疊式熱流道模塑原理及應(yīng)用

1、疊式熱流道模塑 原理及應(yīng)用劉廷華教授四川大學(xué)高分子科學(xué)與工程學(xué)院高分子材料工程國家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室二OO三年三月 主要內(nèi)容1概述2疊式熱流道模具的典型結(jié)構(gòu)3疊式熱流道模塑的相關(guān)理論4疊式熱流道模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)5疊式熱流道模塑的應(yīng)用實(shí)例6結(jié)語 第一部分：概述 目前，用于大批量生產(chǎn)像機(jī)殼一類扁平制品的特種模塑方法疊式模塑技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入實(shí)用階段。 雙層或多層熱流道模塑雖比普通模塑的設(shè)計(jì)計(jì)算要求更高，但由于應(yīng)用其后表現(xiàn)出的顯著的經(jīng)濟(jì)效益，使之日益受到人們的青睞。 了解并認(rèn)識(shí)疊式模塑技術(shù)原理、相關(guān)理論及其設(shè)計(jì)要點(diǎn)，無疑會(huì)有助于推動(dòng)疊式熱流道技術(shù)的應(yīng)用和更快的發(fā)展。 （一）疊式熱流道模塑的功效（一）疊式熱流道模塑的

2、功效1. 有效的生產(chǎn)方法：有效的生產(chǎn)方法： 現(xiàn)代電子、光學(xué)和航天等技術(shù)領(lǐng)域?qū)ψ⑺苤破返囊蟛粌H是精度高、內(nèi)在質(zhì)量好，而且更加注重生產(chǎn)降低成本，以獲得更大的經(jīng)濟(jì)效益。 要到達(dá)這一目的，除了通過精心地設(shè)計(jì)模具結(jié)構(gòu)外，使其能最大限度地實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化的生產(chǎn)成型。對(duì)于成型扁平塑件，實(shí)踐證明，采用疊式熱流道系統(tǒng)是一個(gè)非常有效手段。2. 2. 可觀的經(jīng)濟(jì)效益：可觀的經(jīng)濟(jì)效益： 與常規(guī)的模塑相比，疊式熱流道模具所需的鎖模力只需增加515，型腔數(shù)目可以增加一倍，生產(chǎn)量可提高9095，增效十分明顯。 采用疊式注塑模，可以通過兩層型腔，在一幅模具內(nèi)同時(shí)成型相配塑件。由于相配件是在同一工藝和設(shè)備條件下模塑出來的，從而可達(dá)

3、到極佳的配合精度。 4. 實(shí)施容易：實(shí)施容易： 疊式熱流道注塑可以在普通的注塑機(jī)上有效地生產(chǎn)制品，不需大量增加設(shè)備投資成本。 5. 疊（迭）式熱流道模具的英譯：疊（迭）式熱流道模具的英譯： 國外文獻(xiàn)：國外文獻(xiàn)： (1) Stackmold; (2) Two-stage mold 國內(nèi)期刊：國內(nèi)期刊： Double-daylight Injection Moulds3. 可成套生產(chǎn)需精密配合的塑件：可成套生產(chǎn)需精密配合的塑件：（二）疊式熱流道模塑應(yīng)用開發(fā)意義（二）疊式熱流道模塑應(yīng)用開發(fā)意義 1.在成型扁平塑料制品時(shí)，經(jīng)常遇到塑件的投影面積雖大，但所需的鎖模力卻并不大，若采用疊式模具，鎖模力增加不

4、多（大體上需增加15），產(chǎn)量可翻一翻； 2. 眾所周知，熱流道模塑具有節(jié)省原材料、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)、提高產(chǎn)品質(zhì)量、縮短成型周期，降低生產(chǎn)成本的諸多優(yōu)點(diǎn)，故熱流道技術(shù)已經(jīng)得到人們的重視，而疊式熱流道技術(shù)的開發(fā)應(yīng)用，則是熱流道技術(shù)發(fā)展進(jìn)步的一個(gè)成功的體現(xiàn)。 第二部分 疊式熱流道模具的疊式熱流道模具的 典型結(jié)構(gòu)及模塑原理典型結(jié)構(gòu)及模塑原理（一）典型結(jié)構(gòu)：1.冷流道系統(tǒng)的疊式模具冷流道系統(tǒng)的疊式模具特點(diǎn)特點(diǎn): (1) 可以一次成型雙倍于單層型腔的制品；（2）冷流道的脫出需要延長成型的循環(huán)時(shí)間；（3）難以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。 由于冷流道疊式模塑有諸多不足，故人們自然想到疊式模塑應(yīng)該采用熱流道。2. 主澆道為

