热流道模具浇口等的设计

西安航空技术高等专科学校 机械工程系,任务一 热流道塑料注射模具,任务引入,注射成型模具中为了提高生产效率，对模具的浇注系统做了改进无流道注射模。了解无流道注射模具设计。,专业知识,一、概述,二、绝热流道注射模具,三、热流道注射模具,四、典型塑件热流道模具结构,一、热流道系统供应商简介,（1）,美国硬壳（INCOE,）,公司成立于1958年，是一家全球性、专业性生产的供应商，在亚洲有多家分公司，它设计制造了世界上的第一个商品化的热流道喷嘴并获得专利，从而奠定了热流道技术的原理和基础。,（2）,D-M-E,(China)公司成立于1989年，是美国D-M-E公司与香港宝丽玛国际有限公司在中国合资的分公司。D-M-E产品包括热流道系统和配件、标准模具配件及模具传动装置。,D-M-E(China)在中国香港、中山、深圳及上海设立了四个办事处及代表处。,（4）,圣万提,（Synventive）是欧洲热流道生产商Eurotool(1971)和美国Dynisco热流道的子公司美国Kona公司(1978)合并而成的公司，是全球最大的为注塑工业提供热流道系统，机械喷嘴，温度控制器及浇口衬套的厂商之一。,（3）,加拿大,Mold Masters,公司是世界著名的热流道技术供应商，已有,40,年的热流道开发和生产经验，在美国、巴西、日本均拥有生产基地，在全球,323,个国家和地区拥有办事处。,马斯特模具国际贸易（上海）有限公司是它在中国的子公司。,（5）新西兰的,麦斯帝普,（ MASTIP ）技术公司是全球热流道系统产品的供应商，并保持领先地位。在全球25个国家设有MASTIP分支机构或分销商，可面向市场提供设计、生产和售后服务工作。,（7）,韩国柳道,（YUDO）建立于1980年，是国际知名的热流道系统生产厂家，主要产品有：分流板、热嘴、温控器、时间控制器等。,（,8）,德国GUNTHER Heisskanaltechnik GmbH,公司成立于1983年，它在全球已拥有27个销售代理机构或分公司。1998年巴顿菲尔香港有限公司作为GUNTHER Heisskanaltechnik GmbH公司的代理商，开始向中国出售其热流道产品。,（6）,赫斯基,（HUSKY）注塑系统有限公司是全球塑料行业最大的注塑设备和服务供应商。,（9）,韩国先锐SINO,模具配件,（东莞）,有限公司成立于2002年9月，现已拥有20多项专利技术。其产品具有良好的性价比，SINO,先锐品牌在国内的市场销量处于第一位，在国际市场销量位居第四。,无流道模分类,按流道保持不凝固,方法分,：,绝热式,和,加热式,两大类热流道模；,按,型腔数分,：单型腔和多型腔模；,二、绝热式热流道塑料注射模具,2.1、,井式喷嘴绝热流道模,A、特点,：在注射机喷嘴和模具浇口之间装有一个,主流道杯,，杯内有容纳熔融塑料的“井坑”，杯内塑料容积应在制品重量的1/2左右。,因浇口与喷嘴距离较远，仅用于,成型周期短,（35次/min）和,加工温度很宽的塑料（PE、PP等），,对PS、ABS较难，,不宜,用于硬PVC、POM等热敏性塑料。,主流道杯尺寸,B、主流道杯尺寸,C、井坑式喷嘴的改进：,防主流杯中熔体凝固过量，使浇口堵塞,开模分离型,延伸喷嘴加热型,便于清理型,2.2、多型腔绝热流道模具,特点：,主流道和分流道为,粗大的圆形截面,，分流道直径1630mm；,停机后流道会完全凝固,，下次开机前应清除凝料。,衬套加热，可用于长周期件,空气绝热结构,拆开清理模具,锁紧分型面，便于流道分型面打开,2.3、点浇口型绝热流道模具,半绝热式,点浇口型绝热流道模具,碟形弹簧控制加热探针上下运动；周期可达23 min,探针不得与浇口壁接触,三、加热式热流道塑料注射模具,特点,：,主流道和分浇道用加热方法使之保持熔融态，保证生产正常且不受成型周期限制。,停机后，重新开机无需清理流道凝料。