熱流道技術(shù)的應(yīng)用

1、熱流道技術(shù)的應(yīng)用09計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)與制造專業(yè) 蔣茂昌【內(nèi)容摘要】：隨著熱流道技術(shù)的日漸推廣應(yīng)用，熱流道模具在塑料模具中所占比重將逐步提升。在國(guó)外，許多塑料模具廠生產(chǎn)的模具50%以上采用熱流道技術(shù)，有的甚至達(dá)80%以上，效果十分明顯。在世界上工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)熱流道模具生產(chǎn)極為活躍。熱流道在國(guó)內(nèi)也已用于生產(chǎn)，但目前總體不足10%，這個(gè)差距相當(dāng)巨大，但也意味著這個(gè)行業(yè)在國(guó)內(nèi)有著相當(dāng)大的發(fā)展空間。熱流道技術(shù)應(yīng)用廣泛，此文首要介紹熱流道系統(tǒng)、生產(chǎn)模型預(yù)設(shè)以及熱流道技能應(yīng)用關(guān)鍵，有利于指引生產(chǎn)模型預(yù)設(shè)師合理的應(yīng)用熱流道技能。靈活應(yīng)用熱流道技能，觸類旁通，將能使生產(chǎn)模型結(jié)構(gòu)更緊湊更合理更經(jīng)濟(jì)。關(guān)鍵詞

2、: 熱流道 熱流道系統(tǒng) 熱噴嘴 分流板 注射模【引言】緒論熱流道是通過(guò)加熱的辦法來(lái)保證流道和澆口的塑料連結(jié)熔融狀態(tài)。由于在流道附近或中間設(shè)有加熱棒和加熱圈，從注塑機(jī)噴嘴出口到澆口的整個(gè)流道都處于高溫狀態(tài)，使流道中的塑料連結(jié)熔融，停機(jī)后一般不需要打開(kāi)流道掏出凝料，再開(kāi)機(jī)時(shí)只需加熱流道到所需溫度即可。因此，熱流道工藝有時(shí)候稱為熱集流管系統(tǒng)，或稱為無(wú)流道模塑?！菊摹恳?、熱流道定義及分類1、什么是熱流道熱流道技術(shù)是應(yīng)用于塑料注塑模澆注流道系統(tǒng)的一種先進(jìn)技術(shù)，是塑料注塑成型工藝發(fā)展的一個(gè)熱點(diǎn)方向。所謂熱流道成型是指從注射機(jī)噴嘴送往澆口的塑料始終保持熔融狀態(tài)，在每次開(kāi)模時(shí)不需要固化作為廢料取出，滯留在澆

3、注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。2熱流道的分類熱流道有絕熱流道、冷流道、熱流道之分。熱流道還可分類為開(kāi)放式和針閥式。開(kāi)放式結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)略，對(duì)證料的局限性較高，易出現(xiàn)拉絲和泄露，表面質(zhì)量差，在外洋的高精度生產(chǎn)模型中應(yīng)用較少，同一副生產(chǎn)模型可和不同廠家的針閥式混用。很多公司能自己制造；針閥式熱流道節(jié)省質(zhì)料，塑件表面美觀，同時(shí)內(nèi)部質(zhì)量緊密、強(qiáng)度高。此刻世界上有兩大類針閥式熱流道（按照注射原理）：氣缸式和彈簧式。氣缸式寄托控制器和時(shí)序控制器控制氣缸鞭策針閥的關(guān)閉，結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但本身預(yù)設(shè)簡(jiǎn)略。此刻外洋風(fēng)行的碟生產(chǎn)模型非熱流道莫屬。其實(shí)熱流道生產(chǎn)模型減少了預(yù)設(shè)上的很多要求，對(duì)預(yù)設(shè)職員開(kāi)發(fā)更多的生產(chǎn)模型

