40Die and mould technology no. 2 2004文章編號:1001-4934(2004)02-0040-03熱流道系統(tǒng)的應用黎旻,周樁輝,胡煒,邱有華1.上海交通大學模具CAD國家工程研究中心,上海200032.上海紫燕模具工業(yè)有限公司,上海201206摘要:系統(tǒng)介紹了熱流道系統(tǒng)的結構,對熱流道系統(tǒng)各個組成部分的種類和使用要求進行了說明。在此基礎上,詳細闡述了熱流道系統(tǒng)設計的關鍵要素,并結合生產(chǎn)實際,通過對一套典型的熱流道系統(tǒng)的兩個設計方案的比較,分析CAE軟件模擬的結果和解決辦法,從而對如何正確的設計熱流道系統(tǒng)進行了清晰的論述關鍵詞:注塑模;熱流道系統(tǒng);CAD/CAE中圖分類號:TG241文獻標識碼:BAbstract: This paper systematically introduced the structure of hot runner s ystem. Thekinds and requirements of each part of h ot runner system are explained. Based on this, threekcy fact ors in the dcsign of hot runner systcm arc discussed in dctail. By comparing with twoprecepts of a set of typical hot runner s ystem and analy zing the Cae simulation results andsolutions, it gives the clear dis cussion on how to design h ot runner system correctly on basedof pract ical productionKey Wor ds: inject ion mould; hot runner system; CAD/CAE熱流道系統(tǒng)一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和0引言附件等幾部分組成。圖1為一種典型的熱流道系統(tǒng)(針閥式)結構示意圖。熱流道模具與普通流道模具相比,具有注塑效率高、成型塑件質量好和原料節(jié)省等優(yōu)點,市場前景相當廣闊。目前,熱流道系統(tǒng)在發(fā)達國家的使用率已占注射模具總量的40%以上,其中北美在生產(chǎn)蓋、罩及薄壁制品時,85%采用熱流道系統(tǒng)。國內(nèi)熱流道系統(tǒng)的應用正在迅速發(fā)展,越來越多的采用它來提升模具的品質。以國內(nèi)某大型模具制造公司為例,其制造的模具中大約有20%采用熱流道系統(tǒng),而其出口的模具中這一比例超過圖1熱流道系統(tǒng)結構40%。1.附件(加墊圈)2.墊噴嘴3.溫控箱4.分流板熱流道系統(tǒng)只有合理,才能在應用中充分發(fā)揮其(1)熱噴嘴熱噴嘴一般包括兩種:開放式作用。因而結合生產(chǎn)實際系統(tǒng)的研究熱流道系統(tǒng)的熱噴嘴和針閥式熱嘖嘴。由于熱嘖噴嘴形式直接決結構和設計的關鍵要素就顯得非常的重要。定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造,因而常相應的將熱流道系統(tǒng)分成:開放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)的結構熱流道系統(tǒng)。(2)分流板中國煤化或者多點進料、單點進料但料包隔盟同呀料通常采用收稿日期:2003-12-31作者簡介:黎旻(1973-),男,碩士研究生。模具技術2004.N0.241P20或H13。分流板一般分為標準和非標準兩大小型模具,最好能使塑料在15~30min以內(nèi)從冷類,其結構形式主要由型腔在模具上的分布情況、態(tài)達到操作溫度。