多模穴流動不均原因及對策.

1、診斷多模穴模具流動不平衡原因的方法與改善對策作者：蔡明宏先生任職：科盛科技公司 摘要幾何對稱流道設(shè)計之多模穴模具流動不平衡的原因，可以被區(qū)分為兩大類：(一)模具尺寸加工之誤差所造成的不平衡與(二)充填階段塑料剪切所造成的不平衡。本文探討在面對多模穴模具流動不平衡的問題時，隔離並診斷此兩大原因影響的方法(共五大步驟)，並據(jù)以提出改善對策。此五大步驟提供了區(qū)別模具尺寸加工誤差或塑料剪切所致流動不平衡的有效方法，適用於光學(xué)鏡片、光學(xué)元件、電子連接器塑膠件或其他多模穴模具流動不平衡問題之診斷。同時，此五大步驟在美國已成為射出成形工業(yè)診斷並隔離多模穴模具模穴品質(zhì)變異的標(biāo)準(zhǔn)作業(yè)程序。一、前言藉由量測每一模

2、個別模穴短射樣品的重量，診斷多模穴模具流動不平衡原因的五大步驟(The Five Step Process)是一個可以快速隔離模內(nèi)變異的簡易方法，並據(jù)此識別造成此變異的因素，係屬於模具尺寸加工之誤差所造成，或是充填階段塑料剪切所造成。為了更有效應(yīng)用此五大步驟，了解造成模穴間品質(zhì)變異的因素，並將之區(qū)別隔離是非常重要的。二、多模穴模具各模穴成品品質(zhì)變異的原因多模穴模具各模穴成品品質(zhì)變異的原因可以分為三大類：(1) 塑料剪切所造成的流動不平衡(Shear-induced imbalance)即使在幾何平衡(Geometrically balanced)，或自然平衡(Naturally balance

3、d)的流道系統(tǒng)設(shè)計之下，充填至每一模穴的熔融塑料性質(zhì)彼此仍然具有很明顯的差異，即充填至各模穴熔融塑料的溫度、壓力、黏度等材料特性並非一致。我們必須認(rèn)知，即使在傳統(tǒng)幾何平衡的流道設(shè)計之下，仍然會因塑料剪切產(chǎn)生不同性質(zhì)的塑流，因而無法平衡地充填每一個模穴。舉例而言，通常八模穴模具射出成形會產(chǎn)生兩種不同性質(zhì)的塑流；十六模穴模具會產(chǎn)生四種不同性質(zhì)的塑流；三十二模穴模具會產(chǎn)生八種不同性質(zhì)的塑流。同一模具每一模射出成形將因這些不同性質(zhì)的塑流充填而產(chǎn)生好幾組不同的品質(zhì)，造成射出成形管理上的困擾。圖1至圖3表示不同流道與模穴配置下，因塑料剪切所產(chǎn)生的不同塑流。圖1:傳統(tǒng)八模穴幾何平衡流道模具的塑流發(fā)展( 2種

4、塑流)圖2:傳統(tǒng)16模穴幾何平衡流道模具的塑流發(fā)展( 4種塑流)圖3: 不同流道與模穴配置下不同之塑流發(fā)展.紅色為主要塑流,充填最快由上圖可知，主要塑流1(Flow1)通常由主流道中較外層的塑料所形成。由塑流1所充填的模穴(一般為內(nèi)側(cè)模穴)，通常其成品尺寸較大，重量較重。(2) 模具尺寸差異所造成的流動不平衡在幾何平衡的流道設(shè)計之下，同一種塑流所充填的模穴，其成品性質(zhì)亦應(yīng)對等。因此在這些模穴成品所量測到的任何變異，可確定是因?yàn)橄嚓P(guān)的模具尺寸差異(不對等)所造成，如流道長度、流道直徑、澆口大小、模穴尺寸、逃氣設(shè)計等。(3) 冷卻效果不均在幾何平衡的流道設(shè)計之下，同一模的各模穴成品品質(zhì)也有可能因各

5、模穴的冷卻效果不同而有變異。冷卻效果不均對各模穴在保壓與冷卻階段會產(chǎn)生顯著的影響，進(jìn)而影響成品表面品質(zhì)，收縮，翹曲，凹陷等。然而，因?yàn)槲宕蟛襟E做法僅採用短射樣品量取重量，不執(zhí)行保壓，故冷卻效果對樣品重量的影響輕微，在解決流動平衡問題時可以不予考慮，僅考慮塑料剪切與模具尺寸的影響即可。三、五大步驟(The Five Step Process)應(yīng)用說明步驟一：塑流識別、模穴編號與樣品成形 - 以圖4八模穴模具為例，依據(jù)不同塑流所充填之模穴進(jìn)行模穴編號。如內(nèi)側(cè)四模穴為同一種性質(zhì)之塑流1充填，故模穴編號為1A、1B、1C、1D。外側(cè)四模穴為另一種同性質(zhì)塑流2充填，故模穴編號為2A、2B、2C、2D。樣

