模具拋光

SPI標準及拋光工藝

在塑膠模具加工中所說的拋光與其他行業中所要求的表面拋光有很大的不同,嚴格來說,模具的拋光應該稱為鏡面加工。它不僅對拋光本身有很高的要求並且對表面平整度、光滑度以及幾何精確度也有很高的標準。表面拋光一般只要求獲得光亮的表面即可。

1. SPI標準

Acorn-Gencon Plastics 使用美國塑料工業協會(The Society of the Plastics Industry, SPI)所制定的標準來界定塑料製品的拋光類型。SPI是美國的一個塑料工業協會,負責制定行業標準。其中,一項標準規定了模製塑料產品的拋光方式。

美國塑料工業協會(SPI)規定了12種拋光等級,並將其分為四個等級,從最明亮的到最暗淡的。每個等級都有不同的容許偏差,較低的數字容許的偏差較小,而較高的數字容許的偏差較大。下面的列表顯示了SPI指定的所有拋光面(圖1)。

2. 模具拋光的目的

模具拋光是一個非常重要的工藝步驟,它可以有效地提高模具的表面光潔度,進而使生產出來的產品的表面更加光滑、漂亮、美觀。同時,模具拋光還可以大幅度地提高產品的生產效率和生產質量。這是因為在進行塑膠射出生產時,如果模具表面不夠光滑,產品就容易被卡住而無法脫模,從而導致生產效率的下降和產品質量的下降。

模具拋光的過程通常是使用油石、砂紙、拋光膏等工具,對模具的型腔表面進行打磨,使其表面能夠達到光亮如鏡的效果。具體的拋光方法根據模具的材質、形狀和表面情況等因素而有所不同。

3. 如何判斷模具的表面品質

在判斷模具表面拋光品質時,我們需要注意兩點,這對於保證模具的正確運作至關重要。首先,模具表面必須具有準確的幾何形狀,並且不得出現起伏不平的長形波浪紋。這種現象通常是由早期使用砂輪或油石研磨時留下的缺陷所導致的。這些缺陷可能會對模具表面的平整度造成不良影響,從而影響到產品的外觀和品質。

其次,在進行鏡面處理後,模具表面必須沒有刮痕、小孔、橙皮紋(橘皮)及微坑(針孔)等缺陷。這些缺陷通常是由於模具在鏡面處理過程中受到損傷所引起的。如果模具表面存在這些缺陷,將會影響到產品的外觀和品質。因此,在進行模具的表面處理時,必須格外小心謹慎,以確保表面的完整性和平整度。
通常情況下,我們會使用肉眼來判斷模具的表面品質,但有時候會出現困難。這是因為肉眼判斷會產生偏差,看上去很光潔的平面在幾何學尚並非完全的平坦。在這種情況下,我們需要使用儀器來進行檢測,以確保模具表面的平整度和品質。例如,可以使用光學干涉技術來檢測模具表面的平整度和形狀,從而確保模具表面的品質達到標準要求。

從(圖2)可以看到,拋光後的模仁表面反射燈管,燈管是呈現清晰的線條和邊緣,反射的燈管平直沒有呈現凹陷的樣貌。
若模仁拋光的好,使其表面平整無凹陷,成品反射燈管也是一樣呈現清晰的線條和邊緣(圖3-a)。
反之,若模仁拋光凹陷變形,反映在成品上的燈管也會呈現變形(圖3-b)。
這個方法是判斷技師拋光技術能力以及成品外觀的主要方式。這也是我自己在判定高光產品外觀效果的方法。

● 【模具拋光效果說明】

4. 影響表面拋光性的因素

模具表面拋光性的影響因素有很多,以下是其中一些主要因素:

  • (a) 模仁材質的選擇。
  • (b) 熱處理工藝。
  • (c) 模具表面的粗糙度。
  • (d) 模具表面的形狀。
  • (e) 拋光工藝。
  • (f) 拋光工具的選擇。

通常認為拋光技術是最重要的影響因素。恰當的拋光技術配合品質優良的工具鋼材及正確的熱處理工藝才能得到滿意的光潔度。反之,如果技術不當,即使採用最 優質的鋼材也不會達到高度鏡面的效果。

●【影響模具拋光質量的細節及鏡面拋光模具的選擇】

●【高光鏡面模具的選用】

5. 模仁材質的選擇及影響

模仁作為模具中最直接接觸產品的部分,其表面粗糙度對於產品表面的光澤度和形狀有著直接的影響。因此,在生產過程中特別注意模仁的要求,可以有效提高產品的外觀品質。

然而,模仁本身的品質又受到模具鋼材品質的影響(圖4)。俗話說「羊毛出在羊身上」,在模具生產過程中,優質的模具鋼材是獲得高品質模仁的必要條件之一。選用高品質的模具鋼材可以提高模仁的硬度、韌性和抗腐蝕性能,同時降低模具的磨損和損壞率,延長模具使用壽命。
因此,對於需要高光效果的產品,生產過程中除了特別注意模仁的要求外,同時也要選用高品質的模具鋼材,以確保產品外觀品質的提升和模具使用壽命的延長。

●【模具拋光面有沙孔與模具材質的選擇】

6. 模具鏡面拋光案例及注意事項

以下內容是有關於模具鏡面拋光的案例及注意事項說明。

(1)【模具鏡面拋光案例及經驗分享】

(2)【拋光不良導致的毛邊及塌角問題】

☆ 其他參考資料及文章

● SPI Standards
https://www.acorn-gencon.com/spi-standards

● Acorn-GenCon Plastics:
https://www.acorn-gencon.com/#

● The Society of the Plastics Industry
https://www.plasticsindustry.org/

☆ 案例及資料下載

● 壓縮檔裡的檔案內容