疊層模具-注塑效率翻倍的新技術(shù)
時(shí)間:2024-04-26 10:18來源:德松官網(wǎng) 作者:德松公司
疊層模具制造要求基本上與普通模具相同，但疊層模具無須投資購買額外的機(jī)器和設(shè)備就能大大提高產(chǎn)能，具統(tǒng)計(jì)，1副雙層疊層模具的制造周期比兩副單層模具的制造周期短5%～10%。
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什么是疊層模具？
疊層模具技術(shù)是區(qū)別于普通注塑模具技術(shù)的一種模具前沿技術(shù)，即在一副模具中將多個(gè)型腔在合模方向重疊布置。這種模具通常有多個(gè)分型面，每個(gè)分型面上可以布置一個(gè)或多個(gè)型腔。簡單地說，疊層模具就相當(dāng)于將多副單層模具疊放在一起，安裝在一臺注塑機(jī)上進(jìn)行注塑生產(chǎn)。
疊層模具結(jié)構(gòu)上由疊層模具熱流道系統(tǒng)、專用模架系統(tǒng)、承載導(dǎo)向系統(tǒng)、雙向頂出系統(tǒng)、開合模聯(lián)動(dòng)系統(tǒng)等多個(gè)系統(tǒng)組成，整個(gè)疊層模具的完美設(shè)計(jì)與應(yīng)用除了科學(xué)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)之外，還需要從最基本的模具鋼材和熱傳材料的選擇以及質(zhì)量把控上進(jìn)一步提高。
疊層模具生產(chǎn)效率超過普通的單層模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生產(chǎn)成本。從結(jié)構(gòu)特點(diǎn)來看，疊層模具將多副型腔組合在一副模具中，充分利用普通注塑設(shè)備便可滿足生產(chǎn)。模具的充模、保壓和冷卻時(shí)間與單層模具相同，這就決定了疊層模具的生產(chǎn)效率將超過普通單層模具一倍甚至多倍，大大提高制品單位時(shí)間的產(chǎn)量。
疊層模具可安裝在與單層模具相同的注塑機(jī)上，無須投資購買額外的機(jī)器和設(shè)備，從而節(jié)約了機(jī)器、設(shè)備、廠房和新增勞動(dòng)力的成本。
疊層模具制造要求基本上與普通模具相同。據(jù)統(tǒng)計(jì)，1副雙層疊層模具的制造周期比兩副單層模具的制造周期短5%～10%。
經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，疊層式注射模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、可靠，制品尺寸一致性好，模具費(fèi)用降低30%，成型效率提高一倍或多倍。
疊層模具適合于大批量生產(chǎn)形狀扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制品生產(chǎn)成本越低。
疊層模具技術(shù)特點(diǎn)：
通常，注塑機(jī)與常規(guī)模具配合使用時(shí)，其本身的注射量和開模行程只使用了額定的20%~40%，沒有充分發(fā)揮注塑機(jī)的性能。與常規(guī)模具相比，疊層式注射模具的鎖模力只提高了5%~10%，但產(chǎn)量可以增加90%~95%，極大地提高了設(shè)備利用率和生產(chǎn)率，并降低了成本。
疊層注射模具作為一種新型的模具技術(shù)得到了不斷的發(fā)展，特別是與熱流道技術(shù)的結(jié)合，使它成為當(dāng)今塑料模具發(fā)展的一項(xiàng)前沿技術(shù)。傳統(tǒng)的常規(guī)模具設(shè)計(jì)理論已經(jīng)不適用于疊層式注射模具設(shè)計(jì)，因此急需發(fā)展一套全新的模具設(shè)計(jì)理論以指導(dǎo)疊層式注射模具設(shè)計(jì)。下面將對疊層式注射模具的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行說明。
疊層式注射模具可以采用冷流道，也可以采用熱流道。當(dāng)使用冷流道時(shí)，需要考慮澆注系統(tǒng)凝料所用的塑料量;當(dāng)采用熱流道時(shí)，即實(shí)現(xiàn)無回頭凝料生產(chǎn)，在熱流道板和中心主噴嘴中的物料不影響模具所需注射量，可以忽略不計(jì)[3]。所以，在校核注塑機(jī)最大注射量時(shí)要視具體情況而定。