6、品之成形以80%充填短射之狀態(tài)取樣(如圖4)。射出速度保持一致，不需分段；也不要設(shè)定保壓壓力與保壓時間，同時應(yīng)避免因逃氣不良、薄肉設(shè)計、或其他遲滯效應(yīng)所造成的流動不平衡狀況。圖4: 塑流識別、模穴編號與80%充填短射狀態(tài)步驟二：量測重量 - 量測同一模次中各模穴短射樣品的重量，並以塑流為組別依據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。 步驟三：計算塑流1各模穴因模具誤差造成的差異 - 量測同一模次中塑流1各模穴短射樣品的重量並計算其重量差異(參閱範(fàn)例)，此差異即代表塑流1於模具內(nèi)所經(jīng)流路相關(guān)尺寸的平衡對等差異。 步驟四：計算其他塑流中各模穴因模具誤差造成的差異 - 量測同一模次中其他塑流各模穴短射樣品的重量並計算其重量

7、差異(參閱範(fàn)例)，此差異即代表該塑流於模具內(nèi)所經(jīng)流路相關(guān)尺寸的平衡對等差異。步驟三與步驟四可以幫助快速鎖定加工誤差過大造成實(shí)際幾何不平衡的塑流流路，並加以再加工修改。 步驟五：計算因塑料剪切效應(yīng)造成的差異 - 將塑流1的平均重量與其他塑流之平均重量相比較，可定量該流道系統(tǒng)因塑料剪切所造成的流動不平衡差異(參閱範(fàn)例)。此差異與模具尺寸誤差無關(guān)，故無法以修改模仁零件，流道或澆口尺寸的方式改善流動不平衡的問題。四、五大步驟(The Five Step Process)應(yīng)用範(fàn)例以八模穴為範(fàn)例，同時進(jìn)行模穴編號，如圖4。 步驟一：塑流識別、模穴編號與樣品成形Cav. 1A 5.19 gCav. 1B 5

8、.33 gCav. 1C 4.62 gCav. 1D 5.26 gCav. 2A 4.21 gCav. 2B 4.29 gCav. 2C 4.30 gCav. 2D 4.11 g圖5: 成品重量分佈步驟二：量測重量 - 量測同一模次中各模穴短射樣品的重量，並以塑流為組別依據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)記錄。步驟三：計算塑流1各模穴因模具誤差造成的差異 - 塑流1各模穴中穴號1C重量明顯低於其他三穴，故研判塑流1充填至1C穴的流路尺寸與其他三穴有顯著差異，應(yīng)鎖定充填至1C穴的流路尺寸進(jìn)行檢驗(yàn)並修改。此模具誤差所造成差異之定量計算方式如下：模具尺寸差異造成的不平衡程度 = 1- (最輕模穴重量 /最重模穴重量) x

9、100%在本例中，模具尺寸差異造成的不平衡程度= 1-(Cav. 1C重量 /Cav. 1B重量)x100%= 1-(4.62/5.33)x100% = 13.3%步驟四：計算其他塑流(塑流2-Flow2)中各模穴因模具誤差造成的差異 - 重複步驟三的方式計算塑流2因模具誤差造成的差異。在本例中，模具尺寸差異造成的不平衡程度 = 1- (最輕模穴重量 /最重模穴重量) x 100%= 1-(Cav. 2D重量 /Cav. 2C重量)x100% = 1-(4.11/4.30)x100% = 4.42%步驟五：計算因塑料剪切效應(yīng)造成的差異 - 將塑流1的平均重量與其他塑流之平均重量相比較，可定量該

10、流道系統(tǒng)因塑料剪切所造成的流動不平衡差異。其定量計算方式如下：塑料剪切造成的不平衡程度= 1- ( Flow #2模穴平均重量 / Flow #1模穴平均重量 ) x 100%= 1-(4.23 / 5.10) x 100% = 17%五、結(jié)論與改善對策傳統(tǒng)利用手工調(diào)整澆口或流道尺寸大小，以求得短期流動壓力平衡的方法已無法滿足目前產(chǎn)品高精度與模具高模穴生產(chǎn)的要求。而塑料充填時，剪切所造成的局部材料性質(zhì)變異也已經(jīng)被證實(shí)會影響幾何平衡流道設(shè)計的多模穴模具之流動平衡狀態(tài)。今後，解決多模穴模具流動不平衡問題，應(yīng)先依本文所介紹五大步驟方法，鑑別流動不平衡原因，是因模具尺寸誤差造成，或是塑料剪切效應(yīng)造成。並採取不同的改善對策如下：(1) 模具尺寸誤差造成- 檢驗(yàn)相同塑流族群各模穴之相關(guān)尺寸是否幾何對等，如模穴尺寸、流道長度、流到直徑、澆口大小、逃氣設(shè)計等。若發(fā)現(xiàn)尺寸有差異，可以透過模具加工修改盡量達(dá)到幾何平衡。(2) 塑料剪切效應(yīng)造成- 屬塑流性質(zhì)的不平衡，無法透過模具加工修改達(dá)到改善目的，僅能透過重新分配塑流性質(zhì)方式解決，如MeltFlipperTM流道平衡設(shè)計專利技術(shù)。六、參考文獻(xiàn)(1)The Five Step Process - An Industry Standard Process for Diagnosing and I