热流道注射模具设计浅析

热流道注射模具设计浅析

1热流道模具的优点

热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用。热流道注射模具具有以下显著特点:(1)成型周期短塑料制品经过热流道模具成型后,不要切除浇口,产品实现自动分离。许多热流道模具生产的薄壁零件成型周期可在5秒钟以下。(2)节省塑料原料,降低生产成本在纯热流道模具中因没有冷流道,所以无生产废料。这对于塑料价格贵的应用项目意义尤其重大。事实上,国际上重要的热流道生产厂家均在世界上石油及塑料原料价格昂贵的年代得到了迅猛的发展。(3)废品量减少,产品质量提高在热流道注射模具成型中,塑料熔体温度在热流道系统里得到准确的控制。塑料可以更为均匀一致的状态流入各模腔,其结果是生产出品质一致的制品。热流道成型的零件浇口品质好,脱模后残余应力低,零件变形小,所以市场上很多高品质的产品均由热流道注射模具生产。(4)多模腔模具的注塑件品质一致对于多腔模具或多进料点模具,可采用流道来平衡注塑压力,另外可控制喷嘴和调控温度实现冲模平衡,由于热流道系统可对浇口温度进行精准的控制,从而可在多腔模具中注塑出品质基本一致的制品。(5)消除后续工序,有利于生产自动化制件经热流道注射模具成型后即为成品,无需修剪浇口及回收加工冷浇道等工序,有利于生产自动化。(6)扩大注塑成型工艺应用范围许多先进的塑料成型工艺是在热流道技术基础上发展起来的。如PET预成型制作,在模具中多色共注,多种材料共注工艺,STACKMOLD等。

2热流道模具设计流程及注意事项

正是由于热流道注射模具具有上述优点,热流道模具才会得到如此广泛的应用。然而一个完美的塑料制品的诞生,除了应用先进的模具技术外,模具设计对于产品的质量同样也是非常重要的。下面笔者将着重介绍热流道注射模具的设计流程及其注意事项,以确保能够设计出好的热流道注射模具,从而生产出符合客户要求的塑料制品。

2.1热流道注射模具的设计流程

(1)根据塑件结构和使用要求,确定进料口位置。只要塑件结构允许,在定模镶块内喷嘴和喷嘴头不与成型结构干涉,热流道系统的进料口可放置在塑件的任何位置上。常规塑件注射成型的进料口位置通常根据经验选择。对于大而复杂的异型塑件,注射成型的进料口位置可运用计算机辅助分析(CAE)模拟熔融状塑料在型腔内的流动情况,分析模具各部位的冷却效果,确定比较理想的进料口位置。(2)确定热流道系统的喷嘴头形式。塑件材料和产品的使用特性是选择喷嘴头形式的关键因素,塑件的生产批量和模具的制造陈本也是选择喷嘴头形式的重要因素。(3)根据塑件的生产批量和注射设备的吨位大小,确定每模的腔数。(4)由已确定的进料口位置和每模的腔数确定喷嘴的个数。如果成形某一产品,选择一模一件一个进料口,则只要一个喷嘴,即选用单头热流道系统;如果成形某一产品,选择一模多腔或一模一腔两个以上进料口,则就要多个喷嘴,即选用多头热流道系统,但对有横流到的模具结构除外。(5)根据塑件的重量和喷嘴个数,确定喷嘴径向尺寸的大小。目前相同形式的喷嘴有多个尺寸系列,分别满足不同重量范围内的塑件成型要求。(6)根据塑件结构确定模具结构尺寸,再根据定模镶块和定模板的厚度尺寸选择喷嘴标准长度系列尺寸,最后修整定模板的厚度尺寸及其他热流道系统相关的尺寸。(7)根据热流道板的形状确定热流道固定板的形状,在其板上布置电源线引线槽,并在热流道板、喷嘴、喷嘴头附近设计足够的冷却水环路。(8)完成热流道系统塑料模具的设计图绘制。

2.2热流道注射模具设计的注意事项

(1)喷嘴固定板和背板要选用优质的模具钢材,以增加其刚度和减少凹陷现象(推荐至少选用P20,30HRC,800MPa屈服强度)。(2)若喷嘴较长,则型腔板也要相应加厚,以增加刚度和使用寿命,在型腔板中间喷嘴的附近要准备额外的冷却水道。(3)用一块结实的模钢加工分流板型腔,并提供冷却水道。(4)使用较厚的背板(小到中型的背板厚度至少要达到30mm)。(5)确保背板和喷嘴型腔板之间有足够的分流板锁模力,从而保证分流板和喷嘴的良好封胶,建议每个点三个螺钉,同时保证每个点上至少有两个螺钉是尽可能靠近分流板的。(6)喷嘴头的封胶面和喷咀咀套的封胶区域要保证精准度。(7)为分流板和喷咀流出热膨胀的余量。(8)确保在胶口的附近有足够的冷却。(9)在可能的地方加工一个分型线,以实现不拆开热半模就可以维修喷咀和浇口。(10)确保所有的布线都不会直接接触到分流板的热量,如果需要的话,在线上使用铝保护套。(11)喷咀、热电偶和分流板加热丝的布线槽要核实,线的走向应该是朝着终端箱(通常是操作员的另一面的模具顶部)。不要挤压或者过度弯曲电线。用卡环或者套来固定线。(12)在分流板空间板内至少流出10mm的空气间隙给分流板和模具,以保证两者之间有足够的热绝缘。(13)确保布线槽和分流板的垫片不交叉。

3设计案例

该产品由于订单量较大,表面质量要求较高,采用普通流道系统设计模具既无法满足产品的表面质量要求,生产效率也比较低,所以应采用热流道系统进行模具设计。该产品由于采用热流道系统进行模具设计,使其成型周期大大缩短,不仅节省了塑料原料,而且废品量大大减少,产品质量大大提高,在很大程度上节省了生产成本,提高了企业的经济效益。

4结束语

热流道技术的广泛应用是塑料模具的一大变革。热流道注射模具设计主要包括喷嘴、浇口、流道板和标准件的设计。热流道注射模具技术发展至今,在国外已相当成熟,并实现了大规模的工业化应用。我国热流道的推广和应用也正处于一个上升阶段。随着热流道技术的日趋成熟,热流道系统越来越受到人们的认可。热流道注射模具技术的推广和应用,对促进模具工业本身的改革和发展具有积极的作用。其显著的优越性和性能的日臻完善无疑将会使这项技术以更快的速度在国内得到更大的推广应用。

作者:曾健 单位:珠海市高级技工学校机械技术系