加熱元件的布置應考慮流道的噴嘴排列及澆口位置來決定。形狀,盡量保證加熱元件在各處與流道有相等的(3)溫控箱溫控箱包括主杋、電纜、連接器距離,且加熱元件不應橫跨過流道。熱流道系統(tǒng)溫和接線公母座等。度控制必須準確可靠,應充分考慮到塑料的性能,4)附件熱流道附件通常包括:加熱器和精確控制熔體塑料溫度。熱電偶、流道密封圈、接插件及接線盒等。熱流道系統(tǒng)設計實例2熱流道系統(tǒng)設計的關鍵要素下面以一副汽車儀表板的熱流道系統(tǒng)為例,由于熱流道系統(tǒng)的設計過程涉及面廣,往往通過兩個方案的比較,可以清楚的看到:合理的流會有多次的溝通和反復。一個良好的設計方案,才道系統(tǒng)的分布(如:澆口位置的設置)在熱流道系能確保熱流道系統(tǒng)很好的工作,達到理想的效果。統(tǒng)中起著非常重要的作用。該塑件材料為PP料,概括起來,熱流道系統(tǒng)設計旳關鍵要素包括外形尺寸大致為:1350mn580mnx380mm。(1)澆口和流道平衡由于塑件材料流動性很好,且產(chǎn)品正面外觀上不為了確保零件型腔均勻填充,必須取得流道允許有任何的澆口痕跡,故熱流道系統(tǒng)采用開放平衡。無論單點還是多點澆口,若不能取得流道平式熱噴嘴系統(tǒng),熔體通過熱流道系統(tǒng)澆注在流道衡,那么肯定無法獲得高品質的制品。上,再通過側澆囗方式進料。兩個方案的不同之處熱流道系統(tǒng)的澆口和流道的設置,通常會首在于澆口的設置不同。該模擬分析采用 moldflow先根據(jù)已有的類似產(chǎn)品或者專家知識,進行初步軟件完成。設計,然后在CAE軟件上進行模擬分析,模擬分方案一:熱流道系統(tǒng)中設置了9個澆口,位置析的結果反饋給設計者對流道系統(tǒng)進行設計改進如圖2所示。產(chǎn)品成型過程中的注射壓力分布、壓或者確認,復雜的或重要的塑件需再次甚至多次力降分布和流體的前端溫度分布分別如圖3、圖4重復這一過程。和圖5所示。(2)良好的機械結構和性能030098 adv: P①機械強度熱流道系統(tǒng)須具有足夠的機構強度以承受流道里巨大的塑料熔體壓力,但也必須適當②耐腐耐磨性有些塑料,如PVC,在成型時對模具零件具有強腐蝕性,而玻璃纖維增強塑料在成型時對模具零件會產(chǎn)生很大的曆損。熱流道系統(tǒng)相應部件必須具有足夠的耐腐耐饜能力。③正確考慮熱膨脹熱膨脹必須要進行準160mm確的計算,所計算的膨脹值適用于以下兩個區(qū)域熱流道噴嘴和模腔澆口的準確定位以及必須考慮圖2方案一的澆口布置強度設計。在方案一中,可以發(fā)現(xiàn):(1)塑件嘴形區(qū)域的④恰當?shù)拿芊庠跓崃鞯老到y(tǒng)正常工作狀成形狀況不好,此處注射壓力太小,壓力降過大,況下,流道各組成部分都不應發(fā)生樹脂泄露,必須采取適當?shù)拇胧┓乐剐孤兜陌l(fā)生,并做到能方便此區(qū)域在注塑生產(chǎn)時易填充不足和岀現(xiàn)明顯的熔接痕。而此處是儀表板上外觀非常重要的部位,要的觀察。⑤流道部分機加工須無死角區(qū)域熱流道求較高;(2)流體前端的溫度分布不均,這可能導致產(chǎn)品注塑后收縮不均而引起變形,問題的癥結分流板上兩個直流道的相交處要光整圓滑,流道管壁需進行拋光處理,以避免岀現(xiàn)流道死角,防止在于流道系統(tǒng)的設置不合理。解決的方案有材料降解,同時也便于快速換色。(1)增加新的中國煤化工(3)良好的加熱系統(tǒng)和可靠的溫控系統(tǒng)CNMHG優(yōu)點是:比較直接有效,燈十后部的填充不足剛開始注塑時,在熱流道系統(tǒng)中旳塑料是硬的,必須盡快升溫到使塑料能在流道中流動。對中能起到很明顯的效果。42Die and Mould Technology No. 2 2004延長,影響生產(chǎn)率(3)增大注射壓力優(yōu)點同上。缺點是:增大了注塑機的噸位和損耗;塑件產(chǎn)品易粘模,頂出困難;塑件產(chǎn)品易褪色。以上方案中,對于本例,增加新的澆口最為可取。