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1、(完整版)热流道塑料模具设计步骤(精)热流道塑料模具设计步骤 第一 ,根据塑件结构和使用要求 , 确定进料口位置。只要塑件结构 允许,在定模镶块内热喷嘴和喷嘴头不与成型结构干涉，热流道系统的进料口可放置在塑件的任 何位置上。常规塑件注射成形的进料口位置通常根据经验选择 .对于大而复杂的异型塑件，注射 成形的进料口位置可运用计算机辅助分析（ CAE 模拟熔融状塑料在型腔内的流动情况，分析模 具各部位的冷却效果，确定比较理想的进料口位置 . 第二,确定热流道系统的喷嘴头形式。塑件 材料和产品的使用特性是选择喷嘴头形式的关键因素，塑件的生产批量和模具的制造成本也是 选择喷嘴头形式的重要因素。 第三,
2、根据塑件的生产批量和注射设备的吨位大小，确定每模的 腔数。 第四，由已确定的进料口位置和每模的腔数确定热喷嘴的个数 .如果成形某一产品，选 择一模一件一个进料口，则只要一个热喷嘴，即选用单头热流道系统；如果成形某一产品 ,选择 一模多腔或一模一腔二个以上进料口，则就要多个热喷嘴 ,即选用多头热流道系统 ,但对有横流 道的模具结构除外。 第五，根据塑件重量和热喷嘴个数，确定热喷嘴径向尺寸的大小 .目前相 同形式的喷嘴有多个尺寸系列 ,分别满足不同重量范围内的塑件成形要求。 第六，根据塑件结 构确定模具结构尺寸 ,再根据定模镶块和定模板的厚度尺寸选择热喷嘴标准长度系列尺寸，最后 修整定模板的厚度尺
3、寸及其他与热流道系统相关的尺寸。 第七，根据热流道分流板的形状确定 热流道固定板的形状 ,在其板上布置电源线引线槽，并在热流道分流板、热喷嘴、喷嘴头附近设 计足够的冷却水环路 . 现代热流道技术 本文摘自德国 Kunststoffe Plast Europe 杂志 作者为德国 勒弗库森的 Andreas Lang 随着大量制造的塑料零件变得越来越复杂，热流道系统的使用也变得 越来越有必要了。 这既可应用于医学技术中重量仅为 0。02g 的微小零件，也可应用于汽车和 建筑部门的重达 15kg 的大型零件，运输部门甚至还用于可重达 30kg 更大的的零件 . 热流道是注 射成型模具中独特的结构元件
4、。简单地说，它可被看成是注射成型机械的延伸。热流道系统的 功能是绝热地将热塑性熔体送到成型模具附近或直接送入模具。只要可能，热流道最好能独立 地加热，在模具中热绝缘 ,为的是补偿由于与 ”冷模具接触而造成的热量损耗。 不同的设计 热 流道系统基本上按使用的加热系统类型进行分类。有内加热系统、外加热系统和两者组合的系 统(图 1。 在外加热系统中 ,流道由外部的加热器加热并保持在加工温度。这样 ,可利用畅通无阻的流道，从而有利于熔体流动。 在内加热系统中，加热器位于流道的中心。熔 体流过的是有适当尺寸的环形间隙.而且,只有紧靠环形间隙的内环区域可作为流体的横断面 , 因为，在环形间隙的外环区域，
5、熔体因温度梯度(加工温度/模具温度而发生了凝固。两种系统 各有独特的优点。选择何种系统主要取决于所选择的塑料种类和应用要求。 在内加热系统 中，热流道与模具的热隔离由提供热绝缘的凝固的塑料提供。而在外加热系统中，各种各样的 制造商以不同设计的接触表面来进行热隔离。 就加热方法而论，采用了不同的理念。筒式加 热器过去非常流行，现在几乎完全被管状加热元件代替 ,后者是压入或浇铸到多支管式沟槽中 的。 大型多支管体给予系统有益的保温作用 .但在多支管内浇铸管状加热元件 ,并不因为多支 管体的保温作用大而对散热有很大的改进。 而对小质量零件，如注嘴，浇铸加热元件对温度(完整版)热流道塑料模具设计步骤(
