העיצוב והיישום של תבניות הזרקה מוערמות מוסבר בצורה מאוד מקצועית.

תבניות הזרקה מוערמות הן סוג חדש של תבניות הזרקה יעילה, מהירה וחסכונית-באנרגיה, והן מקודמות בהדרגה ומשתמשות בהן במדינה שלי. שלא כמו תבניות קונבנציונליות, החללים של תבניות הזרקה מוערמות מפוזרות על שתי שכבות או יותר, מסודרות בצורה חופפת, ובעצם משלבות קבוצות תבניות מרובות.

בדרך כלל, כאשר משתמשים במכונות הזרקה עם תבניות קונבנציונליות, נפח ההזרקה שלהן ומהלך פתיחת התבנית משמשים רק ב-20%-40% מהקיבולת המדורגת שלהן, ולא מצליחים לנצל את ביצועי המכונה במלואה. בהשוואה לתבניות קונבנציונליות, תבניות הזרקה מוערמות רק מגדילות את כוח ההידוק ב-5%-10%, אך יכולות להגדיל את התפוקה ב-90%-95%, ולשפר משמעותית את ניצול הציוד ואת הפרודוקטיביות תוך הפחתת עלויות.

תבניות הזרקה מוערמות מתאימות ביותר ליציקת חלקים גדולים ושטוחים, חלקי מעטפת- רדודים, חלקים קטנים ורבים-דקים- וחלקים הדורשים ייצור המוני.

I. שיקולי עיצוב עבור תבניות הזרקה מוערמות

תבניות הזרקה מוערמות, כסוג חדש של טכנולוגיית תבניות, עברו פיתוח מתמשך, במיוחד עם שילוב טכנולוגיית ה-hot runner, מה שהופך אותה לטכנולוגיה-מתקדמת בפיתוח תבניות פלסטיק כיום. תיאוריות עיצוב תבניות מסורתיות אינן ישימות עוד לעיצוב תבניות הזרקה מוערמות. לכן, קיים צורך דחוף לפתח תיאוריית עיצוב תבניות חדשה לחלוטין שתנחה את התכנון של תבניות הזרקה מוערמות. להלן יסבירו את נקודות העיצוב העיקריות של תבניות הזרקה מוערמות.

1. נפח הזרקה מקסימלי של מכונת ההזרקה

תבניות הזרקה מוערמות יכולות להשתמש ברצים קרים או ברצים חמים. בעת שימוש ברץ קר, יש להתחשב בכמות הפלסטיק המשמשת להתמצקות במערכת השער. כאשר משתמשים ב-hot runner, המשיג ייצור התמצקות ללא-חזרה, החומר בלוחית הרץ החמה ובזרבובית הראשית המרכזית אינו משפיע על נפח ההזרקה הנדרש של התבנית וניתן להתעלם ממנו. לכן, יש לקבוע את נפח ההזרקה המקסימלי של מכונת ההזרקה על בסיס-לאחר-מקרה.

2. לחץ הזרקה של מכונת הזרקה

אימות לחץ ההזרקה בודק בעיקר האם לחץ ההזרקה יכול לעמוד בדרישות הדפוס. עבור תבניות הזרקה מוערמות, שבעיקר מייצרות חלקי פלסטיק דקים-עם שטחים מוקרנים גדולים ומסלולי זרימה ארוכים, נדרשים לחץ הזרקה ומהירות הזרקה גבוהים יותר במהלך תהליך המילוי. תבניות ראנר חמות, בשל טכנולוגיית הראנר החם שלהן, יכולות להעביר לחץ הזרקה טוב יותר בהשוואה לתבניות ראנר קרות, ובכך דורשות לחץ הזרקה נמוך יותר. עם זאת, בשל נתיב הזרימה המוגבר והשטח המוקרן, הם דורשים לחץ הזרקה גבוה יותר מאשר תבניות רינר קר יחיד-שכבתי. בעת אימות לחץ ההזרקה, יש לקבוע את לחץ ההזרקה של חלק הפלסטיק בהתבסס על תהליך ההזרקה של פלסטיקים שונים וניתוח זרימת הדמיית מחשב, ולאחר מכן להשוות עם לחץ ההזרקה המדורג של מכונת ההזרקה.

