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模具设计

模具设计

浇口

浇口将注塑机的喷嘴连接到模具的流道系统。理想情况下,注料口应尽可能短,以最大程度地减少材料用量和周期时间。为确保直浇道和衬套完全分开,衬套应具有光滑的锥形内部表面,并在拉拔方向上进行了抛光(拉深抛光。)。此外,建议使用阳型直浇道拉拔器。三个常见的浇道拉拔器图示显示了三个常见的浇道拉拔器设计。

流道

流道系统将熔融物料从浇道输送到浇口。流道的截面应具有最大的横截面积和最小的周长。跑步者应具有较高的体积与表面积之比。这样的部分将使热损失,流道系统中熔融树脂的过早固化和压降最小化。
流道的理想横截面轮廓是圆形的。如图所示,这称为全轮转轮。虽然全圆流道是最有效的类型,但由于必须将流道切成模具的两半,因此它的价格也更高。
梯形是较便宜但足够有效的截面。梯形流道的设计应是每边锥度为2至5°,并且梯形的深度等于其基本宽度,如图所示。这种配置确保了良好的体积与表面积之比。

流道

不建议使用半圆滑道,因为它们的体积/表面积比低。三个传统的跑步者资料插图说明了该问题。如果认为内切圆是聚合物通过流道的流动通道,则与梯形设计相比,半圆形流道设计的周长与面积之比很差。
理想情况下,流道直径的大小应考虑许多因素-零件体积,零件流长,流道长度,机器容量浇口尺寸和循环时间。通常,流道的直径应等于最大零件厚度,但直径应在4毫米至10毫米范围内,以避免过早冻结或过度的循环时间。流道应足够大以最大程度地减少压力损失,但又应足够小以保持令人满意的循环时间。由于计算机流量分析的结果,较小的流道直径已成功使用,其中较小的流道直径会增加材料的剪切热,从而有助于维持熔体温度并增强聚合物流量。大的流道不经济,因为它需要大量的能量来形成,然后重新凝固在其内部凝固的材料。
类似的多腔零件模具应使用平衡的“ H”流道系统,如流道系统布局图所示。

流道

平衡流道系统可确保所有模具型腔以相同的速率和压力填充。当然,并不是所有的模具都是多腔的,也不是都具有相似的零件几何形状。作为对客户的服务,陶氏塑料提供计算机辅助的模具填充分析,以确保更好地平衡零件设计所需的模具的填充。利用模具填充仿真程序,您可以设计具有以下特征的模具:
最小尺寸的流道,它们可以在适当的温度下输送熔体,减少再研磨,降低料筒温度和压力并节省能源,同时最大程度地降低材料降解的可能性。人为平衡的流道系统,可在同一时间和压力下填充家庭工具型腔,从而避免了更易填充型腔的过度包装。
在所有流道交叉口,主流道应以小于一个直径的最小距离超出次级流道,如“冷Sl井的推荐设计”插图所示。这会产生一个称为熔阱或冷块的特征。

流道

冷却井
通过使较冷的高粘度聚合物在熔融物料的最前端运动,并使随后的热的低粘度聚合物更容易流入模腔,从而改善了聚合物的流动性。因此,冷块井可防止大量冷材料进入型腔并不利地影响成品零件的最终性能。

流道

流道模具
流道模具与传统的冷流道模具(请参见常规的冷流道模具插图)不同,它扩展了成型机的熔体腔并充当了机器喷嘴的延伸部分。无流道系统将全部或部分聚合物熔体保持在与塑化桶中的聚合物大致相同的温度和粘度下。无流道模具有两种常规类型:隔热系统和热(加热)流道系统。

流道

绝缘的流道系统(请参见绝缘的流道模具图)允许熔融的聚合物流入流道,然后冷却以沿着流道的壁形成固体塑料绝缘层。绝缘层减小了流道的直径,并在等待下一次喷射时帮助维持熔体熔融部分的温度。
绝缘流道系统的设计应确保,在流道容积不超过型腔容积的同时,在每次浇注过程中,将流道中的所有熔融聚合物注入模具中。为了防止绝缘皮过度堆积并使熔融温度下降降到最低,必须消耗全部电量。
与传统流道系统相比,绝缘流道系统的许多优点包括:
对平衡跑步者要求的敏感性较低。减少材料剪切。每部分的聚合物体积更均匀。更快的成型周期。消除流道废料-减少再磨。改善零件的光洁度。减少工具磨损。
但是,绝缘流道系统也有缺点。制造和操作模具所需的技术水平提高了:
通常,模具设计更加复杂。通常模具成本较高。更加困难的启动过程,直到正确运行。聚合物熔体可能发生热降解。更困难的颜色变化。较高的维护成本。
热流道
更常用的流道模具设计是热流道系统,如热流道模具图所示。该系统可以更好地控制熔融温度和其他加工条件,并具有更大的模具设计自由度-特别是对于大型,多腔模具

流道

与传统的冷流道相比,热流道模具保留了绝缘流道的优点,并消除了一些缺点。例如,启动程序并不那么困难。与冷流道模具相比,热流道模具的主要缺点是:
模具设计,制造和操作更复杂。成本大大提高。 这些缺点源于需要安装加热的歧管,平衡歧管提供的热量并最大程度地减少聚合物的滞留。
被加热的歧管通过保持从喷嘴到模具浇口的完全熔融的聚合物而充当机器喷嘴的延伸。为此,歧管配备了加热元件和控制装置,可将熔体保持在所需温度。安装和控制加热元件很困难。将模具的其余部分与歧管的热量隔离也很困难,因此不会影响所需的型腔循环冷却。
另一个问题是模具部件的热膨胀。这是模具设计的重要细节,需要引起注意,以确保保持歧管和型腔浇口之间的正确对齐。(有关热膨胀的更多信息,请参见“热特性”中有关热应力分析的信息。)
当前,有许多供应商和许多可用的无流道模具系统类型。在大多数情况下,此类系统的选择主要基于成本和设计限制-在评估和选择用于特定应用程序的系统时要格外小心。

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