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注塑模热流道结构设计的方法研究与实现.pdf

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注塑模热流道结构设计的方法研究与实现.pdf

收稿日期20050926修订日期20051020基金项目浙江省教育厅科研资助项目20041466。作者简介陈峰1970,女,浙江绍兴人,学士,讲师。研究领域制造业信息化。注塑模热流道结构设计的方法研究与实现陈峰,周纯江浙江机电职业技术学院,浙江杭州310053摘要从注塑模热流道的主体结构出发,讨论了流道板、喷嘴和浇口的结构设计内容与要求,在此基础上,使用VC在Pro/E软件平台上开发了注塑模热流道结构的计算机辅助设计系统,并在企业中得到良好应用。关键词注塑模热流道Pro/E中图分类号TQ320.4TH122文献标识码A文章编号100145512005011006304TheInvestigationandRealizationoftheTechniqueofHotRunnerofInjectionMouldsStructureDesignCHENFeng,ZHOUChun2jiangZhejiangInstituteofMechanicalElectricalEngineering,Hangzhou310053,ChinaAbstractThroughsettingoutthemainbodystructureofthehotrunnerofinjectionmoulds,andthecontentsandre2quirementsofthestructuredesignwhichincludingtherunnerplatestructure,nozzlestructureandthegatestructureareproposed.Basedonthis,theinvestigatorusedtheVCthatdependedonthesoftwareofPro/EtodeveloptheCADsystemofhotrunnerstructureofinjectionmoulds,whichhasbeenwellappliedinthecorporations..KeywordsinjectionmouldhotrunnerPro/E热流道技术是塑料注射成形加工的一项新技术。所谓热流道成形是指从注射机喷嘴至浇口的塑料始终保持熔融状态,在每次开模时不需要固化作为废料取出,滞留在浇注系统中的熔料可在下一次注射时被注入型腔。热流道设计开发涉及的因素比较多,设计过程复杂,对加工工艺要求也比较高,目前国内拥有自主知识产权的热流道模具技术与产品比较少,大部分采用进口热流道系统。通过CAD技术开发热流道设计软件可有效地降低产品设计成本,提高设计效率。1热流道系统结构设计热流道系统主要包括流道板、喷嘴、浇口以及与之相匹配的套板、定模座板、喷嘴固定板及标准件等。对于具体的结构并不是确定的,设计人员要根据客户的具体需求,选取与客户需求最接近的解,然后进行详细设计。1.1热流道流道板结构设计流道板是热流道系统的中心部分。熔融的塑料通过流道板内的流道,自注塑机喷嘴输送到型腔。热流道根据设计可分为以下两种板式热流道PlateManifolds和管式热流道TubularMani2folds。标准的板式热流道具有沿板的轴线对称分布的流道。流道由打孔而成,且必须经过抛光,以保证没有死角,并尽量的减少流体的滞留。管式热流道并非在流道板内打孔、抛光而成,而是一种专门的管道。这个管道外面缠绕着陶瓷绝缘的加热丝,安装在流道板内的孔里,以便于整个系统的安装。这种管式流道板因质量小、与外界的绝热性能好,所以需要较少的加热功率,并且可以保证熔体流动过程中温度波动小,适用于各种热敏材料,如LCP、PA66、PBT、PC、PEEK、PET、PSU及含玻璃纤维的PVC材料等。热流道的形式与模腔分布相匹配,通常也采用36机电工程2005年第22卷第11期MechanicalElectricalEngineeringMagazineVol.22No.112005©19942007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net对称模式,以保证熔体流动中的自然平衡。图1给出了常用的热流道模式。图1热流道模式图在流道板的设计中,要考虑以下要求1保证均匀的填充每个型腔。2保证熔体在流动过程中压力损失尽量小。3在熔体流动过程中,保持恒定的温度,以防止熔体粘度改变,甚至因温度过高而发生降解。4排除死角,以防止熔体在流道内滞留。5尽量低的能量损耗。6流道板和模具之间良好的绝热,以降低温度控制的难度。7尽量短的预热时间。8流道板和喷嘴之间无泄漏。9易于清洗,以便于换色。10耐用,更换加热元件方便。