3. כוח הידוק מקסימלי של מכונת הזרקה

החללים של תבנית הזרקה מוערמת מסודרים "גב-אל-גב", ומאפשרים תיאורטית להשיג כל מספר של ערימות באותה מכונת הזרקה מבלי להגביר את כוח ההידוק. עם זאת, מכיוון שהזרבובית הראשית והסעפת המרכזית של תבנית הזרקה מוערמת מגדילות את תעלת הזרימה, השטח המוקרן של חלק הפלסטיק בתוספת מערכת השער על משטח הפרידה גדול יותר. יתר על כן, הרץ המורחב עקב הערימה מביא לאובדן לחץ גדול יותר מאשר תבנית אחת-שכבתית רגילה, מה שמוביל לעלייה מקבילה בלחץ ההזרקה ובלחץ החלל. לכן, כוח ההידוק גדל. כאשר מאמתים את כוח ההידוק, הגדלתו ב-10%-15% בהשוואה לאותה תבנית חד-שכבתית היא בטוחה יחסית.

4. מכת פתיחה של מכונת הזרקה

תבניות הזרקה מוערמות חלקות ומוציאות את חלק הפלסטיק בשני מפלסים. בעת אימות מהלך הפתיחה, עבור מכונות הזרקה המשתמשות במנגנון הידוק-הידראולי, אין צורך להתחשב בעובי התבנית. עם זאת, כאשר לתבנית ההזרקה המוערמת יש מנגנון משיכת-ליבה נפרדת-צדדית, יש לקחת בחשבון את השפעת מרחק המשיכה של הליבה.

אם נעשה שימוש במנגנון פתיחה סינכרוני של תבנית, כגון גלגל שיניים ומתלה או ארכובה-התקן לפתיחת תבניות של מוט חיבור עם אותו יחס העברה, המהלך של כל שכבה בתבנית הזרקה מוערמת אינו מוגבל על ידי גובה המוצר. מהלך פתיחת התבנית שלו הוא N פעמים משיכת הפתיחה המקסימלית של השכבה בתבנית הרב-שכבתית (N הוא מספר השכבות בתבנית ההזרקה המוערמת).

5. אורך הזרבובית הראשית

הזרבובית המרכזית לא צריכה להיות ארוכה מדי או קצרה מדי. זה מבטיח שכאשר התבנית נסגרת, הזרבובית המרכזית המרכזית לא תחרוג מהמרחק המקסימלי שזרבובית מכונת ההזרקה יכולה לסגת או להתקדם על בסיס המכונה. מכיוון שהזרבובית המרכזית המרכזית נעה יחד עם החלק האמצעי של התבנית במהלך הפרידה, יש לוודא שהפיה המרכזית המרכזית תישאר בחלק התבנית הקבוע לאחר פתיחת התבנית כדי למנוע טפטוף של גלישה מראש הפיה המרכזית על דופן חלל התבנית הקבועה.

6. מערכת שערים

תבניות הזרקה מוערמות יכולות להשתמש במערכת דלת רצף קונבנציונלית (כלומר, מערכת דלת רציפה קרה) או מערכת דלת רץ חמה. מערכות שערים חמות יכולות להעביר לחץ הזרקה ביעילות, לשפר את איכות הדפוס של חלקי פלסטיק ולהקל על ייצור אוטומטי. עם זאת, יש להם דרישות מסוימות לגבי סוג הפלסטיק המשמש, ומערכות ה-Runners הן יקרות. כשמשתמשים במערכות קר ראנר, איכות הדפוס של חלקי הפלסטיק מעט נמוכה יותר, אך עיבוד העובש קל יותר, וכתוצאה מכך עלויות נמוכות יותר. לכן, בחירת מערכת השער תלויה בנסיבות הספציפיות.

7. מערכת בקרת טמפרטורת עובש

טמפרטורת העובש היא אחד הגורמים החשובים המשפיעים על איכות הדפוס של חלקי פלסטיק. בתכנון של תבניות הזרקה מוערמות, חיוני להבטיח בקרת טמפרטורה עקבית בכל חלל. עבור תבניות הזרקה חמות מוערמות, כדי לצמצם אובדן חום עקב הולכת חום, יש למזער את אזור המגע בין התבנית לצלחת הרץ החמה ולהתקין רפידות בידוד חום מתאימות.