6、精)控制是极为有利的，这是因为它使热流道元件中的温度一致。管状加热元件对数式地分布在注 嘴体四周，大多是浇铸到位的。使用对数式分布是因为在注嘴的某些位置热量散失很少。注嘴 的中部就是这样一个位置,它不与模具接触,只是借助辐射进行散热.结果是沿注嘴长度方向温 度分布较为均匀。Mold Masters 提供另一种类型的加热器。其特征是有用于螺栓连接的平板 . 图 1 外加热流道和内加热注嘴的组合（照片提供 :Ewikon）。 在 Dynisco 公司的热传导管技术 中，长通道（长流道或注嘴可利用来自热源并流经管道的液体介质加热。热传导管技术和多区 段技术的组合对大型热流道系统是有好处的。长通道最好
7、只用一个热源进行加热，这样，就可 减少控制回路的数目。多区段技术，可在不管何处发生热量损耗（在接触区域的情况下确保精 确的温度。Dynisco 的两种系统各具特色. 要求看不见注射点 制造商们全都提供各式各样的 注嘴头。注嘴头一般用螺栓连接，以方便更换 .带有鱼雷芯的注嘴头有下述好处温度易于控 制,从而可以做到使聚合物在注嘴处自动撕断开.鱼雷芯头对于易产生拉丝的材料(如 PA、PC 可 以形成较好的撕断作用。鱼雷芯头的缺点是它们造成材料的剪切作用。对剪切敏感的材料 ,在 鱼雷芯和流道的环形间隙，以及鱼雷芯的倒角处会因强烈的剪切作用而损坏。如果零件由难加 工的材料制成，鱼雷芯的倒角可导致产生印迹
8、 .着了色的聚合物，因已发生色料聚集，是特别 难加工的。Husky 公司新开发的装置以减少制品表面印迹等这类问题而著名(图 2。 为了避免 机械加工,越来越多的零件要求有很干净的、几乎看不见的浇注点。在这种情况下，针阀是必不可少的 .针阀技术的优点是 有缩短周期时间的可能性； 通过浇口时的剪切较少（针直径与浇口直径相等和 /或, 较大的注射成型加工范围. 甚至顺序(级联注射也需要使用针阀技术。缺点是成本较高和需 要较多的维护。现代化的系统已经不再像过去那样对各种干扰极为敏感。 温度控制是关键 选 择热流道时最重要的判据是技术要求和服务.较为低廉的内加热系统用于，例如，对剪切不敏 感的低粘度的聚
9、合物，而外加热系统应当用于高粘度的和对剪切敏感的聚合物。公认地 ,在加 工高温材料时，内加热系统或注嘴向模具传递热量较少，因此有优势。如果注射量大，在内加 热系统的环形间隙中的高的压力损耗应当引起充分注意。并且，在环形流道，因为外层是凝结 了的，实际的流体横断面常常只是设计断面面积的 30%-50%.另外，加工温度范围较小的聚合物 时，因为外加热系统对流道中熔体温度控制较好，用它加工较为可靠。 图 2 超级流体尖端 （上：鱼雷芯，下:针阀。照片提供：Husky) 流道是下一个重要判据 .从流变学的观点应当是 尽可能自然地平衡，亦即，从注射注嘴到成型零件间的流道应有同样的直径，并且长度相等。 计
10、算得到的流变学平衡只应用于例外情况 ,并主要用于大型零件（如仪表板。 为了获得有助于 流体流动的流道,熔体的回转处应尽可能地和缓。制造商们用不同的方法和工具实现这些目 标。它们中的一些在多支管中采用回转插塞。这也可以 ,例如，借助收缩技术实现 ,以确保安 全、紧密地配合。另一些制造商将回转插塞置于前侧，这些通常要在此后进行机械加工。 Unitemp 公司使用一种管系统来确保缓慢回转（图 3。 对热流道系统的温度控制是极其重要(完整版)热流道塑料模具设计步骤(精)的，特别是要选择好安装温度传感器的地方。经验表明，它应当安装在预期温度最高处，决不 要置于出现热量损耗的地方，诸如加压环、密封环附近，
11、或热流道体的外侧区域。在出现热量 损耗的地方要对带状加热器作必要的调整，而这又可能导致聚合物的过热。当今，热流道制造 商将温度传感器安装在正确的、 最热”的位置.一般地讲，所有温度传感器都可以更换。 制 造商全都为它们的系统提供控制装置。许多公司具有公司自己开发的内部控制技术，例如 Dynisco 就是如此. 图 3 浇铸的管系统（照片提供：Unitemp）. 对整个系统(多支管、注嘴、 热侧的再一个判据是材料选择。加工某些聚合物,例如 PVC 时会产生气体，可能腐蚀注射成 型模具或热流道零件。使用高合金钢（铬含量13%可以防止这种腐蚀。例如 ,Husky 将所有零件都使用这种钢材作为公司的
