注塑模热流道技术及系统软件设计

对外加热系统来说 ， 流道由外部的加热器加热并保持在加工温度。 两种系统 各自有特点 ，由于外加热系统 的优点 日益明显 ，在设计热 流道软件中更倾向于外加热式。 ２）选择热流道平衡方式。实际上热流道的 目的就 是向各 个浇 口输 送相应的塑料熔体。从流变学观点来看 ，热流道的平衡应该是尽可能 自 然平衡 ，即从 注射喷嘴到成型制品间的流道应有同样的直径 ， 且长度 并 也应该相等。通常对多模模腔采用机械式平衡分流板设计热流道 ，也就 是从注塑机喷嘴到模腔前的每一个浇 口都有相同长度 的流道长度和流道 直径。
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应用 方 法 论
ｌ ２ ３
影响注塑制品的质量和生产效率。分析热流道温度场 ，可以对发生的应 力 、应变和翘曲变形进行预测 ，其结果对热流道结构设计和注塑工艺参 数有重要的指导意义 ，可以提高一次试模成功率。 因此 ，需要采用一 种适当的知识表达方式 用来 描述热流道设计知 识 ，用来支持热流道的结构设计。同时 ，利用热流道熔体的温度场数学 模 型，在计算机辅助下分析热流道 内部的温度状态 ，并根据分析结果进 步指导热流道的结构设计。 在研究 了以上注塑模及其热流道相关技术后 ，本文设计 了一套热流 道 系统 集成 设 计 方法 ，在 Ｐ ／平 台上进 行 二 次开 发 ，通过 建 立 热 流道 设 ｍＥ 计数学模型与相应的设计知识库 ，根据设计需求 ，系统 自 动获得零件结 构基本参数值 。用户只要通过简单的参数选择和定义即可完成产品的初 步设计 ，并可 以浏览设计的结果。当设计需求变化后，系统重新生成相 应的参数，并驱动三维Ｃ Ｄ Ａ 系统 ，产生新的设计结果 。同时 ，还对加热 系统进行设计 ，对整个系统设计结果进行温控模拟和分析 ，并实现反馈 修改。热流道系统集成设计结构框图如图ｌ 所示。
３ 热流道 温度 控制
１）喷嘴温度控制 。热流道喷嘴的温度决定浇 口的质量并直接影响 制品的加丁 １ ２ 艺。每个喷嘴在稳定状态下的温度波动和喷嘴之间的温度 差 ，是衡量热流道系统质量的标准之一。利用热量控制浇 口开闭状态的 针点式喷嘴 ，其要求是喷嘴温度波动和偏差越小越好 。 ２）流道板温度控制 。热流道温度控制系统对注塑成功与否起着至 关重要的作用 。温度控制也是判断热流道 系统的优秀与否的重要条件 ， 特别是要选择好安装温度传感器的地方。根据 已有的经验 ，它应 当安装 在预期温度最高处 ， 决不可安置于 出现热量损耗的地方 ，诸如加压环 、 密封环附近 ，或热流道体的外侧 区域 。在出现热量损耗的地方要对带状 加热器作必要的调整 ，而这又可能导致聚合物的过热 。通常将温度传感 器安装在正确的、 “ 最热”的位置 ， 并可置换 。 ３）热流道内部温度场的数值模拟显示 。在稳定和不稳定导热过程 中，温度 与时问和空问的关 系可以分别以数学方式近似描述。 对不稳定导热过程来说 ，温度 、时问和空间的关系可建立傅立叶导 热微分方程 。根据热流道特点 ，并综合各种热流道单值性条件去进行数 值求解 。这样将温度随空间和时间连续分布的问题转化为有 限离散 点域 数值 问题 ，并且利用这些离散点域分布来逼近或模拟真实温度分布场。
本文回顾 了注塑模及其热流道技术的发展历史 ，分析了其现状和种 类 ，重点对注塑模热流道结构设计进行 了多种角度总结论述 ，同时 ，针 对 现 状 和应 用 需要 ，提 出 了一个 注 塑模 热 流 道集 成 设计 框 架 。
参考 文 献
【］ ． ｎ ，． Ｆ ｈ ＡＷ ｉｄ ｗｓｎ ｔ ｅ３ ｌｓｉ ＩｊｃｉｎＭｏｄＤｅｉｎＳ ｓｅ １ＬＫｏ ｇ ＪＹ Ｈ．ｕ ． ｎ ｏ － ａｉ ＤＰａｔｃ ｎｅｔ ｌ ｓｇ ｙｔｍ ｖ ｏ
