热流道系统的应用

40Die and mould technology no. 2 2004文章编号:1001-4934(2004)02-0040-03热流道系统的应用黎旻,周桩辉,胡炜,邱有华1.上海交通大学模具CAD国家工程研究中心,上海200032.上海紫燕模具工业有限公司,上海201206摘要:系统介绍了热流道系统的结构,对热流道系统各个组成部分的种类和使用要求进行了说明。在此基础上,详细阐述了热流道系统设计的关键要素,并结合生产实际,通过对一套典型的热流道系统的两个设计方案的比较,分析CAE软件模拟的结果和解决办法,从而对如何正确的设计热流道系统进行了清晰的论述关键词:注塑模;热流道系统;CAD/CAE中图分类号:TG241文献标识码: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热流道系统一般由热喷嘴、分流板、温控箱和0引言附件等几部分组成。图1为一种典型的热流道系统(针阀式)结构示意图。热流道模具与普通流道模具相比,具有注塑效率高、成型塑件质量好和原料节省等优点,市场前景相当广阔。目前,热流道系统在发达国家的使用率已占注射模具总量的40%以上,其中北美在生产盖、罩及薄壁制品时,85%采用热流道系统。国内热流道系统的应用正在迅速发展,越来越多的采用它来提升模具的品质。以国内某大型模具制造公司为例,其制造的模具中大约有20%采用热流道系统,而其出口的模具中这一比例超过图1热流道系统结构40%。1.附件(加垫圈)2.垫喷嘴3.温控箱4.分流板热流道系统只有合理,才能在应用中充分发挥其(1)热喷嘴热喷嘴一般包括两种:开放式作用。因而结合生产实际系统的研究热流道系统的热喷嘴和针阀式热啧嘴。由于热啧喷嘴形式直接决结构和设计的关键要素就显得非常的重要。定热流道系统选用和模具的制造,因而常相应的将热流道系统分成:开放式热流道系统和针阀式热流道系统的结构热流道系统。(2)分流板中国煤化或者多点进料、单点进料但料包隔盟同呀料通常采用收稿日期:2003-12-31作者简介:黎旻(1973-),男,硕士研究生。模具技术2004.N0.241P20或H13。分流板一般分为标准和非标准两大小型模具,最好能使塑料在15~30min以内从冷类,其结构形式主要由型腔在模具上的分布情况、态达到操作温度。加热元件的布置应考虑流道的喷嘴排列及浇口位置来决定。形状,尽量保证加热元件在各处与流道有相等的(3)温控箱温控箱包括主杋、电缆、连接器距离,且加热元件不应横跨过流道。热流道系统温和接线公母座等。度控制必须准确可靠,应充分考虑到塑料的性能,4)附件热流道附件通常包括:加热器和精确控制熔体塑料温度。热电偶、流道密封圈、接插件及接线盒等。热流道系统设计实例2热流道系统设计的关键要素下面以一副汽车仪表板的热流道系统为例,由于热流道系统的设计过程涉及面广,往往通过两个方案的比较,可以清楚的看到:合理的流会有多次的沟通和反复。一个良好的设计方案,才道系统的分布(如:浇口位置的设置)在热流道系能确保热流道系统很好的工作,达到理想的效果。统中起着非常重要的作用。该塑件材料为PP料,概括起来,热流道系统设计旳关键要素包括外形尺寸大致为:1350mn580mnx380mm。(1)浇口和流道平衡由于塑件材料流动性很好,且产品正面外观上不为了确保零件型腔均匀填充,必须取得流道允许有任何的浇口痕迹,故热流道系统采用开放平衡。无论单点还是多点浇口,若不能取得流道平式热喷嘴系统,熔体通过热流道系统浇注在流道衡,那么肯定无法获得高品质的制品。上,再通过侧浇囗方式进料。两个方案的不同之处热流道系统的浇口和流道的设置,通常会首在于浇口的设置不同。该模拟分析采用 moldflow先根据已有的类似产品或者专家知识,进行初步软件完成。设计,然后在CAE软件上进行模拟分析,模拟分方案一:热流道系统中设置了9个浇口,位置析的结果反馈给设计者对流道系统进行设计改进如图2所示。产品成型过程中的注射压力分布、压或者确认,复杂的或重要的塑件需再次甚至多次力降分布和流体的前端温度分布分别如图3、图4重复这一过程。和图5所示。(2)良好的机械结构和性能030098 adv: P①机械强度热流道系统须具有足够的机构强度以承受流道里巨大的塑料熔体压力,但也必须适当②耐腐耐磨性有些塑料,如PVC,在成型时对模具零件具有强腐蚀性,而玻璃纤维增强塑料在成型时对模具零件会产生很大的曆损。热流道系统相应部件必须具有足够的耐腐耐饜能力。③正确考虑热膨胀热膨胀必须要进行准160mm确的计算,所计算的膨胀值适用于以下两个区域热流道喷嘴和模腔浇口的准确定位以及必须考虑图2方案一的浇口布置强度设计。在方案一中,可以发现:(1)塑件嘴形区域的④恰当的密封在热流道系统正常工作状成形状况不好,此处注射压力太小,压力降过大,况下,流道各组成部分都不应发生树脂泄露,必须采取适当的措施防止泄露的发生,并做到能方便此区域在注塑生产时易填充不足和岀现明显的熔接痕。