5、熱流道的疊式注塑模具主澆道為熱流道的疊式注塑模具特點(diǎn)特點(diǎn): (1) 僅進(jìn)料口為熱流道，其延長至模具中部的澆道板處，對(duì)兩邊的型腔供料；（2）在位于模具中間的澆道板的兩側(cè)形成各一幅完整的單層注塑模；（3）可以實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)操作。 3. 側(cè)邊進(jìn)料的疊式熱流道注塑模側(cè)邊進(jìn)料的疊式熱流道注塑模特點(diǎn)特點(diǎn): （1） 用于直角式注塑機(jī)；（2）由于注塑機(jī)垂直于模具安裝方向進(jìn)料，因而進(jìn)料系統(tǒng)較為簡(jiǎn)單；（3）從側(cè)向進(jìn)入的熔料在經(jīng)過中間板后注入相對(duì)方向的型腔。4. 熔體傳遞噴嘴僅伸到分型面熔體傳遞噴嘴僅伸到分型面 I 的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu)的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)特點(diǎn): 5. 主澆道延伸至中間板中心部分主澆道延伸至中間

6、板中心部分 的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu)的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu) 6. 熔體傳遞用彈簧控制主流道的針伐封閉結(jié)構(gòu)熔體傳遞用彈簧控制主流道的針伐封閉結(jié)構(gòu) 7. 有側(cè)抽芯的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu)有側(cè)抽芯的疊式熱流道注塑模結(jié)構(gòu) （二）（二）疊式熱流道模塑原理 1. 疊式熱流道模具組成：疊式熱流道模具組成： 原理：原理： 疊式模塑是將兩幅常規(guī)注塑模組合在一起，并對(duì)疊式模塑是將兩幅常規(guī)注塑模組合在一起，并對(duì) 澆道采用熱流道系統(tǒng)而組成。澆道采用熱流道系統(tǒng)而組成。 典型的疊式模具（分為定模、中間和動(dòng)模這三個(gè)部分）：典型的疊式模具（分為定模、中間和動(dòng)模這三個(gè)部分）：（1）定模部分： 位于模具右側(cè)，固定于注塑機(jī)的定模板上，

7、澆注系統(tǒng)的一端與注射機(jī)噴嘴接觸。定模部分流道內(nèi)設(shè)有加熱元件，使定模流道內(nèi)的物料保持熔融狀態(tài)。 熱流道系統(tǒng)通過定模部分進(jìn)行延伸，并在當(dāng)模具閉合時(shí)與注塑機(jī)噴嘴相連接。 流道的延伸部分必須有足夠的長度，這樣在開模時(shí)不致有熔料漏出。 （2）中間部分：由內(nèi)部裝有熱流道和可向兩 側(cè)供料的進(jìn)料口的兩塊模板 所組成。中間部分需有支撐，在動(dòng)模和定模一側(cè)各設(shè)置有頂出機(jī)構(gòu)。在脫模過程中，用附加的移動(dòng)部件使中間板移動(dòng)，使其處于模具的動(dòng)模和定模的中間，便于制品從模具的2個(gè)分型面中取出。中間板將沿注射機(jī)軸向運(yùn)動(dòng)，使熱流道主澆道與噴嘴脫開。中間部分熱流道系統(tǒng)與常規(guī)熱流道相似，即也是由噴嘴、歧管、熱流道板（集流槽）以及加熱裝

8、置所組成。（3）動(dòng)模部分：位于模具左側(cè)，安裝于注射機(jī)的動(dòng)模板上。動(dòng)模部分在開模時(shí)隨注射機(jī)動(dòng)模板運(yùn)動(dòng)，并通過聯(lián)動(dòng)裝置帶動(dòng)中間部分運(yùn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)兩個(gè)分型面的分開。2. 疊式熱流道模具開模機(jī)構(gòu)：模具啟閉時(shí)，需要以特殊的機(jī)構(gòu)對(duì)中間板的運(yùn)動(dòng)進(jìn)行導(dǎo)向控制。中間板的移動(dòng)方法有如下幾種：（1）液壓缸驅(qū)動(dòng)：（2）曲肘連桿驅(qū)動(dòng)：（3）齒輪齒條驅(qū)動(dòng)：疊式熱流道模頂出裝置頂出運(yùn)動(dòng)通常由移動(dòng)中間板的同一元件啟動(dòng)。3. 疊式熱流道模具溫控系統(tǒng)： 溫控系統(tǒng)包括：加熱和冷卻這兩個(gè)系統(tǒng)。（1 1）加熱系統(tǒng)：）加熱系統(tǒng)： 作用是保持流道中塑料為熔融狀態(tài)。 常用元件：棒式加熱器；管式加熱器；板式加熱器；螺旋式加熱器。 要點(diǎn)：要點(diǎn)： 為