３）热流道喷嘴注入 方法选用 。要求 ：制件要求有很于净 的、几乎 看不 见的浇 注 点 ，尽 可 能避 免 后续 加 工 。
１ 热流 道 系统 的种 类与应 用
在应用热流道技术时 ，浇口型式的正确选择至关重要 。浇 口型式直 接决定热流道系统元件的选用及模具的制造与使用 。因而根据浇 型式 的不同可将热流道系统分成三大类 型，每种类型的热流道 系统都有其重 要 的应 用特 点 与适 用 范 围 。 １ ）热尖式热流道系统 （ Ｏ Ｉ Ｈ ＴＴＰ）。其Ｔ作原理就是通过位于喷嘴 前端 的镶件ＨＯ Ｉ ，与冷却系统相结合 ，以对浇 口处的塑料成型加 Ｉ ＴＴ Ｐ ： 温度进行精确的调整和控制 。因而喷嘴镶件ＨＯ Ｉ 的制造材料与形状 ＴＴＰ 设 计 非 常重 要 。 ２）浇套式热流道系统 （ Ｐ ＵＥＧ ＴＮＧ）。在浇套式热流道 系统 ＳＲ Ａ Ｉ 里 ，塑料经过畅通 的流道 （ Ｐ Ｎ ＰＰ Ｏ Ｅ ＩＥ）进入模腔 。浇 口处塑料流动压 力损失小。浇套式热流道 系统比较适合于中等尺寸重量以上零件 的注塑 加丁 成 型 。 ３）阀式热流道系统 （ Ｌ ＥＧ ＴＮ ＶＡ Ｖ Ａ ＩＧ）。阀式 （ Ａ［ ＥＧＡ Ｉ Ｇ） Ｖ ＴＮ Ｖ 热 流 道 是 通过 采 用 阀针 （ Ａ Ｖ Ｉ 存 阀针 控 制装 置 的 作 用下 ．在 预 Ｖ Ｌ Ｅ ＰＮ） 定的时刻以机械运动的方式来打开或关闭浇口。这种类型的热流道系统 具有很多的热尖式和浇套式流道系统无法具备的优点 。如 可人为控制浇 口开关时间 ，浇口光滑平整，可扩大热流道技术应用技术领域等
行讨 沦，提 出一 个注塑模热流道集成 设计框架 。 关键 词 注塑模 ；热流道 ；结 构设计
中图 分类 号 ｒ 文 献标 识码 Ａ Ｐ
文章编 号 １７—６ ｉ（（ ０ ｌ０２— ２ ６３９ ７一２ １） 一 １２０ ／Ｉ ４
热流道浇注系统可被看成是注射成型机械的延仲。热流道系统的功 能 是 绝热 地 将 热塑 性 熔体 送 到 成 型模 具附 近 或 直接 送 入模 具 。热 流道 能 够独立地加热，而在注塑模具中热绝缘 ，这样 能够单独补偿因为 与” 冷 “ 模具接触而造成的热量损耗 。热流道模具在 电子 ．汽车 ，医疗 ， 日用 品 ，玩具 ，包装，建筑，办公设备 等各 ｔ￣ 部门都得到广泛应用。热流 ：ｋ Ｊ 道系统是热流道注塑成型模具中独特 的组件 ，其功能为绝热地将热 塑性 熔体送到成型模具附近或直接送入模腔。热流道系统主要由热流道组件 （ 口，热流道板和喷嘴 ）、加热 系统 、温度控制 系统和辅助零件 四部 浇 分组成 。通过加热系统和温度控制系统精确控制塑料的温度 ，使系统中 的塑料始终处于熔融状态，熔体的射出压力保持最小损失状态 。
（１ ｗ． ３【 德】 迈切里， 吉等译． 李 塑料橡胶挤 Ｈ 模头设计 ． ｛ 中国轻Ｔ 业Ｈ 版社， ０ ， ｛ ２ ０５ ０ ｛】 ４陈志 新， 刘建雄 ， 迟毅林 ． 注塑模Ｃ Ｄ Ｃ Ｍ Ｃ Ｅ Ａ ／ Ａ ／Ａ 的系统集 成． 昆明理工大学 学报
因 温度 梯 度 （ 工 温度膜 具 温 度 ）会 发生 凝 固 。 加
４ 热 流道 软件 系统设 计
月前 ，成熟的热流道商品化软件还没有问世，但Ｊ 外许多热流道企 业都加 紧对这方面的研究和开发。国内对热流道技术研究虽然也有一定 程度地发展 ， 但大部分研究工作凭借经验或者依靠引进国外热流道模具 来实现 ，国内外这些研究存在的主要问题有以下两个方面 ： １ 注塑模热流道 设计知识 的表达不规范统一 ，形式各不相同，难 ） 以有效地描述热流道知识和设计方法 ，从而难以很好为热流道设计过程 中遇到的问题提供解决方案。 现有的热流道知识表达不规范 、不统一主要表现为以下两方面 ：一 方面，传统的热流道结构设计在热 流道系统外形设计完成后 ，需要经过 多次试模和返修才能保证热流道系统 的结构精度 ，最后才能生产出合格 的注塑制品。