12、一项政策. 对于由于填充剂成分可能造成磨蚀的聚合物，相关零件，如注嘴头，的耐磨蚀性能 是非常重要的。硬质材料或涂层（TiN、TiC 等提供对磨蚀的保护作用。 以服务为基础的选择 由于热流道制造商在技术方面趋向于彼此类似 ,并且较早先的技术也已经大有改进,因而服务水 平变成为越来越重要的选择判据 . 最重要的是系统的交货速度，还要能够迅速地变换型号。热 流道制造商有贮存标准件是有好处的。客户期望制造商对加工质量承担更多的责任。例子之一 是要求对一定数量的成型零件或一种特定的操作压力作业务保证。 各式各样的系统可按照维 修方便程度加以区别。当今，客户希望能更换易于严重磨损的零件，并且在注射成型机的
13、零件 方面，此点更为重要。同样的情况也适用于颜色要频繁更换之处。易磨损零件 ,如注嘴尖端、 热传感器和加热元件应在世界各处可快速获得。 趋势 对产品的责任已越来越多地转移到热流 道制造商身上，这可用下述事实来说明全”热侧 (中小型零件情况的更完整的单元 (如热式 仪表板得到愈来愈多的订货 .这些单元仅须在模具上组装。热流道制造商可以保证它们的功 能，或者说,它们能无困难地安装。 通过使用针阀系统来提高加工可靠性，以及在采用难加工 的聚合物时设法去拓宽加工范围变得越来越流行。除了提供很清晰的撕断外，针阀系统能用来 影响注射成型加工过程 .针阀在多部件和夹芯注射成型加工中实际上是必不可少的。越来越
14、经 常地使用顺序（级联注射,如果没有针阀和成熟的控制技术，这是不可能的 .由于液压缸体（针 驱动机构的密封问题，出现了采用气动驱动方式的驱动针的趋势。有大量型腔的气动系统特别 适用于医学技术和包装方面，因为在那些领域解决油液造成的问题是一个重大的难题 .由于液 体的可压缩性低,液压缸体在汽车工业的大型应用中找到了应用之地，因为此时要求针必须有 精确的响应。大多数制造商提供这两种类型的驱动。 小尺寸，或小注射量的大批量制品需要 有更小的型腔距离。型腔距离最小只有 11mm，这意味着注嘴距也为 11mm，现在已是可行的。 例如，由 Guenther 公司供应的系统就是这样。在所谓注嘴组上，在一个轴
15、线上距离只 9 mm 也 可以达到。多层模具用于大批量的大型、两维的零件的生产变得更为普及。 使用的电压是 5V、24V 和 230V.趋势是采用 230V，因为电缆横断面和联接电缆所需空间较小.除此之外，现代 控制技术甚至在这种电压下也能满意地控制温度 - 而(完整版)热流道塑料模具设计步骤(精)在早先，这是低电压的主要优点。 总结和展望 制造商们不再将它们的发展仅仅集中于现 实的热流道技术，也转向特殊性的应用。从制造商的观点，这里有一个远未穷尽的列出相关实 例的清单 用针阀对平扁型零件(如灵通卡作侧面浇注;可更换的绝缘帽(对频繁更换颜色 有利; 享有专利的针形（M 形; 能较好混合的超级流
16、体尖端（Husky； 熔体流的阀控制 (Dynisco，因为供应各式各样的模腔的熔体流可单个地控制，它前景广阔。控制器的响应时间 是 0。5ms； 注嘴有各自的注入角度； 最小模腔距离低达 9mm; 外嵌入技术（Guenther； 共轴针技术;夹芯技术(Ewikon; 借助微注射成型加工方法,标准零件生产可不再昂贵； 高水平的标准化；注嘴尖选择可能性大 （Mold Masters; 集成入冷却功能的特殊注嘴衬 套；即使大系统交货时间也很短（Yudo; 在公司内作模具试验。 为使客户能作初步选择， 某些热流道制造商提供选择程序 .它们中的某些可在因特网上访问或直接订货(例如,Mold Masters 的 Merlin 程序,Ewikon 的 SystemGuide 程序。 注射模热流道故障及其对策 与普通流 道模具相比 ， 热流道模具有省时省料、效率高、质量稳定等显著优点 ， 但曾一度因在使用 上易产生故障而影响其广泛应用。随着模
