叠层模具-注塑效率翻倍的新技术
时间:2024-04-26 10:18来源:德松官网 作者:德松公司
叠层模具制造要求基本上与普通模具相同，但叠层模具无须投资购买额外的机器和设备就能大大提高产能，具统计，1副双层叠层模具的制造周期比两副单层模具的制造周期短5%～10%。
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什么是叠层模具？
叠层模具技术是区别于普通注塑模具技术的一种模具前沿技术，即在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置。这种模具通常有多个分型面，每个分型面上可以布置一个或多个型腔。简单地说，叠层模具就相当于将多副单层模具叠放在一起，安装在一台注塑机上进行注塑生产。
叠层模具结构上由叠层模具热流道系统、专用模架系统、承载导向系统、双向顶出系统、开合模联动系统等多个系统组成，整个叠层模具的完美设计与应用除了科学的结构设计之外，还需要从最基本的模具钢材和热传材料的选择以及质量把控上进一步提高。
叠层模具生产效率超过普通的单层模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生产成本。从结构特点来看，叠层模具将多副型腔组合在一副模具中，充分利用普通注塑设备便可满足生产。模具的充模、保压和冷却时间与单层模具相同，这就决定了叠层模具的生产效率将超过普通单层模具一倍甚至多倍，大大提高制品单位时间的产量。
叠层模具可安装在与单层模具相同的注塑机上，无须投资购买额外的机器和设备，从而节约了机器、设备、厂房和新增劳动力的成本。
叠层模具制造要求基本上与普通模具相同。据统计，1副双层叠层模具的制造周期比两副单层模具的制造周期短5%～10%。
经生产验证，叠层式注射模具结构设计合理、可靠，制品尺寸一致性好，模具费用降低30%，成型效率提高一倍或多倍。
叠层模具适合于大批量生产形状扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制品生产成本越低。
叠层模具技术特点：
通常，注塑机与常规模具配合使用时，其本身的注射量和开模行程只使用了额定的20%~40%，没有充分发挥注塑机的性能。与常规模具相比，叠层式注射模具的锁模力只提高了5%~10%，但产量可以增加90%~95%，极大地提高了设备利用率和生产率，并降低了成本。
叠层注射模具作为一种新型的模具技术得到了不断的发展，特别是与热流道技术的结合，使它成为当今塑料模具发展的一项前沿技术。传统的常规模具设计理论已经不适用于叠层式注射模具设计，因此急需发展一套全新的模具设计理论以指导叠层式注射模具设计。下面将对叠层式注射模具的设计要点进行说明。
叠层式注射模具可以采用冷流道，也可以采用热流道。当使用冷流道时，需要考虑浇注系统凝料所用的塑料量;当采用热流道时，即实现无回头凝料生产，在热流道板和中心主喷嘴中的物料不影响模具所需注射量，可以忽略不计[3]。所以，在校核注塑机最大注射量时要视具体情况而定。
注射压力的校核主要是检验注射压力能否满足成型的需要。对于叠层式注射模具，大多成型薄壁、投影面积大、流程长的塑件，在充填过程中需要更高的注射压力和注射速度。而叠层式热流道模具由于采用了热流道技术，相对叠层式冷流道模具来说，能较好地传递注射压力，故所需的注射压力要比叠层式冷流道模具小;但由于流程增加、投影面积增大，所需注射压力要比单层冷流道模具大。在校核注射压力时，应根据各种塑料的注塑工艺，并结合计算机模拟流动分析来确定塑件的注射压力，再与注塑机额定注射压力比较。
叠层式注射模具的各层型腔以“背靠背”设置，理论上能在锁模力不增加的基础上在同一台注塑机上实现任意数量的叠层。但是，由于叠层式注射模具的中心主喷嘴及分流板增大了流动通道，使塑件加上浇注系统在分型面上的投影面积有所增大;并且由于叠层而延伸了流道，压力损失比常规单层模具大，注射压力相应增大，致使型腔压力增大，故锁模力有所增加，校核时按相同单层模具所需锁模力增加10%~15%是比较安全的。
叠层式注射模具在两个层面或多层分型面开模并顶出塑件，当核对开模行程时，对于采用液压—机械式锁模机构的注塑机，则不需考虑模具厚度;当叠层式注射模具上具有侧向分型的抽芯机构时，则需考虑抽芯距离的影响。如果采用相同传动比的齿轮齿条或曲肘连杆开模装置等同步开模机构，则叠层式注射模具各层的行程不受制品高度的限制，其开模行程是多层模具中最大开模行程那一层的n倍(n为叠层式注射模具的层数) 。
中心主喷嘴不能太长或太短，这样模具闭合时，中心主喷嘴不会超出注塑机喷嘴在机座后退或前进的最大距离。由于中心主喷嘴要与模具的中间部分在分型时一起移动，所以应确保开模后中心主喷嘴仍留在定模部分内，以防止中心主喷嘴头部的溢料滴入定模型腔壁上。（我们现采用的是用针阀热系统来控制进胶口溢料现象）
叠层式注射模具既可以采用普通流道浇注系统(即冷流道浇注系统)，也可以采用热流道浇注系统。热流道浇注系统能够较好地传递注射压力，有利于提高塑件的成型质量，并易于实现自动化生产，但对塑料品种有一定要求，而且热流道系统价格昂贵。当采用冷流道时，塑件的成型质量稍差，但模具加工容易，故成本较低。所以，用何种浇注系统应视具体情况而定。
模温是影响塑件成型质量的重要因素之一，叠层式注射模具设计时应保证各层型腔的温度条件控制一致。对于叠层式热流道注射模具，为减少热流道系统由于热传导的热量损失，应减少模具与热流道板之间的接触面积，并设置相应的隔热垫块及增加运水。
为使塑件收缩一致，塑件在各型腔中的停留时间(冷却时间)应当相等，故叠层式注射模具应当确保各层型腔的分型面同时开启。齿轮齿条传动机构和机械式（肘节式）连杆机构常作为叠层式注射模具的开模机构，前者的技术性能较好，也较经济，但后者的灵活性更大。采用液压辅助开模更容易控制开模时间，但结构较大。
根据冷却时间等同要求，叠层式注射模具应对各层型腔中的塑件同时顶出，采用机械顶出，油缸顶出，弹簧或者高压空气的脱模机构能够达到这一要求。
叠层模具的发展前景
随着相关技术的不断改进，叠层式注射模具在塑料制品加工工业中的应用将会不断扩大，尤其是热流道叠层式注射模具的经济性更能适应市场的需要，更能创造出巨大的经济效益，也符合我国装备制造业发展的要求，将来必有广阔的市场前景。
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