9、能準(zhǔn)確測(cè)溫，熱電偶應(yīng)密封安裝于模具中溫度最高的區(qū)域。（2 2）冷卻系統(tǒng)：）冷卻系統(tǒng)：作用：使模具冷卻時(shí)間能縮至最短；使制品冷卻均勻，減少制品變形；在注塑模型芯和型芯鑲塊內(nèi)均可設(shè)置輔助冷卻水道；在中間板內(nèi)亦可設(shè)置冷卻水道，以能排走來自澆注系統(tǒng)的輻射熱。（3 3）溫控儀表系統(tǒng)：）溫控儀表系統(tǒng)：通常采用較新的脈沖調(diào)寬技術(shù)，以大功率雙向可控硅輸出，工作穩(wěn)定、性能可靠；采用可控硅零觸發(fā)裝置保證在零相位觸發(fā)導(dǎo)通，對(duì)電網(wǎng)無破壞，并可進(jìn)一步延長加熱元件的使用壽命。第三部分 疊式熱流道模塑相關(guān)理論 對(duì)疊式熱流道注塑模理論的了解，將有助于疊式模具的正確設(shè)計(jì)。 1. 受力分析：受力分析：理論上： F（鎖模力）R(拉

10、桿合力） （2）對(duì)于兩層的疊式模具而言：v作用在左分型面動(dòng)模上左分型面動(dòng)模上的力 P = F(鎖模力）；v作用在右分型面定模上右分型面定模上的力 P = R(反作用力）；v在左右分型面上作用于中間部分的力兩端大小均為作用于中間部分的力兩端大小均為P ,P ,相互平相互平衡抵消，衡抵消，故疊式模具有效成型面積擴(kuò)大一倍，而其鎖模力在理論上并無增加。推論： 從理論上而言：注塑機(jī)上的模具型腔可以任意重疊層數(shù)，從理論上而言：注塑機(jī)上的模具型腔可以任意重疊層數(shù)，其鎖模力并不改變。其鎖模力并不改變。例如：目前在一些橡膠疊式模具中，分型面有達(dá)十層之多。 根據(jù)對(duì)疊式注射模進(jìn)行使用測(cè)試表明：疊式模具的鎖模力僅需比

11、具有相同投影面積的單層模具所需的鎖模力大10，即可保證模具正常工作。2. 結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析：結(jié)構(gòu)特點(diǎn)分析：如圖，疊式模具模腔（連同澆口）被背靠背地安裝在中間部分，（由下面的拉桿支撐），這個(gè)浮動(dòng)中間板位于兩個(gè)模腔之間。塑料從注塑機(jī)噴嘴輸入，必須通過一根伸長的主澆套（或稱為“注道桿”）進(jìn)入模具；注道桿穿過定模板的模芯部分，與中間部分的熱流道歧管緊連，故僅當(dāng)模具閉合時(shí)，被加熱的注道桿才與注塑機(jī)噴嘴接觸。3. 模板行程分析：模板行程分析：在啟閉模過程中，中間部分的行程是動(dòng)模板行程的一半；中間體與動(dòng)、定模之間形成的兩個(gè)分型面的同步啟閉，是由齒輪、齒條裝置來獲得，如圖。一幅模具將有兩對(duì)齒條，一對(duì)在模具前部，另

12、一對(duì)在模具后部。后部的齒條與前部的齒條是相反的，即在后部，左邊的齒條固定在上部，而右邊的齒條則設(shè)在下部（與前面正好相反）。4. 中間體的支撐分析：中間體的支撐分析：q模具中間體（包括模腔和熱流道）通?？蛇_(dá)2000kg（4400磅）或更重，為了保證模腔對(duì)中，必須設(shè)置可靠的支撐。q支撐件稍有偏斜，就可能會(huì)嚴(yán)重影響模具定位零件的壽命?？朔虚g體橈度的措施：動(dòng)模板支撐于機(jī)床基座；注射機(jī)下部拉桿用作動(dòng)模板的支撐滑道；注射機(jī)下部拉桿用作動(dòng)模板及疊式模具中間體的支撐滑道；注意：在為拉桿沒有設(shè)置支撐的注塑機(jī)設(shè)計(jì)疊式模具時(shí)，考慮在下部拉桿設(shè)置一些固體支撐是非常必要的。5.式模具型腔非對(duì)稱布置問題：式模具型腔非對(duì)