,注射压力损失少，可降低熔料温度和注射压力，减少塑料热降解和制品的内应力。,适用的塑料种类广。,加热流道注射模关键,：供热装置、温度调节系统、模具的绝热措施和防止浇口处凝固和流涎等问题。,3.1、热流道系统结构喷嘴和流道板,3.1.1、单型腔延伸式喷嘴模具,可用于PE、PP、PS；,密封承压面A面积不宜过大；,绝热层厚度0.51.5mm；面积不宜过大；,浇口尺寸约0.751.5mm；,不适用于热敏性塑料。,A、塑料绝热式,喷嘴与模具间隙不宜过大,特点：,喷嘴与浇口衬套间，浇口衬套与模具型腔板间除必要的定位面外，均留出1mm间隙，起绝热作用；,承压面A可防止喷嘴顶坏浇口衬套；,浇口尺寸0.751.5mm，长度1mm。,B、空气绝热式,延长式喷嘴合井式喷嘴的区别,3.1.2、多型腔热流道模具,种类,按热流道板分：外加热式和内加热式热流道模；,按绝热情况分：半绝热式和全绝热式喷嘴热流道模。,热流道板用外加热器加热；,二级喷嘴用导热性优良、强度高的铍铜制造，由塑料层隔热；,二级喷嘴与型腔外壁有环形接触面，故称半绝热式喷嘴；,二级喷嘴与热流道板以滑动配合，可使喷嘴与浇口衬套贴合。,A、外加热式,铍铜二级喷嘴不与型腔直接接触，两者用滑动环12隔开，使它全部由塑料隔层绝热（,全,绝热式的喷嘴）；图b）浇口尺寸用于小型制品生产。,绝热作用：靠熔体与模具接触而形成的冷凝层；,流道热损失小，热效率高，能适应长周期生产；,流道直径尺寸较大，且用交错穿通的方法安排流道。,B、内加热式流道板,如图所示为带有四个喷嘴的热流道板加热器的配置情况。加热器应能在半小时到一小时的时间内，将热流道板的温度从常温升到200300，其功率可按下式进行计算：,加热器孔,分流道,喷嘴,P加热器功率(kW),M热流倒班质量kg,c模具用钢材比热，碳钢为0.115(kcal/kg）,T升温时间(h),t,1,热流道板温度(),t,2,室温( ),3.1.3、热流道系统的类型,热流道系统分类,：按,熔体传输方式,和,加热方法,来分类,A、按熔体传输方式分：,直接浇口,(主流道型)与,间接浇口,(流道板型)两种。,大型塑件用,受制品形状限制,HR+CR,HR+CR,HR+CR,大型塑件,简化模具结构,HR+CR,HR+CR，,小型件或分型面有侧抽滑块,价格较昂贵,B、按加热方式分：,外加热,系统和,内加热,系统两种。,外加热式系统,能优化熔体流动，容易变换塑料品种或着色的物料；,热损失是系统的大问题；有时还要附加冷却管道，以便控制温度；,流道板融热问题：流道板温度高，接近熔体温度，空气或绝热片融热；,需要对流道板的热膨胀进行补偿，还需有熔体防漏设计；,与内加热式相比，成本更高，浇口堵塞的可能性更高。,内加热式系统,流道外壁冻结层绝热作用好，节电,50%,；,不存在热绝缘或热膨胀问题，流道板外部温度取决于模温（图,1-9,），稍高于模温；,冻结层塑料对系统有良好的密封作用；热流道温度实质上与模具热平衡无关；,内加热式结构不便使用开关式喷嘴。,1）喷嘴的种类,A、 开式喷嘴,B、顶针式喷嘴,3.1.4、喷嘴结构,C、侧浇口喷嘴（边缘喷嘴）,2）浇口的种类：分热力闭合与机械闭合两类,A、热力闭合浇口,喷嘴前端温度太低时,凝料下次注射会进入模腔，形成缺陷,浇口温度过高时，流涎拉丝,增加浇口长度，有一小段冷流道,PA、PP、PP/EPDM、HDPE、PET、PS、PC、ABS（偶尔）会出现浇口垂滴现象；采用顶针式浇口可减少垂滴的缺陷。,B、机械闭合浇口,优点,充填型腔容易，特别对高黏度或剪切敏感的塑料；,有维持较长保压时间的功能，使热流道系统可用于厚壁塑件；,浇口闭合排除了浇口区域的热平衡影响，可准确控制保压状态，提高参数控制精度；,有瞬时关闭浇口功能，防止型腔充满后高压熔体溢出产生结构飞边；,防止浇口的流涎和拉丝；,在塑件上仅留下柱销周边痕迹；,可用于结构泡沫或波状模塑等特殊注射加工,3）开式喷嘴,特点,开式喷嘴会在塑件表面或冷流道上留下一个短的浇口凝料；,浇口尺寸相对较大，通常为,14mm,，,有较好的保压压力并减小内应力；,开式喷嘴不适用于易产生浇口拉丝的塑料；,分类,：整体式直接浇口型喷嘴；带完整或部分绝热仓式喷嘴。