注塑模热流道结构设计的方法研究与实现.pdf

收稿日期:2005-09-26修订日期:2005-10-20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:TQ320.4；TH122文献标识码:A文章编号:1001-4551(2005)011-0063-04TheInvestigationandRealizationoftheTechniqueofHotRunnerofInjectionMouldsStructureDesignCHENFeng,ZHOUChun2jiang(ZhejiangInstituteofMechanical&ElectricalEngineering,Hangzhou310053,China)Abstract:Throughsettingoutthemainbodystructureofthehotrunnerofinjectionmoulds,andthecontentsandre2quirementsofthestructuredesignwhichincludingtherunnerplatestructure,nozzlestructureandthegatestructureareproposed.Basedonthis,theinvestigatorusedtheVCthatdependedonthesoftwareofPro/EtodeveloptheCADsystemofhotrunnerstructureofinjectionmoulds,whichhasbeenwellappliedinthecorporations.Keywords:injectionmould；hotrunner；Pro/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Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.22No.1120051994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.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。46Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.22No.112005机电工程2005年第22卷第11期1994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.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Mechanical&ElectricalEngineeringMagazineVol.22No.1120051994-2007ChinaAcademicJournalElectronicPublishingHouse.Allrightsreserved.发了注塑模热流道辅助设计系统。系统采用VisualC+6.0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(3264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.AWindows-native3DPlasticIn2jectionMoldDesignSystemJ.JournalofMaterialsProcessingTechnology,2003,139:81-89.2GuyCourbebaisse,DavidGarcia.ShapeAnalysisAndInjectionMoldingOptimizationJ.ComputationalMate2rialsScience,2002,25:547-553.3尹清珍.热流道注射模充模力计算J.模具工业,2000(7).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,2002(7).5苏娟华.饮料瓶注射模具的热流道设计J.塑料工业,2000