塑膠設計基礎,開始認識塑膠射出

塑膠設計基礎,開始認識塑膠射出

看工作熊如何從一個塑膠射出的門外漢,在電子組裝廠慢慢打磨,邊做邊學,自己摸索相關知識,自己親自跑車間看模具如何製作,跑射出廠看射出機台如何操作,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。

工作熊的公司是一家自有品牌的跨國公司,從產品的設計、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,記得工作熊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,也確實讓工作熊的英文進步了不少。

一般來說現今的機構設計工程師(Mechanical Engineer)在畫好 3D 的 CAD 後,都必須跟模具廠(Tool maker)檢討模具設計的製造可行性(Manufacturability),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3D圖畫出來,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工作熊可是一竅不通,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

設計01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,慢慢地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,漸漸地工作熊也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,就像庖丁解牛也得了解牛隻的紋路肌理,才能游刃有餘,也才不會等到了大量生產後發生一些塑膠成型的不良,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設計在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,塑膠太厚容易發生凹陷(sink)或縮水(shrinkage)的問題,太薄了則會有填充不足及射不飽的問題。另外塑膠牆壁的厚度也要盡量保持均勻一致性。

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,而熔融的塑膠液體會從縫隙的地方滲透溢出。毛邊的產生通常會有外觀(cosmetic)問題,少部份則會有功能問題,所以最好讓毛邊出現在不會影響產品功能,也沒有外觀顧慮的位置,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,注射的時候上、下模具合在一起,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,要把塑膠成品從模具上退下來,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,這通常會出現在孔柱(boss)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,你一定要瞭解你所使用的塑膠材料之機械特性,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餘量以上的安全係數,包括疲勞係數,否則很容易在使用一段時間後出現問題。台灣的工程師都比較容易忽略這些基礎計算。


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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。

倒角或死角(undercut)

我們一般是講”倒勾”


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