,适用于快速结晶型塑料成型,适用于慢速结晶型（如PE、PP）和非结晶型塑料及热塑性弹性体成型,直接浇口型开式喷嘴不会滞留熔体，最适用于热敏性塑料和着色塑料的转换；开式喷嘴容易清洗，多用于加工回头料，使用时应减小压力来防止拉丝和流涎。,用铜带加热，改善温度分布,配合面小，适于快结晶料（PA、POM、PET）和高粘度的PC,可换式浇口嵌件，对浇口的热量供应差些，要延长喷嘴长度，改善绝热，增设热电偶。,A、直接浇口型开式喷嘴,B、HR+CR,式直接浇口型开式喷嘴,与冷流道相接(HR+CR)要求较低，应用广,此间隙使喷嘴与冷模板绝热,结晶型料开绝缘槽，防喷嘴阻塞，使浇口早分离，也有用陶瓷环绝热的。,C、有绝热仓的开式喷嘴,铍铜,铜/钴/铍,外侧空气隙、内部塑料绝热，应用于小制品，加工温度范围较宽的料（PS、PE），D：L=1：3,用于增强塑料和熔体,温度超过280的塑料,绝热仓,三、加热式热流道塑料注射模具,D、可更换浇口嵌件和顶管的开式喷嘴,密封杯用导热差的钛合金，顶管用高导热率的材料制造，二者要绝热，用于无定形和慢结晶塑料。,用于无定形和慢结晶塑料，塑件为需较长冷却时间的大制品。,4）顶针式喷嘴,特点,无定形和结晶型塑料均可用，热顶针伸至浇口，浇口温度控制更容易，可用于热敏性塑料注射成型；,浇口尺寸小（,0.62.5mm,），,浇口痕迹较小；微小制品浇口可小至,0.3mm,；,顶针在浇口中心有助于防止浇口拉丝；,对剪切敏感的塑料（包括含阻燃剂或有机染料的塑料）不太适合，因环形缝隙较小，易过热分解。,A、顶针式喷嘴结构,顶针式喷嘴,有助于结晶型塑料加工和着色物料的更换，对于增强和充填塑料的注射不适用。,鱼雷棒和顶针不能安装加热器，不适用于快速结晶塑料,不适合PS、PE、PP的小尺寸塑件,B 、有脉冲加热鱼雷棒的顶针式喷嘴,鱼雷棒与前端的顶针单独加热，注射前顶针先加热3s，使凝料塞熔融；保压结束断电使浇口迅速冻结；顶针相当于热阀，喷嘴内熔料不过热。,鱼雷棒用低电压5V加热，改变加热功率使顶针温度迅速变化，达到热阀作用。,热闭合可有效防止浇口流涎，但成型周期要超过15s。,C、顶针前端有流道的喷嘴主要用于无定型料,最常用结构,绝热室,浇口嵌件,绝热套杯，方便换料，适于聚烯烃和注射温度300以下的无定形料。,浇口温度高，适于注射温度300以下的结晶型料,加工ABS、热塑性弹性体和添加金属或珠光颜料的塑料可消除熔接痕，适于快结晶型和高温塑料,D、多顶针喷嘴,多顶针喷嘴优点,与多个喷嘴相比，缩小了注射点间的空间；解决微小制品或需多点注射高精度制品的成型问题；,取消或简化了流道板；,降低了每个注射点的价格。,E、多顶针喷嘴,微电子模塑件生产，注射点空间很小，需要使用这类喷嘴；,其缺点：,绝缘料室的压力升高会对熔体压力产生影响,；,因熔体流动路径越短，设计的死点就越多，更换着色塑料困难,；,尤其注射,POM,，,建议使用几个较小又分隔开的绝缘料室为好,。,滚动轴承PA外套，为防滚珠转动，必须用多点注射,5）开关式喷嘴（阀式）,特点,柱销机械关闭浇口，使保压时间一致，熔体计量准确，可提高塑件精度；,浇口关闭时间在塑件固化之前，与开式喷嘴相比，可缩短周期 ；,浇口痕迹小（柱销端部印痕），不留残余料，塑件表面质量高；,是唯一允许注射结构泡沫塑料、或连续注射及注射有栅格塑件的热流道系统；,浇口直径常用,16mm,，,通常是模塑件厚度的两倍。,出发点,：大直径浇口设计思路和消除浇道浇口残留废料。,大浇口可减少压力损失，减小剪切应力和摩擦热，可用于高黏度或含添加剂又对剪切敏感的塑料。