4、結(jié)構(gòu)提供了很大的方便。在澆注系統(tǒng)中的熔料可在再一次注射時(shí)被注入型腔。二、常規(guī)的熱澆道設(shè)計(jì)熱澆道系統(tǒng)源于熱流道系統(tǒng)。通常，噴嘴不一定總是安裝在分流板上，也可以虛連在噴嘴法蘭上，但是這類系統(tǒng)需要固定板以保持系統(tǒng)的一體性。對(duì)于大多數(shù)塑料加工過(guò)程來(lái)說(shuō)，由于模具的溫度接近200，所以在熱流道與模具之間存在著溫度差異。如果系統(tǒng)被連接在模具板上，將會(huì)升高溫度并增加熱量的損失，并且在分流板和噴嘴之間也可能產(chǎn)生流動(dòng)偏角。當(dāng)熱流道需要維修時(shí)，熱澆道必須完全從模具上拆除。由于噴嘴沒(méi)有連接到分流板上，電氣和液壓線路必須完全拆開(kāi)，并在檢修結(jié)束后再進(jìn)行連接。設(shè)計(jì)準(zhǔn)備1.必需的圖紙、金型仕樣書(shū)的內(nèi)容等的確認(rèn)：在正式的金型設(shè)

5、計(jì)之前，下列圖紙或文件通常要具備：部品圖；金型設(shè)計(jì)制作仕樣書(shū)；設(shè)計(jì)制作契約書(shū)；其他2.把握?qǐng)D面的概要部品圖決定了金型設(shè)計(jì)的最終目的，必須透徹地理解。日本客戶提供的部品圖是按照J(rèn)IS制圖規(guī)定采用三角法繪制的，通常由以下部分構(gòu)成：正面圖、平面圖、側(cè)面圖、斷面圖、詳細(xì)圖、參考圖、注記、公差一覽、仕上記號(hào)一覽、標(biāo)題欄、其他3.部品立體形狀的理解部品圖是二維繪制的，要通過(guò)視圖轉(zhuǎn)換成設(shè)計(jì)者頭腦中的三維形狀，而手繪立體圖對(duì)此很有幫助。準(zhǔn)備好紙和鉛筆。首先繪制出制品的大致外形輪廓，然后再根據(jù)自己對(duì)部品圖的理解，繪制出部品各部位的斷面圖。上述這些對(duì)將來(lái)分型面的確定、入子的分割非常重要。4.標(biāo)題欄的檢討部品圖的標(biāo)

6、題欄一般注明了圖面中的公差、部品的材料等一些內(nèi)容，必須要認(rèn)真研讀。部品名；圖名；圖番；材質(zhì)（包括收縮率）；仕樣，指材質(zhì)的詳細(xì)仕樣，如生產(chǎn)廠家、商品名、5.注記部分的檢討澆口種類、位置、數(shù)量入子分割線的要求由于入子分隔線會(huì)在制品表面形成接痕，影響外觀，尤其對(duì)折疊部位有害，所以設(shè)計(jì)者應(yīng)遵守部品圖的規(guī)定。成型品表面劃傷等缺陷的規(guī)定金型設(shè)計(jì)者應(yīng)避免可能發(fā)生上述缺陷的金型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。未注公差的要求。成型品形狀及尺寸上的變更需征得客戶的同意，作為金型設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)，不可自行決斷。主視圖的檢討主視圖是圖面中尺寸較集中的地方，確認(rèn)兩側(cè)公差及片側(cè)公差，并標(biāo)記其中較嚴(yán)格者。其他各視圖的檢討。方法同上必要型締力的檢討熔融

7、樹(shù)脂在注射時(shí)，會(huì)在金型分型面上產(chǎn)生一個(gè)相當(dāng)大的注射壓力。如注射機(jī)最大型締力小于注射壓力，則模板之間就會(huì)產(chǎn)生縫隙，發(fā)生溢邊現(xiàn)象。必要型締力的計(jì)算如下：F=P×AF：必要型締力（Kg）P：注射壓力（Kg/cm2），取300500，視成型條件而定A：制品在注射方向上的投影面積cm2必要射出體積的檢討在選擇注射機(jī)時(shí)，要進(jìn)行射出體積的檢討。包括聊吧、制品在內(nèi)的體積總和要小于注射機(jī)最大注射量的1/22/3三、熱流道應(yīng)用主要技術(shù)關(guān)鍵一個(gè)成功的熱流道模具應(yīng)用項(xiàng)目需要多個(gè)環(huán)節(jié)予以保障。其中最重要的有兩個(gè)技術(shù)因素。一是塑料溫度的控制，二是塑料流動(dòng)的控制。1塑料溫度的控制在熱流道模具應(yīng)用中塑料溫度的控制極

