热流道层叠式注射模具的研究 - 图文-

1、热流道层叠式注射模具的研究任威,卢军(陕西科技大学,陕西西安710021摘要:介绍了热流道层叠式模塑技术的模塑优越性及研究意义,包括层叠式热流道模具的基本组成结构、热流道系统、温控系统、开模机构的设计与选择等,并以光盘盒层叠式热流道注塑为例,对模具的结构及工作原理进行了介绍。关键词:热流道;层叠式模具;注射成形中图分类号:TQ320.66The R esearch on H ot 2runner Stacking MoldsRen Wei ,Lu J un(Shanxi University of Science Technology ,Xi an ,710021Abstract :The a

2、dvantages and research significance about the technology of hot runner stack molding were summarized ,including the basic structure of the mold ,the design and selection of the hot 2runner system ,temperature control system and mould opening system ,etc.The structure and molding principle of the sta

3、cking molds with hot runner system was introduced ,the emphasis was fo 2cused on the stacking mold for CD case.K ey w ords :hot runner ;stacking mold ;injection molding热流道技术是指从注射机喷嘴送往浇口的塑料始终保持熔融状态, 在每次开模时不需将其固化作为废料取出,滞留在浇注系统中的熔料可在下一次注射时被注入型腔。该项技术具有节约原料、提高产品性能、缩短生产周期等优点。层叠注射模又称多层注射模,是一种特殊的注射模。与普通注射模不

4、同,层叠注射模的型腔是分布在2个或多个层面上的,且型腔呈重叠式排列。即相当于将多副模具叠放组合在一起。与常规模具相比,层叠式模具锁模力只提高了5%10%,但产量可增加90%95%,这就极大地提高了设备利用率和生产效率,并降低了成本。将热流道技术与层叠式模具相结合,仅需增加少量的模具成本却能成倍地增加产量和实现高效自动化,故热流道层叠式模具技术的应用和发展日趋受到人们的关注8。收稿日期:2008-06-12第一作者简介:任威,男,1977年生,硕士研究生、助教。1热流道层叠式模具的结构热流道层叠式模具是将两副或多副注射模组合在一起,再加上热流道系统,该模具有3个部分组成,即中间部分、动模部分及定

5、模部分(图1。中间部分由内装有热流道和向两侧供料的进料口的两块模板构成,在动模和定模部分都设置有顶出装置,用机械、液压或气压等动力实现制品脱模。热流道系统通过模具的定模板部分进行延伸,(a 动模(b 中间部分(c 定模部分图1层叠式热流道模具结构16设计研究电加工与模具2008年第5期当模具闭合时与注塑机喷嘴相连接,这一因素在安排型腔的排列时应予以考虑,顶出零件决不能穿过热流道伸展区域。模具部分安装在动模板上,在脱模过程中,中间板沿注塑机轴向运动,将延伸部分同喷嘴脱开。流道的延伸部分必须足够长,以免开模过程中因熔料泄漏粘于导柱、导套而影响模具的运转3。1.1热流道系统层叠式模具的热流道系统主要

6、由喷嘴、歧管、热流道板(集流板、加热装置等组成,常用的喷嘴有开式喷嘴、鱼雷梭式喷嘴和针阀式喷嘴。在使用开式喷嘴时往往会引起熔料“流涎”,除了在塑件表面造成疵点外,成形塑件的性能也会因此而降低,形成的冷料甚至能堵塞浇口,通常新式机器都具有熔体减压(在模具打开之前注射螺杆后退功能,或在热流道歧管的浇口衬套里设一个“膨胀腔”来解决此问题。然而,必须注意的是,减压总是要保持在最低限度,以免在主流道、流道系统或在浇口附近吸入空气,因此层叠式热流道系统一般多采用阀式热喷嘴。1.2温控系统热流道层叠式模具中的温控系统包括加热系统和冷却系统,加热系统的作用是保持流道中的塑料呈熔融状态,冷却系统的作用则是完成塑

7、料和模具之间的热量交换。加热系统中温度不能过低或过高,温度过低,塑料会在流道中形成较厚的固化层,影响实现连续注射;温度过高,可能导致塑料分解变色,在塑件上形成缺陷甚至报废,因此应严格控温。常用的电加热元件有棒式加热器(俗称加热棒、管式加热器、板式加热器和螺旋式加热器等,根据不同加热部位选取不同规格的加热元件。热电偶是测温元件,为准确地显示温度,热电偶应密封安装在模具中温度最高的区域。设计冷却回路须考虑制件的形状,冷却介质的种类、温度、流速、冷却管道布置等因素。层叠式模 具型芯和型腔镶块的表面均设有冷却管道系统,在中央模板上设有辅助冷却管道,以排走来自热流道系统的不可避免的辐射热。冷却管道最好采

8、用钻孔的方法加工,且采用牢度好的非镶拼型芯7。1.3开模机构层叠式模具在开模时,不仅动模部分移动,中间部分也同时移动,这样就可同时打开两个分型面,并由两侧的顶出机构使塑件脱模。目前,中间部分的开模可由液压缸、铰接杠杆或齿条驱动(图2。齿条开模机构在模具的两边都有一根齿条,两根齿条与安装在中间部分的齿轮啮合,通过导轨及齿条控制系统使模具在两个分型面同时开启。与液压驱动或铰接杠杆驱动相比,用齿条移动模具的技术性能较好,也较经济。但用铰接杠杆移动模具的灵活性更大。采用液压辅助开模更易控制开模时间,但结构较大10。(a 由液压缸驱动(b 由铰接杠杆驱动(c 由齿条驱动图2层叠式模具的开模机构2设计实例