13、稱布置問題：?jiǎn)栴}：?jiǎn)栴}：大多數(shù)疊式模具是對(duì)稱布置型腔的（即兩層模腔中心線是對(duì)應(yīng)在一條直線上）。然而對(duì)某些閥式熱澆口模具，由于閥驅(qū)動(dòng)裝置的影響，有可能要使模具中心線偏置（如圖）。危害：危害：可能造成熱流道歧管內(nèi)產(chǎn)生彎矩MFA。解決措施：盡管有時(shí)兩個(gè)分型面的型腔不能對(duì)于于一條直線，但應(yīng)盡量使其對(duì)于模板中心是對(duì)稱布置的。 第四部分 疊式熱流道模具疊式熱流道模具 ： 1. 成型時(shí)，注道桿不能拉出導(dǎo)套之外： 注道桿在模具的定位圈范圍內(nèi)被導(dǎo)向，若開模行程過大時(shí)，可能造成注道桿脫離導(dǎo)套而引起事故，故應(yīng)控制開模行程。2. 預(yù)塑量應(yīng)略大于單層預(yù)塑量的預(yù)塑量應(yīng)略大于單層預(yù)塑量的2倍：倍： 雖然疊式模具的兩層型腔數(shù)

14、一般均相同（力平衡），但由于要考慮兩層型腔的物料補(bǔ)縮，故應(yīng)使預(yù)塑量略大于2倍單層型腔。 3. 注射裝置的預(yù)塑效率要高：注射裝置的預(yù)塑效率要高： 當(dāng)使用疊式模具后，注塑量增加一倍多，如果模具冷卻時(shí)間較短，那么對(duì)注塑裝置預(yù)塑效率 的要求提高一倍，否則會(huì)導(dǎo)致成型周期過長，削弱疊式模具的優(yōu)勢(shì)。 4.注塑速率應(yīng)適當(dāng)增加： 由于注塑量增加一倍，故在注射機(jī)的噴嘴處就應(yīng)有兩倍于單層模具的注塑速率。因此，疊式模具的采用有可能需對(duì)設(shè)備液壓系統(tǒng)進(jìn)行擴(kuò)容改造（如添加儲(chǔ)能器）。5. 熱流道熔體的壓力釋放問題： 熱流道歧管內(nèi)的大流道和長注道桿均是被熔融的塑料充滿著，在注射時(shí)，通?？杀粔嚎s12。當(dāng)注道切斷后，注射機(jī)噴嘴拉離

15、注道桿，熱流道內(nèi)的壓力被釋放，在流道內(nèi)的塑料因此發(fā)生膨脹，體積過量 的熔料將會(huì)溢出。 熔料溢出會(huì)有兩種途徑：熔料溢出會(huì)有兩種途徑：（1）如果模具采用的是直通開式澆口，一部分塑料將會(huì)在模具打開后溢出模腔，這將導(dǎo)致下一個(gè)產(chǎn)品品質(zhì)的缺陷，而另一端的一些塑料離開注道桿流布在注塑機(jī)的機(jī)臺(tái)上；（2）如果采用閥式澆口，當(dāng)保壓結(jié)束后，澆口關(guān)閉，釋壓的塑 料僅滴在注塑機(jī)的機(jī)臺(tái)上。 顯然：疊式模塑時(shí)采用閥式熱澆口為佳。顯然：疊式模塑時(shí)采用閥式熱澆口為佳。5. 模腔布置與注道桿的關(guān)系處理： 疊式模具在靠近定模板一側(cè)的分型面，由于注道桿與中間體的熱流道緊固連接，故定模一側(cè)內(nèi)將有注道桿穿過，為了能使制品順利脫模，可采用

16、如下三種方法: (1) 馬蹄形制品自落；（2）開口制品采用機(jī)械手取出；（3）多型腔布置時(shí)要考慮 注意避開注道桿。第五部分 疊式熱流道模具應(yīng)用實(shí)例1. 成型葉輪，一模三腔疊式模具制品特點(diǎn)：制品特點(diǎn)：必須作成兩件必須作成兩件制品，再組合。制品，再組合。模具特點(diǎn)：模具特點(diǎn)：制品底座和蓋板分別在不同分型面內(nèi)制造，可避免側(cè)抽芯；底座和蓋板由一幅模具一次成型，收縮率在相同工藝條件下形成，故制品裝配容易；蓋板較長放在定模一側(cè)成型，可采用彈簧頂出，底座較深，放在動(dòng)模一側(cè)，采用機(jī)械或液壓力頂出。2. 成型杯形塑件疊式模具特點(diǎn)：特點(diǎn)：模具中間部分與集流腔采用螺紋連接；由于制品較薄，采用導(dǎo)向環(huán)15來精確全程定向；采用齒條齒輪同步開模（圖中未標(biāo)出）。3. 2x2腔聚苯乙烯矩形盒疊式模具特點(diǎn)：特點(diǎn)：采用杠桿來協(xié)調(diào)2個(gè)分型面開閉；中間