8、為重要。許多生產(chǎn)過(guò)程中出現(xiàn)的加工及產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題直接來(lái)源于熱流道系統(tǒng)溫度控制的不好。如使用熱針式澆口方法注塑成型時(shí)產(chǎn)品澆口質(zhì)量差問(wèn)題，閥式澆口方法成型時(shí)閥針關(guān)閉困難問(wèn)題，多型腔模具中的零件填充時(shí)間及質(zhì)量不一致問(wèn)題等。如果可能應(yīng)盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應(yīng)變能力。塑料流動(dòng)的控制塑料在熱流道系統(tǒng)中要流動(dòng)平衡。澆口要同時(shí)打開(kāi)使塑料同步填充各型腔。對(duì)于零件重量相差懸殊的要進(jìn)行澆道尺寸設(shè)計(jì)平衡。否則就會(huì)出現(xiàn)有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過(guò)度，飛邊過(guò)大質(zhì)量差等問(wèn)題。熱流道澆道尺寸設(shè)計(jì)要合理。尺寸太小充模壓力損失過(guò)大。尺寸太大則熱流道體積過(guò)大，塑料在熱流道系統(tǒng)中停留

9、時(shí)間過(guò)長(zhǎng)，損壞材料性能而導(dǎo)致零件成型后不能滿足使用要求。世界上已經(jīng)有專門(mén)幫助用戶進(jìn)行最佳流道設(shè)計(jì)的CAE軟件如MOLDCAE。四、熱流道系統(tǒng)1 熱流道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)及分類熱流道系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)一個(gè)典型的熱流道系統(tǒng)均由如下幾大部分組成：熱流道分流板（MANIFOLD）、熱噴嘴（NOZZLE）、溫度控制器（溫控箱）、輔助附件。熱噴嘴一般包括兩種：開(kāi)放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴。由于熱噴嘴形式直接決定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造，因而常相應(yīng)的將熱流道系統(tǒng)分成開(kāi)放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)。分流板在一模多腔或者多點(diǎn)進(jìn)料、單點(diǎn)進(jìn)料但料位偏置時(shí)采用。材料通常采用P20或H13。分流板一般分為標(biāo)準(zhǔn)和非標(biāo)準(zhǔn)兩大類，其結(jié)構(gòu)

10、形式主要由型腔在模具上的分布情況、噴嘴排列及澆口位置來(lái)決定。溫控箱包括主機(jī)、電纜、連接器和接線公母插座等。熱流道附件通常包括：加熱器和熱電偶、流道密封圈、接插件及接線盒等。熱流道系統(tǒng)的分類一般說(shuō)來(lái)，熱流道系統(tǒng)分為單頭熱流道系統(tǒng)、多頭熱流道系統(tǒng)以及閥澆口熱流道系統(tǒng)。單頭熱流道系統(tǒng)主要由單個(gè)噴嘴、噴嘴頭、噴嘴連接板、溫控系統(tǒng)等組成。單頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較簡(jiǎn)單。將熔融狀態(tài)塑料由注塑機(jī)注入噴嘴連接板，經(jīng)噴嘴到達(dá)噴嘴頭后，注入型腔。需要控制尺寸d、D、L和通過(guò)調(diào)整噴嘴連接板的厚度尺寸，使定模固定板壓緊噴嘴連接板的端面，控制噴嘴的軸向位移，或者直接利用注塑機(jī)噴嘴頂住噴嘴連接板的端面，也可達(dá)到同樣目的

11、。在定模固定板的合適位置設(shè)置一條引線槽，讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接。多頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。熔融狀塑料由注塑機(jī)注入噴嘴連接板，經(jīng)熱流道板流向噴嘴后到達(dá)噴嘴頭，然后注入型腔。熱流道系統(tǒng)的噴嘴與定模板有徑向尺寸D配合要求和軸向尺寸限位要求。噴嘴頭與定模鑲塊有徑向尺寸d配合要求，保證熔融狀態(tài)的塑料不溢流到非型腔部位，并要求定模鑲塊的硬度淬硬50HRC左右。分型面到熱噴嘴軸向定位面之間的距離L必須嚴(yán)格控制，該尺寸應(yīng)根據(jù)常溫狀態(tài)下噴嘴的實(shí)際距離L加上模具正常工作溫度下噴嘴的實(shí)際延伸量L確定。為了保證噴嘴與熱流道板貼合可靠，不使熱流道板產(chǎn)生變形，在噴嘴的頂部上方設(shè)有調(diào)整墊，該