1.2热流道喷嘴结构设计喷嘴是热流道系统最末端的部分,它与型腔直接相连,连接处称为浇口。喷嘴由一个有加热系统的喷嘴体和末端的喷嘴镶件组成。因为喷嘴镶件易磨损,而喷嘴体通用性又比较强,所以在多数应用里,喷嘴镶件都作为一个独立部分被使用。喷嘴结构如图2所示。喷嘴是热流道系统中比较重要的部分,喷嘴的设计有非常高的技术要求。必须满足以下要求1保持流动过程中熔体温度的恒定,以防止因末端温度过低塑料熔体凝固,或者内部温度过高使得塑料熔体降解,温度分布应均匀一致。2喷嘴和模具之间要保持绝缘,否则,需要更多的时间来冷却升温的型腔,并且造成模具之间的内应力增大。3作为流道系统中相当精确的一个部件,喷嘴镶件应该保证不流涎,不泄漏。但是这点是很难完全避免的。4喷嘴与流道板之间,喷嘴与模具之间应无泄漏。5易于操作、清洁、分解、更换损坏的部件等。6另外,还要考虑喷嘴与模具的安装,塑料材料,浇口的外观和高度等。1.3热流道浇口结构设计浇口的结构有以下几种类型1直接式浇口。这是一种应用最普通的浇口形式,即浇口直接与制品表面连接。根据制品结构、加热梭的形状和模具构造的不同还可分为正表面浇口,沉井浇口,内表面浇口3种类型,如图3所示。46MechanicalElectricalEngineeringMagazineVol.22No.112005机电工程2005年第22卷第11期©19942007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net图2热流道喷嘴结构图3直接式浇口2多腔式浇口。对于一个热流道浇口需要成型多个型腔的模具,如图4所示。使用中大多选择后两图形所示的结构形式同时一般把带嵌件的制品浇口,也归为图4中最后图形所示这种类型。图4多腔式浇口3坑道式浇口。此浇口形式主要应用于潜伏式浇口的棋具,在注塑机全自动生产过程中,零件和浇口可自动分离,如图5所示。图5坑道式浇口2应用实例杭州娃哈哈集团有限公司曾先后从意大利、德国进口热流道模具单套价值达30万美元。为了降低热流道成本,应用相关技术系列化热流道结构,开56机电工程2005年第22卷第11期MechanicalElectricalEngineeringMagazineVol.22No.112005©19942007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net发了注塑模热流道辅助设计系统。系统采用VisualC6.0为开发工具,以Pro/Engineer2001为图形生成平台,利用Pro/E2001自带的二次开发工具包Pro/toolkit开发的一个动态链接库。系统基于概念设计的思想,实现了从热流道概念草图到详细结构模型的生成同时系统采用参数化建模方式,建立一个包括喷嘴、流道板的零件库,面对不同的设计对象,根据程序所得出的尺寸结果对库中的零件进行驱动,得到所需尺寸的模型。目前该系统可以对2腔、3腔、4腔、6腔、8腔、12腔、16腔、24腔、32腔及64腔热流道系统进行辅助设计,设计结果可直接生成工程图,进行生产试制。如另外有特殊要求,可以在设计结果的基础之上手动微调。系统中流道板、喷嘴、浇口结构设计如图6、7、8所示,生成的热流道三维装配图如图9所示。3结束语热流道结构设计主要包括喷嘴、浇口、流道板和标准件的设计。实际应用中饮料瓶往往需要结合实图6流道板配置方案集图7喷嘴模型设计图8浇口设计方案集图9热流道装配图验来进行并验证,由此推导出适合一模多腔32~64腔饮料瓶结构的热流道结构几何参数的计算公式及相应的参数值,可以满足企业的实际要求。参考文献1LKong,JYHFuh.AWindowsnative3DPlasticIn2jectionMoldDesignSystemJ.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2003,1398189.2GuyCourbebaisse,DavidGarcia.ShapeAnalysisAndInjectionMoldingOptimizationJ.ComputationalMate2rialsScience,2002,25547553.3尹清珍.热流道注射模充模力计算J.模具工业,20007.4张卫忠,刘廷华.针阀式喷嘴及其在热流道注射模中的应用J.模具工业,20027.5苏娟华.饮料瓶注射模具的热流道设计J.塑料工业,200011.6德D.菲恩费尔特著.徐定余译.注射模塑料技术M.北京轻工出版社,1990.66MechanicalElectricalEngineeringMagazineVol.22No.112005机电工程2005年第22卷第11期©19942007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.http//www.cnki.net

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