8. מנגנון פתיחת עובש

כדי להבטיח כיווץ אחיד של חלקי הפלסטיק, זמן השהייה (זמן הקירור) של חלקי הפלסטיק בכל חלל צריך להיות שווה. לכן, תבניות הזרקה מוערמות חייבות להבטיח שמשטחי הפרידה של כל חלל ייפתחו בו זמנית. מנגנוני הילוכים ומתלים ומנגנוני הצמדה מכניים משמשים בדרך כלל כמנגנוני פתיחה בתבניות הזרקה מוערמות. הראשון מציע ביצועים טכניים טובים יותר וחסכוני יותר, אך האחרון מספק גמישות רבה יותר. פתיחת תבנית בסיוע הידראולי- מקלה על השליטה בזמן הפתיחה, אך המבנה גדול יותר.

9. מנגנון פירוק

בהתבסס על הדרישה של זמן קירור שווה, תבניות הזרקה מוערמות צריכות להוציא את חלקי הפלסטיק בכל חלל בו זמנית. מנגנוני קפיצים או-לחץ אוויר בלחץ גבוה יכולים להשיג זאת.

II. פיתוח ויישום של תבניות הזרקה מוערמות בבית ובחו"ל

כבר בדצמבר 1940 קיבל KNOWLESER פטנט על תבניות מוערמות. תבניות ההזרקה המוערמות של היום הן לא רק זולות יותר מתבניות-שכבות חד-שכבות מסורתיות, אלא גם מגבירות את הגמישות של היישום שלהן. לאחר עשרות שנים של מחקר ופיתוח, תבניות הזרקה מוערמות התפתחו באמצעות שינויים מבניים, לרבות תבניות הזרקה כפולות-שכבות קרות, תבניות להזרקה כפולות-שכבות חמות, תבניות הזרקה מוערמות 3-שכבתיות או 4 שכבות, תבניות הזרקה מוערמות בעלות זווית חמה ותבניות זוויתיות רוטבות. תבניות הזרקה.

1. מגמות פיתוח של תבניות הזרקה מוערמות בחו"ל

טכנולוגיית הזרקה מוערמת החלה מוקדם יותר והיא בשלה יחסית בחו"ל. חברות-מוכרות של תבניות הזרקה מוערמות כוללות Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha ו-Engel. בשל ההתפתחות המהירה של טכנולוגיית ה-hot runner בחו"ל, טכנולוגיית הזרקת הזרקת Hot runner נמצאת בשימוש נרחב בחו"ל. יתר על כן, מדינות מפותחות נמצאות בחזית הטכנולוגיות החדשות של תבניות הזרקה מוערמות, וטכנולוגיית ההזרקה הסיבובית שפותחה לאחרונה הרחיבה את יכולות היישום של תבניות הזרקה מוערמות.

בשנות ה-60 וה-70, כמה חברות זרות החלו לפתח תבניות הזרקה מוערמות. חברת Schottli השוויצרית הייתה הראשונה שפיתחה תבניות הזרקה מוערמות ליישומים תעשייתיים.

בשנת 1980, ג'ונסון טי מגרמניה עיצב תבנית הזרקה- דו-שכבת קר. תבנית זו הייתה מורכבת מקטע תבנית נע, מקטע תבנית קבוע ומקטע ביניים. קטע הביניים היה בעצם המשך של הרץ הראשי, עם רצים ענפים ושתי לוחות חלל נפרדות. מנגנוני פליטה הותקנו הן בחלק התבנית הנעה והן במקטע הקבוע, תוך שימוש בשיטות מכניות, הידראוליות או פנאומטיות להוצאת חלק הפלסטיק.

בשנת 1989, ד.ג'נר וויסבאדן-דלקהיים עיצבו תבנית הזרקה דו-שכבתית חמה-. הוא כלל גם קטע תבנית נע, קטע תבנית קבוע וקטע ביניים. קטע הביניים כלל את הרץ החם, חרירים חמים להזנת חומר לתוך החללים, ושתי לוחות חלל עבור המוצר המוגמר.

