疊層模具-注塑效率翻倍的新技術
時間:2024-04-26 10:18來源:德松官網 作者:德松公司
疊層模具制造要求基本上與普通模具相同，但疊層模具無須投資購買額外的機器和設備就能大大提高產能，具統計，1副雙層疊層模具的制造周期比兩副單層模具的制造周期短5%～10%。
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什么是疊層模具？
疊層模具技術是區別于普通注塑模具技術的一種模具前沿技術，即在一副模具中將多個型腔在合模方向重疊布置。這種模具通常有多個分型面，每個分型面上可以布置一個或多個型腔。簡單地說，疊層模具就相當于將多副單層模具疊放在一起，安裝在一臺注塑機上進行注塑生產。
疊層模具結構上由疊層模具熱流道系統、專用模架系統、承載導向系統、雙向頂出系統、開合模聯動系統等多個系統組成，整個疊層模具的完美設計與應用除了科學的結構設計之外，還需要從最基本的模具鋼材和熱傳材料的選擇以及質量把控上進一步提高。
疊層模具生產效率超過普通的單層模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生產成本。從結構特點來看，疊層模具將多副型腔組合在一副模具中，充分利用普通注塑設備便可滿足生產。模具的充模、保壓和冷卻時間與單層模具相同，這就決定了疊層模具的生產效率將超過普通單層模具一倍甚至多倍，大大提高制品單位時間的產量。
疊層模具可安裝在與單層模具相同的注塑機上，無須投資購買額外的機器和設備，從而節約了機器、設備、廠房和新增勞動力的成本。
疊層模具制造要求基本上與普通模具相同。據統計，1副雙層疊層模具的制造周期比兩副單層模具的制造周期短5%～10%。
經生產驗證，疊層式注射模具結構設計合理、可靠，制品尺寸一致性好，模具費用降低30%，成型效率提高一倍或多倍。
疊層模具適合于大批量生產形狀扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制品生產成本越低。
疊層模具技術特點：
通常，注塑機與常規模具配合使用時，其本身的注射量和開模行程只使用了額定的20%~40%，沒有充分發揮注塑機的性能。與常規模具相比，疊層式注射模具的鎖模力只提高了5%~10%，但產量可以增加90%~95%，極大地提高了設備利用率和生產率，并降低了成本。
疊層注射模具作為一種新型的模具技術得到了不斷的發展，特別是與熱流道技術的結合，使它成為當今塑料模具發展的一項前沿技術。傳統的常規模具設計理論已經不適用于疊層式注射模具設計，因此急需發展一套全新的模具設計理論以指導疊層式注射模具設計。下面將對疊層式注射模具的設計要點進行說明。
疊層式注射模具可以采用冷流道，也可以采用熱流道。當使用冷流道時，需要考慮澆注系統凝料所用的塑料量;當采用熱流道時，即實現無回頭凝料生產，在熱流道板和中心主噴嘴中的物料不影響模具所需注射量，可以忽略不計[3]。所以，在校核注塑機最大注射量時要視具體情況而定。
注射壓力的校核主要是檢驗注射壓力能否滿足成型的需要。對于疊層式注射模具，大多成型薄壁、投影面積大、流程長的塑件，在充填過程中需要更高的注射壓力和注射速度。而疊層式熱流道模具由于采用了熱流道技術，相對疊層式冷流道模具來說，能較好地傳遞注射壓力，故所需的注射壓力要比疊層式冷流道模具小;但由于流程增加、投影面積增大，所需注射壓力要比單層冷流道模具大。在校核注射壓力時，應根據各種塑料的注塑工藝，并結合計算機模擬流動分析來確定塑件的注射壓力，再與注塑機額定注射壓力比較。
疊層式注射模具的各層型腔以“背靠背”設置，理論上能在鎖模力不增加的基礎上在同一臺注塑機上實現任意數量的疊層。但是，由于疊層式注射模具的中心主噴嘴及分流板增大了流動通道，使塑件加上澆注系統在分型面上的投影面積有所增大;并且由于疊層而延伸了流道，壓力損失比常規單層模具大，注射壓力相應增大，致使型腔壓力增大，故鎖模力有所增加，校核時按相同單層模具所需鎖模力增加10%~15%是比較安全的。
疊層式注射模具在兩個層面或多層分型面開模并頂出塑件，當核對開模行程時，對于采用液壓—機械式鎖模機構的注塑機，則不需考慮模具厚度;當疊層式注射模具上具有側向分型的抽芯機構時，則需考慮抽芯距離的影響。如果采用相同傳動比的齒輪齒條或曲肘連桿開模裝置等同步開模機構，則疊層式注射模具各層的行程不受制品高度的限制，其開模行程是多層模具中最大開模行程那一層的n倍(n為疊層式注射模具的層數) 。
中心主噴嘴不能太長或太短，這樣模具閉合時，中心主噴嘴不會超出注塑機噴嘴在機座后退或前進的最大距離。由于中心主噴嘴要與模具的中間部分在分型時一起移動，所以應確保開模后中心主噴嘴仍留在定模部分內，以防止中心主噴嘴頭部的溢料滴入定模型腔壁上。（我們現采用的是用針閥熱系統來控制進膠口溢料現象）
疊層式注射模具既可以采用普通流道澆注系統(即冷流道澆注系統)，也可以采用熱流道澆注系統。熱流道澆注系統能夠較好地傳遞注射壓力，有利于提高塑件的成型質量，并易于實現自動化生產，但對塑料品種有一定要求，而且熱流道系統價格昂貴。當采用冷流道時，塑件的成型質量稍差，但模具加工容易，故成本較低。所以，用何種澆注系統應視具體情況而定。
模溫是影響塑件成型質量的重要因素之一，疊層式注射模具設計時應保證各層型腔的溫度條件控制一致。對于疊層式熱流道注射模具，為減少熱流道系統由于熱傳導的熱量損失，應減少模具與熱流道板之間的接觸面積，并設置相應的隔熱墊塊及增加運水。
為使塑件收縮一致，塑件在各型腔中的停留時間(冷卻時間)應當相等，故疊層式注射模具應當確保各層型腔的分型面同時開啟。齒輪齒條傳動機構和機械式（肘節式）連桿機構常作為疊層式注射模具的開模機構，前者的技術性能較好，也較經濟，但后者的靈活性更大。采用液壓輔助開模更容易控制開模時間，但結構較大。
根據冷卻時間等同要求，疊層式注射模具應對各層型腔中的塑件同時頂出，采用機械頂出，油缸頂出，彈簧或者高壓空氣的脫模機構能夠達到這一要求。
疊層模具的發展前景
隨著相關技術的不斷改進，疊層式注射模具在塑料制品加工工業中的應用將會不斷擴大，尤其是熱流道疊層式注射模具的經濟性更能適應市場的需要，更能創造出巨大的經濟效益，也符合我國裝備制造業發展的要求，將來必有廣闊的市場前景。
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