注射壓力的校核主要是檢驗(yàn)注射壓力能否滿足成型的需要。對于疊層式注射模具，大多成型薄壁、投影面積大、流程長的塑件，在充填過程中需要更高的注射壓力和注射速度。而疊層式熱流道模具由于采用了熱流道技術(shù)，相對疊層式冷流道模具來說，能較好地傳遞注射壓力，故所需的注射壓力要比疊層式冷流道模具小;但由于流程增加、投影面積增大，所需注射壓力要比單層冷流道模具大。在校核注射壓力時(shí)，應(yīng)根據(jù)各種塑料的注塑工藝，并結(jié)合計(jì)算機(jī)模擬流動(dòng)分析來確定塑件的注射壓力，再與注塑機(jī)額定注射壓力比較。
疊層式注射模具的各層型腔以“背靠背”設(shè)置，理論上能在鎖模力不增加的基礎(chǔ)上在同一臺注塑機(jī)上實(shí)現(xiàn)任意數(shù)量的疊層。但是，由于疊層式注射模具的中心主噴嘴及分流板增大了流動(dòng)通道，使塑件加上澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積有所增大;并且由于疊層而延伸了流道，壓力損失比常規(guī)單層模具大，注射壓力相應(yīng)增大，致使型腔壓力增大，故鎖模力有所增加，校核時(shí)按相同單層模具所需鎖模力增加10%~15%是比較安全的。
疊層式注射模具在兩個(gè)層面或多層分型面開模并頂出塑件，當(dāng)核對開模行程時(shí)，對于采用液壓—機(jī)械式鎖模機(jī)構(gòu)的注塑機(jī)，則不需考慮模具厚度;當(dāng)疊層式注射模具上具有側(cè)向分型的抽芯機(jī)構(gòu)時(shí)，則需考慮抽芯距離的影響。如果采用相同傳動(dòng)比的齒輪齒條或曲肘連桿開模裝置等同步開模機(jī)構(gòu)，則疊層式注射模具各層的行程不受制品高度的限制，其開模行程是多層模具中最大開模行程那一層的n倍(n為疊層式注射模具的層數(shù)) 。
中心主噴嘴不能太長或太短，這樣模具閉合時(shí)，中心主噴嘴不會超出注塑機(jī)噴嘴在機(jī)座后退或前進(jìn)的最大距離。由于中心主噴嘴要與模具的中間部分在分型時(shí)一起移動(dòng)，所以應(yīng)確保開模后中心主噴嘴仍留在定模部分內(nèi)，以防止中心主噴嘴頭部的溢料滴入定模型腔壁上。（我們現(xiàn)采用的是用針閥熱系統(tǒng)來控制進(jìn)膠口溢料現(xiàn)象）
疊層式注射模具既可以采用普通流道澆注系統(tǒng)(即冷流道澆注系統(tǒng))，也可以采用熱流道澆注系統(tǒng)。熱流道澆注系統(tǒng)能夠較好地傳遞注射壓力，有利于提高塑件的成型質(zhì)量，并易于實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，但對塑料品種有一定要求，而且熱流道系統(tǒng)價(jià)格昂貴。當(dāng)采用冷流道時(shí)，塑件的成型質(zhì)量稍差，但模具加工容易，故成本較低。所以，用何種澆注系統(tǒng)應(yīng)視具體情況而定。
模溫是影響塑件成型質(zhì)量的重要因素之一，疊層式注射模具設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)保證各層型腔的溫度條件控制一致。對于疊層式熱流道注射模具，為減少熱流道系統(tǒng)由于熱傳導(dǎo)的熱量損失，應(yīng)減少模具與熱流道板之間的接觸面積，并設(shè)置相應(yīng)的隔熱墊塊及增加運(yùn)水。
為使塑件收縮一致，塑件在各型腔中的停留時(shí)間(冷卻時(shí)間)應(yīng)當(dāng)相等，故疊層式注射模具應(yīng)當(dāng)確保各層型腔的分型面同時(shí)開啟。齒輪齒條傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和機(jī)械式（肘節(jié)式）連桿機(jī)構(gòu)常作為疊層式注射模具的開模機(jī)構(gòu)，前者的技術(shù)性能較好，也較經(jīng)濟(jì)，但后者的靈活性更大。采用液壓輔助開模更容易控制開模時(shí)間，但結(jié)構(gòu)較大。
根據(jù)冷卻時(shí)間等同要求，疊層式注射模具應(yīng)對各層型腔中的塑件同時(shí)頂出，采用機(jī)械頂出，油缸頂出，彈簧或者高壓空氣的脫模機(jī)構(gòu)能夠達(dá)到這一要求。
疊層模具的發(fā)展前景
隨著相關(guān)技術(shù)的不斷改進(jìn)，疊層式注射模具在塑料制品加工工業(yè)中的應(yīng)用將會不斷擴(kuò)大，尤其是熱流道疊層式注射模具的經(jīng)濟(jì)性更能適應(yīng)市場的需要，更能創(chuàng)造出巨大的經(jīng)濟(jì)效益，也符合我國裝備制造業(yè)發(fā)展的要求，將來必有廣闊的市場前景。
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