方案二:熱流道系統(tǒng)中設置了10個澆口,位置如圖6所示。產(chǎn)品成型過程中的注射壓力分布、160mm壓力降分布和流體的前端溫度分布分別如圖7圖8和圖9所示。圖3方案一的注射壓力分布ady pressue Drop272347160mm160mm圖6方案二的澆囗布置圖4方案一的壓力降分布0900s8_2 adw InjecTon Pressure030038 adv: Floey Front Term216160mX160mi圖7方案二的注射壓力分布圖5方案一的流體前端的溫度分布比較上述兩個方案,可以看出方案二的結果優(yōu)缺點是:會增加零件和機加工的成本。本例于方案一的結果具體體現(xiàn)在:(1)方案二中,嘴形中,若要在嘴形區(qū)域附近增加澆口,需要修改分流區(qū)堿的成型狀況得到明顯改善。(2)流體前端的溫板上的流道和模具的型腔,對于已加工成型的模度分布均勻。實踐也證明了這一點,采用方案二制造具,完成這樣的修改是非常困難的。慶幸的是,現(xiàn)的熱流道系統(tǒng)取得了令人滿意的效果。在可以通過CAE軟件進行模擬分析而預先知道其它的設計要素也是非常的重要,對于一個成型的結果熱流道系統(tǒng)來說,只有幾乎所有的設計要素都設(2)提高模溫和料溫置合理,這樣的熱流道系統(tǒng)才能正常工作。優(yōu)點是:不需要更改熱流道系統(tǒng)和模具的結(下轉第54頁)構,對于已加工成型的熱流道系統(tǒng)和模具型腔,這中國煤化工點顯得尤其重要CNMHG缺點是:塑件產(chǎn)品易翹曲變形,形狀和尺寸精度降低;塑件產(chǎn)品易粘模,頂出困難;冷卻時間需54Die and Mould Technology No. 2 2004體,在陡峭處往往會發(fā)生相位突變,使測量精度大大降低。另外,Atos若應用于快速造型技術中,還存在著一個致命的缺陷——無法測量物體的內(nèi)部輪廓。因而Atos在快速造型技術中的應用受到了定的限制。參考文獻:[1]李真,邢淵反向工程在實際生產(chǎn)中的應用[J模具技術,2001,(3):67~69[2]張三元,孫守遷,潘云鶴.給予產(chǎn)品反求工程的產(chǎn)品創(chuàng)新設計方法[J].計算機輔助與圖形學報,2000,(11):851~855圖5汽車儀表板的三維造型[3]劉志剛,陳康寧,劉布昆,林志航.逆向工程中基于合是目前反向工程領域中較為優(yōu)秀的點云采集方線結構光視覺傳感器的光學坐標測量系統(tǒng)研究[J]法。與傳統(tǒng)的接觸式掃描儀相比,其主要優(yōu)點是測制造業(yè)自動化,199,21(5):36-38量范圍大,速度快,易于實現(xiàn)。因此,它的應用范圍[4]馬軍,宋林林,邢淵.逆向工程中一種新的三維涵蓋了汽車工業(yè)與航天工業(yè)的各個方面。同時,測量技術[J.模具技術,2003(2):55~56Atos也具有顯著的不足,即只能測量表面起5]張暢,張祥林,王樹槐.快速造型技術中的反求工伏不大的較平坦的物體,對于表面變化劇烈的物程[J].中國機械工程,1997(5):60~62.(上接第42頁)030098.2 ady: Flow Front Temp5320853160-mm圖8方案二的壓力降分布圖9方案二的流體前端的溫度分布[4]唐志玉.塑料擠塑模與注塑模優(yōu)化設計[M].北京參考文獻機械工業(yè)出版社,2000[5]王家慶,曹陽根,李德群,馬家祿.塑料模設計手冊[1」周雄輝,彭穎紅.現(xiàn)代模具設計制造理論與技術[M].北京:機械工業(yè)出版社,2002[M].上海:上海交通大學出版社,2000[6]馬浩軍,胡廣洪,阮雪榆.利用 Mold flow軟件分析[2]H.瑞斯.模具工程[M].北京:化學工業(yè)出版社,解決注塑件翹曲問題[J.模具技術,2002,(5):51999583]金振剛劉延華注塑模熱流道故障及其對策Ⅰ〕].模刁繆德建,模具制造中CAD/CAE/CAM/CAT的應具工業(yè),201,(12):45-4用[J].模具技術,2002,(2):44~46中國煤化工CNMHG