9、该设计实例为光盘包装盒的热流道层叠式注射模具,结合三板式模具,采用了顺序开模顶出机构,与原普通流道一模两腔模具相比,叠层式型腔1次可成形4件制品,生产效率提高1倍,模具厚度仅增加10%。与齿轮齿条驱动的同步开模机构相比,限位装置顺序开模并没有占用模具过多空间,且分型开模可靠,模具制造的经济性得到提高。该塑件材料为PP ,重量约20g ,制品壁厚为0.9mm 。制品形状为一方形盒。该制品以普通流道注射模具生产时,一模两腔,使用的注射机型号为XS 2ZY 2250,由于制品扁平,未能将注射机的工作能力充分发挥。为了提高生产效率和降低生产成本,将其改为热流道层叠式模具。2.1模具结构光盘包装盒热流道

10、层叠式注射模具结构如图3所示。该模具由中间部分、动模部分和定模部分组成,在动、定模部分各设有推板13、18顶出塑件。模具的中间部分主要包括由内六角螺钉连接的动、定模型腔板14、16,支架9,垫块35及中央设置的型热流道板37。热流道板与延伸的主流道的主浇套芯体28相联接,并有中心定位环7确保对中。在动、定模板上分别设有4根导柱17、8,以导向和支撑中间部分。2.2模具的开模过程注射、保压冷却后,模具开启,首先从-面分型,达到预定距离后,定模型腔板16上的限位螺钉20拉动定模推板18,随着中间部分和动模部分继续移动,模具从-面打开,定模推板将定模型芯上的塑件脱出。当中间部分的定距螺钉3426电加

11、工与模具2008年第5期设计研究1.绝缘套2.绝热喷嘴3.冷却隔板4.冷却镶件5.隔热垫块6.铝盖板7.中心定位环8.定模导柱9.支架10.限位螺钉11.B型导套12.动模板13.动模推板14.动模型腔板15.A型导套16.定模型腔板17.动模导柱18.定模推板19.定模板20.限位螺钉21.石棉板22.耐热压缩弹簧23.主浇口套24.石棉隔热圈25.定位圈26.主浇套连接体27.分流梭28.主浇口套芯体29.加热线圈30.O型密封圈31.型芯32.定距拉板33.铝盖板34.定距螺钉35.垫块36.堵头37.热流道板图3光盘包装盒层叠式注射模具结构在定距拉板32上滑动一定距离,定模中的塑件完全

12、顶出时,中间部分停止移动。动模部分继续移动,模具从-面打开,当动模推板13上的限位螺钉10受动模型腔板17的作用,模具从-面打开,塑件由动模推板13脱出。2.3热流道浇注系统及加热系统设计热流道浇注系统主要由主浇口套、绝热喷嘴、热流道板和加热装置组成。主浇口套采用外加热方式,由加热线圈29对主浇口套芯体28均匀加热。主浇口套23上设置耐热压缩弹簧22及连接主浇套与分流梭27的连接体26。在热流道板37内并排设有4根加热棒(图3中未画出对分流道加热,并由盖板固定。考虑到熔体传递到型腔的流程较短,定模型腔板16、与热流道板37间采用带绝热套1的绝热喷嘴2。当注射机喷嘴耐热压缩弹簧22时,分流梭27

13、向前轴向移动,熔体由主浇口套23注入,经分流梭头部的棱槽流经主浇口套芯体28进入热流道板37,最后由热流道板两侧经绝热喷嘴2同时注入动、定模型腔9。3结束语利用热流道层叠式模具可实现人力与设备的节省、效率的极大提高和制品质量的稳定。虽然层叠式热流道模具的加工成本高一些,但如在以下几个方面不断改进,则可使价格大幅度下降,从而使其能得到更广泛的普及应用。(1延长一些核心元件(如加热元件、温控元件等的使用寿命。(2使层叠式热流道模具与普通的注射模塑设备配套。(3借助CAD、CAE、CAM进行设计、分析与加工,实现模具结构最优化。(4实现层叠式热流道模具通用零件的标准化、商品化。层叠式热流道模具技术具

14、有突出的经济性,如何更好地应用层叠式热流道模具技术,将成为各注塑制品生产企业提高效率、降低成本和增加产品市场竞争力的重要途径之一。参考文献:1阎亚林,黄晓燕.叠层注射模的应用与设计J.模具工业,2003(12:31-34.2德G曼格斯,P默兰.塑料注射成型模具的设计与制造M.北京:中国轻工业出版社,1993.3艾方.多层注射模J.模具技术,1998(1:92-96.4李健心.热流道叠式模具设计J.机械设计与制造工程,1999(5:25-26.5李树,揣成智.双层热流道注射成型技术J.模具工业,1997(10:28-31.6孙礼勇.热流道塑料模具设计J.电加工与模具,2001(4:38-40.7刘建国.模具热流道加热及控制系统J.机械工艺师,1996(6:23.8G ener D,Delkheim2Wiesbaden.Hotrunner stack mould yoghurtcups made from PPJ.Kunststoffe G erman Plastics,1989(9: 56-609李树,揣成智.热流道技术在双层注射模具上的应用J.塑料科技,1998(1:52-56.10村上宗雄(日.