12、調(diào)整墊與噴嘴自身的軸向定位面一起限制了噴嘴在軸向的移動(dòng)，且有效地控制了熱流道板可能產(chǎn)生的變形。在常溫狀態(tài)下，調(diào)整墊與熱流道板和定模固定板之間控制0.025mm間隙以便模具受熱后，在工作溫度狀態(tài)時(shí)調(diào)整墊恰好壓緊。熱流道系統(tǒng)的定位座和定位銷一起控制了熱流道板在模具中的位置。定位座與定模板有徑向尺寸D2配合要求，而且深度h必須控制準(zhǔn)確，定位座的軸向起著支承熱流道板的作用，直接承受注射機(jī)的注射壓力。定位銷與熱流道板固定板有配合要求。熱流道板與模板之間必須留有足夠的空隙，以便包裹隔熱材料。熱流道板和固定板必須設(shè)有足夠的布線槽，讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接。噴嘴連接板與定模固定板之間有徑

13、向尺寸D1配合要求，以便注塑機(jī)的注射頭與模具上的噴嘴連接板配合良好。在熱流道板附近，將定模板、熱流道板固定板、定模固定板用螺釘連接起來(lái)，增強(qiáng)熱流道板的剛性。2、熱流道系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)節(jié)約原料、降低制品成本是熱流道模具最顯著的特點(diǎn)。普通澆注系統(tǒng)中要產(chǎn)生大量的料柄，在生產(chǎn)小制品時(shí)，澆注系統(tǒng)凝料的重量可能超過(guò)制品重量。由于塑料在熱流道模具內(nèi)一直處于熔融狀態(tài)，制品不需修剪澆口，基本上是無(wú)廢料加工，因此可節(jié)約大量原材料。由于不需廢料的回收、挑選、粉碎、染色等工序，故省工、省時(shí)、節(jié)能降耗。注射料中因不再摻入經(jīng)過(guò)反復(fù)加工的澆口料，故產(chǎn)品質(zhì)量可以得到顯著地提高，同時(shí)由于澆注系統(tǒng)塑料保持熔融，流動(dòng)時(shí)壓力損失小，因而容

14、易實(shí)現(xiàn)多澆口、多型腔模具及大型制品的低壓注射。熱澆口利于壓力傳遞，在一定程度上能克服塑件由于補(bǔ)料不足而形成的凹陷、縮孔、變形等缺陷。適用樹(shù)脂范圍廣，成型條件設(shè)定方便。由于熱流道溫控系統(tǒng)技術(shù)的完善及發(fā)展，現(xiàn)在熱流道不僅可以用于熔融溫度較寬的聚乙烯、聚丙烯，也能用于加工溫度范圍窄的熱敏性塑料，如聚氯乙烯、聚甲醛(POM)等。對(duì)易產(chǎn)生流涎的聚酰胺(PA)，通過(guò)選用閥式熱噴嘴也能實(shí)現(xiàn)熱流道成型。另外，操作簡(jiǎn)化、縮短成型周期也是熱流道模具的一個(gè)重要特點(diǎn)。與普通流道相比，縮短了開(kāi)合模行程，不僅制件的脫模和成型周期縮短，而且有利于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，與普通流道相比，改用熱流道后的成型周期一般可以縮短30

15、%。3熱流道系統(tǒng)的發(fā)展標(biāo)的目的 當(dāng)前，國(guó)表里熱流道生產(chǎn)模型的首要發(fā)展趨向可歸納為以下幾個(gè)方面。 元件的小規(guī)?；允钩蔀槭聦?shí)小規(guī)模制品的一模多腔和大型制品多澆口充模。通過(guò)由大變小噴嘴空間，可在生產(chǎn)模型上配置更多型腔，提高制品的產(chǎn)量和注射機(jī)的利用率。在90年代，Master公司開(kāi)發(fā)的噴嘴最小可至15.875mm；Husky公司開(kāi)發(fā)的多澆口噴嘴，每一個(gè)噴嘴有4個(gè)澆口，澆口距可近至9.067mm；Osco公司開(kāi)發(fā)的組合復(fù)式噴嘴，每一個(gè)噴嘴有1二個(gè)澆口探針，可用于48腔生產(chǎn)模型的成型。MoldMaters公司針對(duì)小規(guī)模制件的空間限定，在2001年開(kāi)發(fā)了用于小制件的噴嘴，含整體加熱器、針尖和熔體通道，體

