热流道塑料注射模具.doc

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。 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 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 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 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。 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 (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; 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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 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?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 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 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 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 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 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 3.1.2、多型腔热流道模? 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 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 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。 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 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 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 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: T t t Wc P 860 ) ( 2 1 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( ) 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 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 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?模具 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 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 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。 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 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。 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 1)喷嘴的种类 A、开式喷嘴 B、顶针式喷嘴 3.1.4、喷嘴结构 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 C、侧浇口喷嘴(边缘喷嘴) 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 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 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 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。 西安航空技术高等专科学? 机械工程系 任务一 热流道塑料注射模具 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 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 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 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 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 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 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。 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 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 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 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。 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 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。 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 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 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 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。 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 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 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 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。 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 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 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 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; 是唯一允许注射结古菽芰稀蛄浼白溆姓袼芗娜攘鞯老低? 浇口?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。 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 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。 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 圆柱阀针?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。 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 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。 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 气动阀式喷嘴 气动与液压驱动可独立控制, 但?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 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 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 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 6)边缘式喷嘴 特点 浇口应位于制品角落或斜?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。 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 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 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 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?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。 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 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。 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 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。 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 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。 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 加长的主流道杯, 开模时注射机喷嘴 与主流道杯分离。 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 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