另一方面，现有热流道结构设计 的研究处于零散化、无序 化状态 ， 虽然 ｌ现与知识工程相结合的热流道设计 、与特征关联 的结构 叶 Ｉ 设计等等先进 的设计方法。 ２ 现有的计算机辅助研究主要侧重 于注塑制品 的温度场分析 ，而 ） 不是注塑模热流道系统结构本身的温度场分析 ， 以难以分析 系统内塑 所 料熔体的温度场分布情况 ，也就难以通过温度场来判断热流道结构设计 的合理性。 温度场分布不均会导致塑料熔体 的受热不均，进而塑料性能变化 ，
喷嘴一般用螺栓连接 ，以方便更换。针阀式喷嘴仅会在产品表面留 下 与顶出杆相似的痕迹 ，是一种针对带有表面装饰性产品的有效方法 。 另外它还可以降低产品的内应力 、 缩短加工周期并可适应多种原料 的加 工 （ 包括含有磨损性较大的材料和热敏感材料 ）。 ４）热流道板 的结构设计 。热流道板的设计与被加工材料和加工＿ Ｔ 艺 （ 特别是加工温度 ） 密切相关。热流道板在加工温度下的热膨胀是热 流道系统设计 的要点之一 ；而其内部熔流通道的加工 （ 一般是采用珩磨 方式 ）， 特别是通道转弯处的光滑程度对熔体层流状态的影响以及腐蚀 性原料对分流器材料 的要求等均应在考虑之列 。为了获得有助于流体流 动的流道 ，熔体的 回转 ｎ ｌ ｇ ３ ， ０ ３ ８ ～ ９ ｏ ｒ ａ ｏ ｅｉ ｓ ｒ ｃ ｓ ｉ ｇ Ｍａ ａ Ｔｅ ｈ ｏ ｏ ｙ １ ９ ２ ０ ， １ ８ ．
［１． Ｔ ｎ， Ｍ． ｏ ｇ ｓＭ． ａ ｕ ｎ Ｒ． ａ ｎ Ｓ Ｓ ｌｉ ｎ Ｄｅｉｎａ ｄｔｅｍａ ２ｓＨ． ａ ｇ Ｙ． Ｋ ｎ ， ． Ｓ ｐ ａ ， Ｓ ｍｉ， ． ｕａｍａ ， ｓｇ ｎ ｈｒ ｌ ａａｙｉ ｏ ｌｓｃｉｊｃｉｎｍｏ ｌ， ｏ ｒａ ｏ ｔｒ ｌ Ｐｏ ｅｓ ｇＴｅｈ ｏｏｙ １ ｎ ｌｓｓ ｆｐａｔ ｎｅ ｔ ｕｄ Ｊｕｎ ｌ ｆＭａｅｉ ｓ ｒｃ ｓｉ ｃ ｎｌｇ ７ ｉ ｏ ａ ｎ １ （０ ６ ２ ９ ２ ７ ２０） ５—６ ．
一
对热流道设计过程所涉及的领域知识进行研究和形式化表达 ，建立 热流道设计知识库 ，进行热流道结构系列化设计 ；并通过温控系统设计 和温度场模拟分析，评估流道系统的温度分布和对产品的影响，将热流 道系统设计所需要的结构和分析集成起来 ，以实现多腔注塑模热流道系 统的集成设计 。
５ 结 束语
１ ２ ２
应 用 方 法论
２１ ７ 主 科赫 霸 ． ０年 期 １第 技
注塑模 热流道技术及 系统软 件设 计
吕永 锋 ，来 建 良
（ 江 机 电 职 业 技 术 学 院 ，浙 江 杭 州 ３ ０ ５ 浙 １０ ３）
摘 要 本文对热流道 系统进 行介绍 ，分析热 流道系统的 种类和应 用 ，对热流道 的结构进行解 剖和设 计 ，同时还对 温度和温度场 的控制进
２ 热流道 结构 设计 设计通用模具热流道时 考虑如下参数 ：制品塑件 、多种原材料的 技术参数 、制品塑件的重量 、制品壁厚 、型腔数量 、预设浇 口数 目， 位置 、注塑机的类 型 （ 机械 、液压 ，或厂商 ）、预设锁模 力 （ 单位 ： 吨 ）、预设注射压 力 （ ｇ ｍ ）、预设注射速度 （ ｍ ／ ｅ ｋ／ ｃ ｃ ｅ ）、预没注射 ｓ 周期 （ 调整 ）、温度 （ 或 塑料熔 体温度 、注射喷嘴温度 、模具型腔 温 度 ）、压力 （ 塑化压力 、注射压力 、 模腔压力 ）、 对应的作用时间 （ 注 射时间 、保压时问 、冷却时间 ）等。 １） 选择热流道加热方式 。对 于内加热 系统来说 ，加热器设置在流 道的 ｆ心。塑料熔体在适当尺寸的环形间隙流过 ，并且只有紧靠环形 间 ｆ ｌ 隙的内环区域可作 为流体的横断面 ，因为在环形间隙的外环 区域 ，熔体