16、積直徑小于9mm，澆口距僅為10mm,可成型重量為130g 的制品;協(xié)力熱流道公司開(kāi)發(fā)的迷你型熱流道系統(tǒng),澆口距可近到8.00mm,尤其合用于電子類較小的產(chǎn)物。當(dāng)前，用戶要求生產(chǎn)模型預(yù)設(shè)和制造周期越來(lái)越短，將熱流道元件標(biāo)準(zhǔn)化不僅有利于減少預(yù)設(shè)工作的反復(fù)和降低生產(chǎn)模型的造價(jià)，并且十分便于對(duì)易損零器件的更換和維修。據(jù)報(bào)道，Polyshot公司已開(kāi)拍發(fā)快換熱流道生產(chǎn)模型系統(tǒng)，尤其適于注射壓力為70kN的小規(guī)模注射機(jī)。Husky、Presto 和Moldmasters等公司的噴嘴、閥桿和分流板都作為標(biāo)準(zhǔn)型便于迅速更換和交給生產(chǎn)模型，此刻外洋只需4 周即可交給生產(chǎn)模型,在國(guó)內(nèi)制作生產(chǎn)模型最快2周即可交給

17、熱流道生產(chǎn)模型。 熱流道生產(chǎn)模型預(yù)設(shè)整體可靠性提高。如今國(guó)表里各大生產(chǎn)模型公司對(duì)熱流道板的預(yù)設(shè)和熱噴嘴相連接部分的壓力分布、溫度分布、彌縫等疑難題目的研究開(kāi)發(fā)極為重視。疊層熱流道注射模的開(kāi)發(fā)和利用也是一個(gè)熱門(mén)。疊式生產(chǎn)模型可有效增長(zhǎng)型腔數(shù)目，而對(duì)注射機(jī)合模力的要求只需增長(zhǎng)10%15%。疊式熱流道生產(chǎn)模型在外洋一些發(fā)達(dá)國(guó)度已用于工業(yè)化.疊式熱流道生產(chǎn)模型在國(guó)內(nèi)的注塑行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用,如一次性炊具,瓶蓋,瓶蓋防盜扣及提手等小件大批量產(chǎn)物.如國(guó)內(nèi)的協(xié)力熱流道公司在疊式熱流道的預(yù)設(shè)制作及施用方面堆集了豐富的經(jīng)驗(yàn).改善熱流道元件質(zhì)料的目的在于提高噴嘴和熱流道的耐磨性和用于敏感質(zhì)料成型。如施用鉬鈦等韌性

18、合金質(zhì)料制造噴嘴，以金屬粉末注射成型經(jīng)燒結(jié)制成熱流道元件已成為有可能。 開(kāi)發(fā)精確的溫控系統(tǒng)。在熱流道生產(chǎn)模型模塑中，開(kāi)發(fā)更精密的溫控裝置，控制熱流道板和澆口中的熔融樹(shù)脂的溫度是防止樹(shù)脂過(guò)熱降解和產(chǎn)物機(jī)能降低的有效辦法。將熱流道用于共注。通過(guò)支管和熱噴嘴元件的有效組合預(yù)設(shè)可使共注成型與熱流道技能相結(jié)合，由此成型3層、5層甚或更多層的復(fù)合塑料制品。例如Kortec公司開(kāi)拍發(fā)了熔體輸送系統(tǒng)和共注噴嘴；Incoe 公司的多出口、多模腔共注支管生產(chǎn)線能用于多質(zhì)料多組分共注射。五、熱流道模具的應(yīng)用范圍1塑料材料種類熱流道模具已被成功地用于加工各種塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用熱流道模具加工。2零件尺寸與重量用熱流道模具制造的零件最小的在0.1克以下。最大的在30公斤以上。應(yīng)用極為廣泛靈活。3工業(yè)領(lǐng)域熱流道模具在電子，汽車(chē)，醫(yī)療，日用品，玩具，包裝，建筑，辦公設(shè)備等各工業(yè)部門(mén)都得到廣泛應(yīng)用。六、國(guó)際上熱流道模具生產(chǎn)情況在世界上工業(yè)較為發(fā)達(dá)的國(guó)家和地區(qū)