大型注塑模具设计及应用技术研究

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1、硕士论文大型注塑模具设计及应用技术研究大型注射模具的设计需要注意的问题更多，设计理念也具有其特殊性，必须紧紧抓住大型模具的特点进行设计。大型注塑模具有以下设计特点【14，15l：(1)从选材上来讲，必须考虑模具材料是否经济合理。大型模具的价格较贵，在满足生产要求情况下应尽量采用价廉的材料，以降低模具成本。(2)从计算准则上来讲，大型注塑模具必须满足刚度和强度要求。通常情况下中小型注塑模具的型腔受力结构件只需要进行强度校核。但大型注塑模具成型面积较大，熔体充模的瞬时压力很高，有可能使模具型腔侧壁或动模垫板产生弹性变形等问题，因此，大型注塑模具

2、设计不仅要满足强度要求，还必须满足刚度要求。(3)从结构上来讲，必须考虑模具设计是否合理、加工是否方便。中小型模具的型腔和型芯常设计成整体式，但大型模具体积庞大，结构复杂，为方便型腔的机械加工和热处理，节约贵重金属、减少精加工量等，常采用组合式的型腔和型芯结构，某些结构还可以做成局部镶嵌式以便于更换；此外，大型注塑模具对浇注系统的要求更高，而且往往被作为重点优化设计对象，通常采用多点进浇方式；再者，在大型注射模具设计过程中需要解决加热、冷却的矛盾，为达到目的，通常需在模具型腔周围设置流道系统，通入热、冷水对模具进行加热和冷却，从而达到对模温

3、的合理控制；最后，大型注塑模具的排气要求较高，除了利用分型面、型芯、推杆等间隙排气外，还需要在塑料熔体流动的末端或制品壁厚较薄的地方设专用的排气槽。(4)从注塑成型方法上来看，大型注塑模具常采用先进注塑成型技术。国内外对于大型塑件的成型尝试了很多种方法。其中，热流道技术、气辅注射成型技术，以及在它们基础上又发展起来的顺序注塑成型技术、水辅注塑成型技术、振动气辅成型技术等先进注塑成型技术在一定程度上很好地解决了熔体充模困难、变形翘曲严重及大量原材料浪费等现象。由上述大型注塑模具的常见问题及设计特点可以看出，大型注塑模具的设计与制造存在一定的风

4、险。国外比较知名的公司如美国的DME公司、德国的HASCO公司、日本的池上金型株式会社等都有专门的研发设计和生产制造部门，对设计人员和技术工人也有专门的职业能力要求。而国内对大型注塑模具的研究起步较晚，设计制造经验比较欠缺，热流道、气辅成型技术等先进注塑成型技术应用水平也不高，CAE技术的应用范围还不广，实际使用经验比较欠缺，很多厂家还停留在传统的经验试凑法上【l引。因此，制造出来的大型注塑模具的质量还不是很高。1绪论硕士论文1．3大型注塑模具应用技术的研究现状1．3．1注塑成型技术热流道技术及气辅成型技术是大型注塑模具中最常用的注塑成型方

5、法，下面对这两种技术进行简要介绍。(1)热流道技术热流道技术是指在注塑模浇注系统的附近或中心设有加热棒和加热圈，通过加热系统和温度控制系统精确控制塑料的温度，使从注塑机喷嘴送往浇口的这一段热流道中的塑料始终保持熔融状态，开模时不需要将热流道中的凝料随制品一同取出，而使其滞留在浇注系统中保持熔融，在下一次注塑成型时即可再次被注入型腔中【l¨。与普通浇注系统相比，热流道浇注系统具有以下优点：1)大量节约原材料，降低成本，提高熔体充模质量；2)缩短成型周期，提高生产效率，可以实现模具的高度自动化；3)改善制品使用性能和表面质量；4)不使用三板式模

6、具即可以使用点浇口，可适当增大制品成型的高度。基于上述优点，热流道技术在注塑模中受到广泛应用，特别是在一些大型塑件注塑成型中，很大程度上改善了由于熔体充模流程长而导致的充模困难，充模质量不高，温度、压力降比较大等问题。热流道技术最早出现在欧美等发达国家，早在1940年12月，美国人E．R．Knowles就申请了热流道技术的专利权。1958年世界上第一家热流道专业公司美国INCOE热流道公司开发出第一套热流道注射成型模具。加拿大MOLD．MASTERS公司，美国DME公司和德国HASCO等公司的热流道产品品种齐全，制造精良，在模具市场上影响较

7、大。此外，很多学者对热流道技术也进行了大量理论和实验研究，得到了许多有价值的科研成果，促进了热流道技术的应用和发展。Carlos[”J等借助于有限元数值模拟，研究了热流道顺序注塑成型对充填结果的影响，指出了热流道浇注系统设计的必要性。Spina[19】通过研究汽车零部件的热流道顺序注塑成型过程，继而合理设计其阀浇口启闭顺序，有效地改善了熔接痕缺陷。Kovacic[20】等对热流道系统中的常见问题及解决方法作了汇总，并指出温度、材料、元器件等是在解决问题时需首要考虑的因素。据统计，20世纪90年代美国生产的大型注塑模具中热流道的使用率就达到了

8、90％以上，热流道模具占塑料模具总量40％以上。近几年，国外的注塑生产已经相当的依赖于热流道技术，热流道模具的使用率增长至50％～80％。因此，现阶段欧美等发达国家掌握着最为先进