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模具設計

模具設計

澆口

澆口將注塑機的噴嘴連接到模具的流道系統。理想情況下,注料口應盡可能短,以最大程度地減少材料用量和周期時間。為確保直澆道和襯套完全分開,襯套應具有光滑的錐形內部表面,并在拉拔方向上進行了拋光(拉深拋光。)。此外,建議使用陽型直澆道拉拔器。三個常見的澆道拉拔器圖示顯示了三個常見的澆道拉拔器設計。

流道

流道系統將熔融物料從澆道輸送到澆口。流道的截面應具有最大的橫截面積和最小的周長。跑步者應具有較高的體積與表面積之比。這樣的部分將使熱損失,流道系統中熔融樹脂的過早固化和壓降最小化。
流道的理想橫截面輪廓是圓形的。如圖所示,這稱為全輪轉輪。雖然全圓流道是最有效的類型,但由于必須將流道切成模具的兩半,因此它的價格也更高。
梯形是較便宜但足夠有效的截面。梯形流道的設計應是每邊錐度為2至5°,并且梯形的深度等于其基本寬度,如圖所示。這種配置確保了良好的體積與表面積之比。

流道

不建議使用半圓滑道,因為它們的體積/表面積比低。三個傳統的跑步者資料插圖說明了該問題。如果認為內切圓是聚合物通過流道的流動通道,則與梯形設計相比,半圓形流道設計的周長與面積之比很差。
理想情況下,流道直徑的大小應考慮許多因素-零件體積,零件流長,流道長度,機器容量澆口尺寸和循環時間。通常,流道的直徑應等于最大零件厚度,但直徑應在4毫米至10毫米范圍內,以避免過早凍結或過度的循環時間。流道應足夠大以最大程度地減少壓力損失,但又應足夠小以保持令人滿意的循環時間。由于計算機流量分析的結果,較小的流道直徑已成功使用,其中較小的流道直徑會增加材料的剪切熱,從而有助于維持熔體溫度并增強聚合物流量。大的流道不經濟,因為它需要大量的能量來形成,然后重新凝固在其內部凝固的材料。
類似的多腔零件模具應使用平衡的“ H”流道系統,如流道系統布局圖所示。

流道

平衡流道系統可確保所有模具型腔以相同的速率和壓力填充。當然,并不是所有的模具都是多腔的,也不是都具有相似的零件幾何形狀。作為對客戶的服務,陶氏塑料提供計算機輔助的模具填充分析,以確保更好地平衡零件設計所需的模具的填充。利用模具填充仿真程序,您可以設計具有以下特征的模具:
最小尺寸的流道,它們可以在適當的溫度下輸送熔體,減少再研磨,降低料筒溫度和壓力并節省能源,同時最大程度地降低材料降解的可能性。人為平衡的流道系統,可在同一時間和壓力下填充家庭工具型腔,從而避免了更易填充型腔的過度包裝。
在所有流道交叉口,主流道應以小于一個直徑的最小距離超出次級流道,如“冷Sl井的推薦設計”插圖所示。這會產生一個稱為熔阱或冷塊的特征。

流道

冷卻井
通過使較冷的高粘度聚合物在熔融物料的最前端運動,并使隨后的熱的低粘度聚合物更容易流入模腔,從而改善了聚合物的流動性。因此,冷塊井可防止大量冷材料進入型腔并不利地影響成品零件的最終性能。

流道

流道模具
流道模具與傳統的冷流道模具(請參見常規的冷流道模具插圖)不同,它擴展了成型機的熔體腔并充當了機器噴嘴的延伸部分。無流道系統將全部或部分聚合物熔體保持在與塑化桶中的聚合物大致相同的溫度和粘度下。無流道模具有兩種常規類型:隔熱系統和熱(加熱)流道系統。

流道

絕緣的流道系統(請參見絕緣的流道模具圖)允許熔融的聚合物流入流道,然后冷卻以沿著流道的壁形成固體塑料絕緣層。絕緣層減小了流道的直徑,并在等待下一次噴射時幫助維持熔體熔融部分的溫度。
絕緣流道系統的設計應確保,在流道容積不超過型腔容積的同時,在每次澆注過程中,將流道中的所有熔融聚合物注入模具中。為了防止絕緣皮過度堆積并使熔融溫度下降降到最低,必須消耗全部電量。
與傳統流道系統相比,絕緣流道系統的許多優點包括:
對平衡跑步者要求的敏感性較低。減少材料剪切。每部分的聚合物體積更均勻。更快的成型周期。消除流道廢料-減少再磨。改善零件的光潔度。減少工具磨損。
但是,絕緣流道系統也有缺點。制造和操作模具所需的技術水平提高了:
通常,模具設計更加復雜。通常模具成本較高。更加困難的啟動過程,直到正確運行。聚合物熔體可能發生熱降解。更困難的顏色變化。較高的維護成本。
熱流道
更常用的流道模具設計是熱流道系統,如熱流道模具圖所示。該系統可以更好地控制熔融溫度和其他加工條件,并具有更大的模具設計自由度-特別是對于大型,多腔模具

流道

與傳統的冷流道相比,熱流道模具保留了絕緣流道的優點,并消除了一些缺點。例如,啟動程序并不那么困難。與冷流道模具相比,熱流道模具的主要缺點是:
模具設計,制造和操作更復雜。成本大大提高。 這些缺點源于需要安裝加熱的歧管,平衡歧管提供的熱量并最大程度地減少聚合物的滯留。
被加熱的歧管通過保持從噴嘴到模具澆口的完全熔融的聚合物而充當機器噴嘴的延伸。為此,歧管配備了加熱元件和控制裝置,可將熔體保持在所需溫度。安裝和控制加熱元件很困難。將模具的其余部分與歧管的熱量隔離也很困難,因此不會影響所需的型腔循環冷卻。
另一個問題是模具部件的熱膨脹。這是模具設計的重要細節,需要引起注意,以確保保持歧管和型腔澆口之間的正確對齊。(有關熱膨脹的更多信息,請參見“熱特性”中有關熱應力分析的信息。)
當前,有許多供應商和許多可用的無流道模具系統類型。在大多數情況下,此類系統的選擇主要基于成本和設計限制-在評估和選擇用于特定應用程序的系統時要格外小心。

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