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热流道应用的秘诀

确保热流道在模压成型环境中的成功应用,要求对注入口的设计形式、型腔几何形状及树脂进行详细的分析。

  热流道系统是多型腔注塑模的关键元件。相反,从模具制造商的观点来看,热流道也许是人们了解得最少的模具元件。实际上,热流道是一个很复杂的系统,包括机械作用、加热技术和精密制造等各个方面的内容。热流道系统在模压成型环境中的成功应用要求对注入口的设计形式、型腔几何形状、树脂及模具工人的进行详细的分析。一个能够提供全面服务的热流道供货商需要与模具设计人员、加工人员和零件设计人员密切合作,以保证热流道系统的成功应用。

  在最初的应用分析过程中,应对下列问题进行评价:

  (1)这个零件可以采用模压成型吗?

  (2)模压机的压力足够将这个零件的模压成型吗?

  (3)整套模压工艺是否可靠?

  实践证明,这些审核对预测系统的性能及发现潜在的问题具有很大的优势。

  应用分析

  应用分析涉及到的三个主要步骤包括:计算机辅助工程分析、树脂测试和热流道概念的设计。

  1.计算机辅助工程(CAE)分析

  计算机辅助工程分析工具包括MoldFlowTM分析软件等,可用于分析模具系统中熔融塑料的流动情况。这些程序常常被模具设计人员用于预测零件的注入压力、流动线路、气孔、收缩率和翘曲度。

  尽可能在最初阶段将计算机辅助分析应用到模具生产项目上。即使是初级阶段所作的粗浅分析也有可能解决一些重要的问 题,例如注塑的可能性、生产周期时间、对压力的要求及对流动线路的预测。

  借助于计算机工程设计软件,可以很容易地对不同的场景进行重复模拟演示,这样有利于降低生产成本和试验时间。

  将流动模型的程序用于零件分析是非常普遍的做法,但在分析过程中添加热流道歧管的做法是最近才出现的。将歧管熔液通道的几何形状制成模型将有利于更精确的预测。而且,当需要平衡一个多种尺寸型腔的模具时,这些软件程序将是非常有用的。

  2. 多型腔模具

  当多型腔模具应用于生产小批量零件的模压成型时,其经济性较好。一般来说,多型腔模具由两个或多个零件构成。

  在理想状态下,多型腔模具中的多个零件应在同一时间注入。否则,当一个零件注满时,其他零件的注入量不是饱和,就是不足。按照传统的做法,多型腔模具采用调节冷流道直径的方法来进行平衡。如今,多型腔模具的所有零件可以采用热歧管设计的方式制成直接的注入口。

  我们接受了一项新的挑战,专门为一个多型腔模具设计热流道系统,将其用于生产6个具有三种不同设计形式的零件。这些零件的重量不等,其范围在40~171g。左端和右端的3条下行流道专为“顶部”的零件提供熔液(数量为2个,每个零件的重量为171g),中间的2条下行流道为零件“B”提供熔液(数量为2个,每个零件的重量为166g),其余的2条下行流道为零件“A”提供熔液(数量为2,每个零件的重量为49g)。客户要求“顶部”的最大零件必须与最轻的零件“A”保持流动平衡。第三个零件“B”可以通过冷流道直径进行调节。如果没有CAE计算机辅助工程设计工具,那就需要对模具和注入口进行多次昂贵的重复设计。

  在平衡多型腔模具时,第一步是确定每一个型腔的理想型腔压力。如果零件由其本身模压成型,那么这就是理想的压力。我们需要在注入的同时,确定最小零件与最大零件之间的压力差。由于是薄壁截面,因此这个压差是相当重要的(14118psi23112psi)(1Psi=6.89×103Pa

6型腔的多型腔模具中,最小零件和最大零件的不同注入压力效果

  在这个应用领域中所面临的另一大挑战是客户要求采用热注入口,而不是阀门注入口。这就消除了采用顺序阀门注入口来平衡流量的可能性。该系统需要利用熔液通道直径和流动长度来获得平衡。

  如果采用CAE计算机辅助工程设计工具,可以使歧管熔液通道和冷流道的设计达到最佳注入平衡状态。为了满足这种多型腔模具的需要,采用了一种特殊设计的3歧管系统。

  3.树脂试验

  树脂试验用于评价一种按一定成分配置的树脂的加工性能。树脂试验可在实际应用领域中进行,这类树脂只有很短一部分经过热流道处理或者根本没有经过处理。

  设计树脂试验的目的是为了评价树脂和各成分组合的工艺窗口。试验的基本步骤如下:

  (1)评价注射速度和相应的压力,为该试验确定最佳的注入时间;

  (2)建立热流道温度窗口,有利于生产符合要求的零件;

  (3)以实验的形式改变保持的时间和压力,用最佳的尺寸和最佳的注入口质量确定零件生产所需要的基线;

  (4)评价树脂对驻留时间的灵敏度;

  (5)优化每个模具参数,评价总的应用周期。

  除了标准的试验程序以外,还可进行专门的试验,评价特殊的加工参数或要求。

  在完成模具设计以前,通过树脂试验可以让客户获得最初模具试验前所需的实际工艺数据,然后提供模压零件的样品。

  4.热流道的设计概念

  另一个重要的步骤是热流道的设计概念。一个详细的设计概念,包括歧管和压板,它们将成为模具审核中的一个重要部分。

  歧管用于保证让熔液通道能够以最有效的方式进行布置。在理想的情况下,熔液通道采用对称方式设计,所有下行流道的流动长度与转弯数量都是一致的。在采用多型腔模具或非对称式模具的情况下,熔液通道可能包括人造长度和转弯点,以便能够适当地平衡这个系统。这种概念对模具设计人员和热流道设计人员均有所帮助,可以保证最佳的岐管设计。

  在一个需要3个注入口的零件上,为了控制零件上的接缝线,就要解决塑料流量平衡的问题。通过一个详细的岐管设计,可以评价流量的平衡和岐管的布置,保证下行流道能够满足客户模具基座的需要。最后的结果是将单一的直接注入口和单型腔模具上两个从热到冷的注入口组合在一起。

  此外,还要采用压板技术,保证能够设计出客户要求的闭合高度和关键特点。由于在喷嘴中包括热流道喷嘴,模具设计人员还要确认注入口的接近处和冷却是否能满足热流道制造商的要求。

  对热流道评价的主要因素包括:流量平衡和岐管热分布的情况;通道尺寸;高压应用领域中的岐管材料强度;注入口的尺寸;冷却和注入口的接近;能够承受研磨性和腐蚀性树脂的成分。

  热流道是一种复杂而具有一定优越性的模具零件。在模具生产项目中,CAE计算机辅助工程分析、树脂试验和设计概念等,都可以由热流道供货商来完成。在一个项目的初期,如果让热流道供货商共同参与工作,那么模具的设计人员就能够进一步优化最终产品。

Time:2009-8-25 12:33:37
     
 
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