外觀面上 由於分模線是會印在產品上的,所以需要避免在客戶要求的外觀面上。
2.避免分模在重要的尺寸面上
畢竟分模線是模具組裝的縫隙,多多少少塑膠流動都會往縫隙溢出,因此往往夾帶毛邊的問題,所以如果該邊緣是尺寸需要量測的地方,就會容易不准,尤其是用投影設備量測時更明顯。
3.分模位置需利於脫模
如果產品藏的太深,就可能造成產品黏在模穴上,造成無法自動化取出,若強行取出了,產品也變形了。因此產品在模穴裡需要有適當的深度,必要時拆入子、滑塊。
4.避免產生複雜的機構
如上圖的拆模示意圖,藍色是表示產品。左圖顯示須拆一顆滑塊(Slider)來完成,右圖則是直接將產品凹口朝下,頂多拆一組入子(Insert)即可完成,也可以甚至不拆入子直接將凹口特徵做在公模仁(Cavity)上。而右圖才是合理的做法,因為滑塊機構會複雜化模具結構的設計,甚至產生模具組裝精度不佳的問題,只要脫模允許,入子可以直接鎖在模仁上,沒有做動的問題,機構上更單純。 當然實際設計還是要考量產品造型的限制,不是每個產品都能讓你加入適當的脫模角,需要來回跟客戶討論,以找出最省的開模設計。
那先決定分模設計的原因是甚麼呢?因為有了分模位置我們就能大概抓出會需要拆出多少零件,例如公母模仁、幾支入子甚至是需要拆出多少滑塊等等的,而這些特徵零件往往佔模具成本很大的比重,因此要有這些詳細零件的數量,抓取報價才會準確。
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延伸閱讀:《DFM製造可行性評估》
模穴排佈
決定好進膠位置與分模設計後,就要決定如何佈局,主要考量流道的排佈。 而流道排佈其實就是要決定開幾穴、怎麼排,依先前決定的射出機大小就能抓出模面有多大,並在有限範圍內做各穴的排佈,在這邊大致上決定了流道的走向與得知了大致的塑膠容積。
常見的流道排佈就兩種 :
流道設計上應當力求各穴與中心豎澆道的流動距離一致,因此以上方兩種形式(H型、輻射型)排列為主。當然因應產品的需求或為了處理流動平衡等問題,流道的排列設計是很多元的。
再模擬排佈以前,要先知道要做幾穴,若客戶沒有要求,要我們自己決定,那就必須先預估成型週期來計算每天的產能,確認開幾穴的情況下能達到出貨標準,通常業務單位或是PM等角色會做最後的決定。(請參閱塑膠模具開模評估(1) 設備的選用 : 週期預估)
一般狀況來說,若產能都能達到的情況下,穴數設計盡量不要超過4穴,以4穴內為主。4穴以上流動不平衡的狀況會越明顯。
我們在這邊主要是為了計算報價,因此只需要知道大概怎麼排列,流道大概多長,把預估的流道重量加上產品的重量,就是每模射出的重量了,有了這些資訊就可以計算塑膠的總用量了。
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