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2017-02-26 by:CAE仿真在线 来源:互联网
二.国内外叠层式注射模具的发展与应用
早在1940年12月,KNOWLESER就取得了叠层式模具的专利权。今天的叠层式注射模具,不仅比传统的单层模具成本更低,而且增加了应用叠层式注射模具的灵活性。经过几十年的研究与发展,叠层式注射模具经历了冷流道双层注射模具、热流道双层注射模具、3层或4层叠层式注射模具、直角进浇热流道叠层式注射模具、旋转叠层式注射模具等结构的发展变化。
1.国外叠层式注射模具的发展动态
国外叠层式注射模具技术起步较早,发展相对成熟,知名的叠层模具公司有Tradesco、Ferromatik Milacron、Foboha和Engel等。由于热流道技术的应用在国外发展较快,所以热流道叠层式注射模具技术在国外被广泛使用。此外,发达国家在新型叠层式注射模具技术处于领先水平,最近发展起来的旋转叠层式注射模具技术拓宽了叠层式注射模具的应用能力。
20世纪60-70年代,国外一些公司便开始研制叠层式注射模具。瑞士的Schottli公司最早开发出工业应用的叠层式注射模具。
1980年德国的Johnson T.便设计了一款冷流道双层注射模具,该模具由动模部分、定模部分和中间部分组成,中间部分实际上就是延续了主流道并具有分流道和两层各自型腔的型腔板,在动模和定模部分都设置有脱模机构,用机械、液压或气压等方式来顶出塑件。
1989年D.Gener和Wiesbaden-Delkheim设计了一款热流道双层注射模具,它也由动模部分、定模部分和中间部分组成,中间部分由热流道和向型腔供料的热喷嘴以及制品的2个型腔板构成。
1991年Tradesco模具公司的Rozema H.设计了一款4层叠层式注射模具,该模具是在热流道双层注射模具的基础上,延伸热流道,并增加一套中间部分使成型层数扩展到4层,使生产率提高了4倍。
1992年日本的確井裕雄和山本国雄发明了一款热喷嘴不对称分布的热流道叠层式注射模具,但合理的流道设计能够控制模腔内的熔体达到流动平衡。
2.国内叠层式注射模具的发展动态
直到20世纪80年代末,叠层式注射模具技术才逐渐传入我国模具行业,因此,我国叠层式注射模具技术起步较晚,生产中采用热流道叠层式注射模具所占的比例较少,在设计和应用上与国外先进叠式模具技术存在一定的差距,甚至在一些技术领域(如旋转叠式注射模具)仍处于空白。所以,面对激烈的市场竞争,我国必须尽快提高叠层式注射模具技术,在国际市场中掌握主动性,使企业立于不败之地。
1990年,北京塑料十三厂的李书赞提出了一种采用侧浇口进料的双层型腔注射模具的结构设计,该模具比点浇口进料减少一个模具分型面,容易实现顺序开模,但在成型较深型腔或需较大脱模力的塑件时不可靠。
1992年,常州轻工业学校的卜建新介绍了一种侧浇口和点浇口并用的双层型腔注射模具,上层型腔采用侧浇口进料,下层型腔采用点浇口进料,利用限位拉钩和限位拉板等实现顺序分型,可成型不相同的塑件。
1995年,乙清设计一种特殊的双层注射模具,其流道采用了两级主流道形式,一级主流道顶部设有沉孔槽,动模板通过链条传动,带动定模部分的顶出板顶出塑件。它的缺点是需要将注塑机喷嘴延伸至模具的定模上注入主流道衬套,且浇注系统粗大。
1997年,李树、揣成智把热流道绕过中心从模具边缘将塑料熔体传送到流道板,设计了一款生产汽车门窗密封条的双层热流道注射模具,该模具在一个注射周期中能成型两组塑件,每组含有前后左右4条密封条,两辆汽车上使用的8条密封条即可一次成型出来。
1999年,浙江伟星集团的王曰兴设计了一款高效哈夫式双层注射模具,共用一对哈夫滑块,模具结构简单,制造成本较低,而型腔数增加1倍,注塑成型周期短,生产效率高。
2000年,冯孝中等人介绍了一种潜伏式浇口的白酒杯盖双层注射模具,可使各层塑件与流道凝料实现模内分离,且各层分型面可同时脱出,既简化了模具结构,又降低了对分型距离的要求,而且易于实现自动化生产,但要求塑件留模可靠性高和主流道衬套为深陷式。
2003年,阎亚林和黄晓燕设计了一种直角进浇热流道叠层式注射模具,该模具改变了进浇口的位置,进浇口改在中间部分,与开模方向成直角,需要直角式注塑机,但是省去了热注道的延伸,减少了塑料熔体从注塑机喷嘴流向分流板的距离,简化了结构设计。
2004年,陈剑玲、刘廷华等人又设计了一款CD包装盒的热流道叠层式模具,采用定距拉杆实现顺序开模,结构紧凑,经济性佳,并节省了人力,极大地提高了效率,保证了制品质量。
2007年,沈洪雷等人设计了一款光碟支架热流道叠层模具,该模具采用双层热流道结构形式,利用齿轮、齿条及液压缸来实现模具的顺序开模和塑件的顶出,生产的塑件尺寸和外观符合要求,生产效率大幅提高,生产成本和废品率大大下降。
2008年,王振保等人将CAE技术应用到叠层式注射模具设计中,利用Moldflow分析软件,通过对塑料填充、保压和冷却过程的模拟分析,对空调面板叠层式模具的成型过程进行动态模拟,分析了影响成型过程的主要因素,优化了工艺参数。
三.结论
采用叠层式注射模具,尤其是热流道叠层式注射模具,可以充分发挥注塑机的能力,节省人力和设备资源,极大地提高生产效率。虽然叠层式注射模具在设计和加工方面成本较高,但是,如果能在以下几个方面加以改进,则可以大幅度地降低模具成本,扩大其应用范围:
1.完善叠层式注射模具的设计理论,缩短研发周期;
2.延长一些核心元件(如加热元件、温控元件等)的使用寿命;
3.使叠层式注射模具与普通的注射模塑设备配套;
4.借助CAD/CAE/CAM技术进行设计、分析与加工,实现模具结构最优化;
5.实现叠层式注射模具通用零件的标准化、商品化;
6.提高压力传递能力,使其适于厚壁塑件的生产;
7.实现叠层式注射成型工艺参数的优化;
8.实现叠层式注射成型的全自动化。
(来源:塑料模具网,2016-05-03,由华南理工大学研究生谭景焕供稿)
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