而此处是仪表板上外观非常重要的部位,要的观察。⑤流道部分机加工须无死角区域热流道求较高;(2)流体前端的温度分布不均,这可能导致产品注塑后收缩不均而引起变形,问题的症结分流板上两个直流道的相交处要光整圆滑,流道管壁需进行抛光处理,以避免岀现流道死角,防止在于流道系统的设置不合理。解决的方案有材料降解,同时也便于快速换色。(1)增加新的中国煤化工(3)良好的加热系统和可靠的温控系统CNMHG优点是:比较直接有效,灯十后部的填充不足刚开始注塑时,在热流道系统中旳塑料是硬的,必须尽快升温到使塑料能在流道中流动。对中能起到很明显的效果。42Die and Mould Technology No. 2 2004延长,影响生产率(3)增大注射压力优点同上。缺点是:增大了注塑机的吨位和损耗;塑件产品易粘模,顶出困难;塑件产品易褪色。以上方案中,对于本例,增加新的浇口最为可取。方案二:热流道系统中设置了10个浇口,位置如图6所示。产品成型过程中的注射压力分布、160mm压力降分布和流体的前端温度分布分别如图7图8和图9所示。图3方案一的注射压力分布ady pressue Drop272347160mm160mm图6方案二的浇囗布置图4方案一的压力降分布0900s8_2 adw InjecTon Pressure030038 adv: Floey Front Term216160mX160mi图7方案二的注射压力分布图5方案一的流体前端的温度分布比较上述两个方案,可以看出方案二的结果优缺点是:会增加零件和机加工的成本。本例于方案一的结果具体体现在:(1)方案二中,嘴形中,若要在嘴形区域附近增加浇口,需要修改分流区堿的成型状况得到明显改善。(2)流体前端的温板上的流道和模具的型腔,对于已加工成型的模度分布均匀。实践也证明了这一点,采用方案二制造具,完成这样的修改是非常困难的。庆幸的是,现的热流道系统取得了令人满意的效果。在可以通过CAE软件进行模拟分析而预先知道其它的设计要素也是非常的重要,对于一个成型的结果热流道系统来说,只有几乎所有的设计要素都设(2)提高模温和料温置合理,这样的热流道系统才能正常工作。优点是:不需要更改热流道系统和模具的结(下转第54页)构,对于已加工成型的热流道系统和模具型腔,这中国煤化工点显得尤其重要CNMHG缺点是:塑件产品易翘曲变形,形状和尺寸精度降低;塑件产品易粘模,顶出困难;冷却时间需54Die and Mould Technology No. 2 2004体,在陡峭处往往会发生相位突变,使测量精度大大降低。另外,Atos若应用于快速造型技术中,还存在着一个致命的缺陷——无法测量物体的内部轮廓。因而Atos在快速造型技术中的应用受到了定的限制。参考文献:[1]李真,邢渊反向工程在实际生产中的应用[J模具技术,2001,(3):67~69[2]张三元,孙守迁,潘云鹤.给予产品反求工程的产品创新设计方法[J].计算机辅助与图形学报,2000,(11):851~855图5汽车仪表板的三维造型[3]刘志刚,陈康宁,刘布昆,林志航.逆向工程中基于合是目前反向工程领域中较为优秀的点云采集方线结构光视觉传感器的光学坐标测量系统研究[J]法。与传统的接触式扫描仪相比,其主要优点是测制造业自动化,199,21(5):36-38量范围大,速度快,易于实现。因此,它的应用范围[4]马军,宋林林,邢渊.逆向工程中一种新的三维涵盖了汽车工业与航天工业的各个方面。同时,测量技术[J.模具技术,2003(2):55~56Atos也具有显著的不足,即只能测量表面起5]张畅,张祥林,王树槐.快速造型技术中的反求工伏不大的较平坦的物体,对于表面变化剧烈的物程[J].中国机械工程,1997(5):60~62.(上接第42页)030098.2 ady: Flow Front Temp5320853160-mm图8方案二的压力降分布图9方案二的流体前端的温度分布[4]唐志玉.塑料挤塑模与注塑模优化设计[M].北京参考文献机械工业出版社,2000[5]王家庆,曹阳根,李德群,马家禄.塑料模设计手册[1」周雄辉,彭颖红.现代模具设计制造理论与技术[M].北京:机械工业出版社,2002[M].上海:上海交通大学出版社,2000[6]马浩军,胡广洪,阮雪榆.利用 Mold flow软件分析[2]H.瑞斯.模具工程[M].北京:化学工业出版社,解决注塑件翘曲问题[J.模具技术,2002,(5):51999583]金振刚刘延华注塑模热流道故障及其对策Ⅰ〕].模刁缪德建,模具制造中CAD/CAE/CAM/CAT的应具工业,201,(12):45-4用[J].模具技术,2002,(2):44~46中国煤化工CNMHG