塑膠設計基礎,開始認識塑膠射出

設計01工作熊的公司是一家自有品牌的跨國公司,從設計、生產到銷售全都一手包辦,身為工程人員,有機會接觸到產品的設計到生產的全都過程,記得我剛接觸到塑膠射出的時候,自己完全沒有概念,當時學校也沒有學過,更別說什麼塑膠的特性了,最先認識塑膠是從陪同老美同事拜訪台灣的模具廠開始的,當時還得兼當翻譯,與模具廠一起討論模具的設計與塑膠射出的工程問題,雖然自己當時的英文也是很爛啦!不過工程上就是那幾個專有名詞,所以用久了也就熟能生巧,當時趕鴨子上架式的英文學習,也確實讓我的英文進步了不少。

一般來說現今的機構設計工程師(Mechanical Engineer)在畫好 3D 的 CAD 之後,都必須跟模具廠(Tool maker)檢討模具設計的可行性(Manufacability),因為很多的設計工程師,尤其是國外的設計工程師,大多搞太懂為何模具的設計與生產上會有哪些限制,有些年輕的設計工程師還以為只要可以把圖畫得出來,模具廠就一定可以做得出來,生產就更沒有問題了?天兵!







其實工作熊當時也搞不太清楚這些關係啦!雖然自己在學校裡學的也是機械工程,可是當時對於塑膠射出我是一竅不通,什麼undercut(倒角/死角)、draft angle(拔膜角)、parting line(合模線、分模線)、welding line(結合線、融合線)、Slider(滑塊)…等,常常是鴨子聽雷,碰到不好的塑膠射出廠或模具廠,還會被唬得一愣一愣的,因為工作熊完全是有聽沒有懂

還好工作熊的臉皮夠厚,跟廠商討論問題碰到不懂的就追問到底,還不時陪著老外跑模具廠,一般來說,慢慢瞭解塑膠模具設計與射出的一些工藝與限制。其實這也是很多台灣廠商可愛的地方,只要你肯問肯學,他們大多會竭盡所能的教你,甚至帶你到模具間及射出機的現場告訴你什麼是什麼。有些老師傅經驗非常豐富,可是你要他解釋給你聽為什麼,他就是說不上個道理,自己親自到車間看模具的製作,還有射出機台的操作,再加上自己買書自修的結果,漸漸地從看熱鬧進入看門道的境界。

說實在的,要設計出一件好的塑膠零件,說簡單也很簡單,但你得掌握到一些塑膠的物理特性與原理,才能游刃有餘,也才不會到了大量生產後發生一些成形不良,或功能失效的品質問題,那時候可能就得動大手術,或是重新開模具才能解決問題。

一般來說,模具設計除了要考慮其功能之外,還得考慮下列的事項:

1. 牆壁厚度

對非強化性塑膠的壁厚一般在0.5mm~5.0mm之間,而強化性塑膠(reinforce resin)的厚度約在0.7mm~3.0mm之間,塑膠太厚了會容易有凹陷或縮水的問題,太薄了則會有填充不足及射不飽的問題。另外牆壁的厚度也要盡量保持均勻一致性。
塑膠設計基礎觀念-牆壁厚度

2. 合模線或分模線(parting line)的位置

合模線就是上、下模具合在一起的位置,這裡通常在塑膠射出後會殘留一道毛邊(flash),因為上、下模具合在一起的地方會有縫隙,而液體會從縫隙的地方滲透溢出來。毛邊的產生通常會有外觀(cosmetic)問題,或少部份會有功能問題,所以最好讓毛邊出現在不會影響產品功能,也沒有外觀顧慮的地方,一般會讓它出現在塑膠件的內側位置。
塑膠設計基礎觀念-合模線/分模線(Parting line)

3. 不可有倒角或死角(undercut):

塑膠射出的模具至少都是上、下兩個模具合在一起,注射的時候上、下合在一起,塑膠產品成型後,上、下模必須要分開,這時候如果模具有 undercut,就會勾住塑膠件,造成塑膠件無法脫模的現象,所以在模具脫模行進的方向,不可以有任何會阻擋其行進的塑膠機構。

4. 脫模角度(draft angle):

塑膠件成型後,要把它從模具上退下來,對於塑膠深入到模具內部的機構部份,必須要在模具上給予一定的脫模角度才可以讓塑膠順利的離開模具,這通常出現在孔柱的機構部份。
塑膠設計基礎觀念-脫模角度(Draft Angle)

5. 機械特性(Mechanical property):

身為一個機構工程師,你一定要瞭解你所是用的塑膠機械特性,而不是僅僅以經驗來判斷,要懂得計算機構上所需要承受的應力並加入一定量以上的安全係數,包括疲勞係數,否則很容易在使用一段時間以後出問題。台灣的工程師都比較容易忽略這個基礎計算。


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訪客留言內容(Comments)

請教一個問題,塑膠模具和注塑模具有什麼區別呢?

a3yao;
基本上應該沒有什麼差別。
在台灣我們一般稱為「塑膠模具」及「射出」,「注塑」一般為大陸用語。

是不是可以這麼理解:因為注塑是塑膠製品生產的特點,所以塑膠模具和注塑模具是一回事?

想請教如果今天是偏心模

在模座不變動的情形下

對於哥林柱(大柱)的影響(應力增加….)

有什麼樣的校正方式呢?

校正大柱長度或是材料特性或是有其他方法呢?

宋家銘;
Sorry! 你的問題太專業了,並沒有研究到模具的結構。

還是很感謝你寫這篇文章

獲益良多~~

你好
想請問如果是塑膠(高分子)射出工程師這份工作
之後有其他可能轉職的機會嗎

謝謝!

Rii;
各行各業需要的是會做事的人才。
與塑膠相關的行業,可以是模具、塑膠粒、化工廠…等。
也可以往後端系統廠當模具工程師,管理射出廠…等。


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