,大浇口更适合生产需很高注射速率的大型制品，与其它喷嘴相比，塑件内应力较低，保压压力也低，不存在流涎和拉丝现象。,A、阀结构,：分锥端阀针闭合与圆柱阀针闭合两种结构,锥端阀针闭合,：密封性好，但过大的闭合力会损害浇口，需准确控制阀针位置；通常阀针位置定在保压所需位置再向闭合位置增加,0.02mm,。,注射含矿物填料的塑料时，阀针锁闭力不宜太大，否则填料会粘在接触表面上，这是不允许的。,圆柱阀针闭合,：密封性稍差；浇口形状可为圆孔或锥孔，阀针对浇口无作用力，但浇口孔径会逐渐磨损扩大，浇口残留痕迹也会逐渐明显,。,B、阀针驱动方式,：有弹簧、气缸、液压缸三种。,驱动方式选择取决于喷嘴上的空间位置大小；,流道板的喷嘴：缸体和弹簧可置于流道板侧，可直接驱动阀针；,中心喷嘴：缸体通常位于喷嘴侧，经杠杆、横臂或齿轮机构驱动阀针。,熔体注射压力作用面,最简单和最廉价的驱动，靠弹力闭合喷嘴，由熔体注射压力开启浇口,阀针闭合力约160Pa，熔体压力约8MPa时开启，温度超过300时弹力会下降。,弹力开启具有突发充模性，压力下降时关闭。,气动阀式喷嘴,气动与液压驱动可独立控制，但需要较大的安装空间。,流道板的喷嘴：缸体通常设置在模具固定板上，工作温度不超过,80100,，高模温时需对固定板进行冷却；,Mold-Masters,系统：将整个驱动系统设置在专门的一块板上。,气动比液压驱动简单、环保，但气缸力也小，用于低压力注射的低黏度物料和“清洁”制品的生产。,标准气压为,0.6MPa,，,工作温度比液压驱动高。,液压压力为,28MPa,。,最大5MPa，闭合力2800MPa,阀针有喷嘴导向，不受流道板热膨胀影响,Z形流道,中心阀式喷嘴,气压最小0.6MPa，闭合力2kN；液压最大3MPa，闭合力10kN；驱动力通过横杆传动至阀针；也可用于层叠模。,铰链+齿轮齿条传动,杠杆传动,6）边缘式喷嘴,特点,浇口应位于制品角落或斜壁上，保证合适的模壁强度和传热；,为得到良好的剪切表面，对热塑性弹性体，浇口处斜角不应超过,15,，也不能位于厚壁处；浇口直径一般,12.5mm,。,边缘喷嘴分类,边缘喷嘴有单个或多个注射点结构，多点式可用于多腔小制品生产；,分,有绝热仓的开式喷嘴,、,开式接触喷嘴,和,顶针式喷嘴,三种。,这类喷嘴对温度低于,300,的无定型料和慢结晶塑料（,PE,、,PP,）,有良好的使用条件，多用于短周期的包装件和频繁更换塑料的场合。,间隙可改善熔体涌流条件,套环与模具接触，浇口温度更高，适用于无不定形和结晶型料，也用于热敏性和频繁换色的无定形料,7）喷嘴加热,喷嘴加热方法：,分外热式、内热式和混合式。,加热器：,电阻线圈和电热棒，最常用AC电压230V线圈加热或低电压5V、24V，很少用15V。低电压加热器能很平稳加热并能达到精确的温度控制。,线圈加热器：,230V加热器通常绕成圆形、矩形或椭圆形，中部卷绕间距增大（称,对数卷绕,）。,低电压加热器优点：,线性温度特征；,对模具热损失小；,体积小，能耗少；,能快速和均匀加热；,维修安全。,加热棒：,用来加热鱼雷顶针，可嵌入鱼雷壳体中或镶入铜套里。,热管：,用来均化沿流道方向的温度。,四、典型塑件热流道模具结构,（1）大型制品模具的热流道,汽车分配板塑件,单腔模具设有,9,个热流道喷嘴，部分喷嘴倾斜排布；,喷嘴末端面要适应制品形状；,流道板上有,11,个温度调节回路；,为补偿大流道板的热膨胀，将喷嘴安装在流道板中央。,汽车分配板塑件,材质：,PP+30%,滑石粉；,11,个不同的喷嘴，有,3,个是边缘浇口。,加长的主流道杯，开模时注射机喷嘴与主流道杯分离。,知识检测,1、绝热式与加热式流道的工作原理和应用范围有何区别？,2、热流道系统的选用应考虑哪些问题？,3,、喷嘴加热有何方法？各有何优缺点？,6、热流道板的不同结构类型由哪些因素决定？应用范围有何区别？,4、热流道系统的温度分区有何规则？,5、不同制品选择热流道系统成型的依据和注意点为何？,