בשנת 1991, Rozema H. ​​מ-Tradesco Die & Mold עיצב תבנית הזרקה מוערמת בארבע-שכבות. תבנית זו, המבוססת על תבנית ההזרקה הדו-שכבתית- של hot runner, הרחיבה את ה-hot runner והוסיפה קטע ביניים, והרחיבה את מספר שכבות הדפוס לארבע, ובכך הגדילה את התפוקה פי ארבעה.

בשנת 1992, Hiroo Kasui ו-Motoo Yamamoto מיפן המציאו תבנית הזרקת ערימת ראנר חמה עם חרירים חמים מפוזרים בצורה א-סימטרית. עם זאת, עיצוב רץ סביר יכול לשלוט בזרימת ההיתוך בתוך חלל התבנית כדי להשיג שיווי משקל.

2. דינמיקת פיתוח של תבניות הזרקת מחסניות בסין

טכנולוגיית הזרקת מחסנית הוצגה רק בהדרגה לתעשיית העובש של ארצי בסוף שנות ה-80. לכן, טכנולוגיית הזרקת מחסנית של ארצי התחילה מאוחר יחסית, והשיעור של תבניות הזרקת מחסניות חמות המשמשות בייצור קטן. קיים פער מסוים בעיצוב וביישום בהשוואה לטכנולוגיה מתקדמת של תבניות מחסניות זרות, ובתחומים טכניים מסוימים (כגון תבניות הזרקת מחסניות סיבוביות), סין היא עדיין לוח ריק. לכן, מול תחרות עזה בשוק, המדינה שלי חייבת לשפר במהירות את טכנולוגיית הזרקת מחסנית שלה כדי להשיג את היוזמה בשוק הבינלאומי ולהבטיח את הישרדות הארגונים שלה.

בשנת 1990, לי שוזן ממפעל הפלסטיק של בייג'ינג לא. 13 הציע תכנון מבני לתבנית הזרקת חלל כפול- באמצעות הזנת שער-. תבנית זו מפחיתה את מספר משטחי הפרידה של התבנית בהשוואה להזנת שער- נקודתית, מה שמקל על פתיחת עובש ברצף. עם זאת, זה לא אמין בעת ​​יציקת חללים עמוקים או חלקים הדורשים כוח ביטול תבנית משמעותי.

בשנת 1992, Bu Jianxin מבית הספר לתעשייה קלה של צ'אנגג'ואו הציג תבנית הזרקת חלל- כפולה תוך שימוש בהזנת שער צד- ונקודתית-. החלל העליון משתמש בהזנה-צדדית בשער, והחלל התחתון משתמש בהזנת שער נקודתית-. פרידה רציפה מושגת באמצעות ווים מגבילים ולוחות הגבלה, המאפשרים יציקה של סוגים שונים של חלקי פלסטיק.

בשנת 1995, יי צ'ינג עיצב תבנית הזרקת- חלל כפולה מיוחדת עם מערכת דו- ראשי שלבים. לרץ הראשי-השלב הראשון יש חריץ שקוע בחלק העליון. לוח התבנית הנעים דוחף את צלחת המפלט של התבנית הקבועה כדי להוציא את חלק הפלסטיק באמצעות כונן שרשרת. החסרונות שלה כוללים את הצורך להרחיב את פיית מכונת ההזרקה לתבנית הקבועה כדי להזריק את תותב הרץ הראשי, ומערכת שערים מגושמת.

בשנת 1997, Li Shu ו-Chuan Chengzhi עיצבו תבנית הזרקה חמה -דו-שכבתית לייצור פסי איטום לדלתות וחלונות לרכב. תבנית זו עקפה את המרכז והעבירה פלסטיק מותך מקצה התבנית לצלחת הרץ. התבנית יכולה ליצוק שני סטים של חלקי פלסטיק במחזור הזרקה אחד, כל סט מכיל ארבע פסי איטום (קדמי, אחורי, שמאל וימין). ניתן לעצב את שמונת פסי האיטום המשמשים בשתי מכוניות בפעולה אחת.

בשנת 1999, Wang Yuexing מקבוצת Zhejiang Weixing עיצב תבנית הזרקה דו-שכבתית-ביעילות גבוהה-. היא חלקה זוג חצאי-בלוקים מחליקים, וכתוצאה מכך מבנה תבנית פשוט, עלויות ייצור נמוכות יותר, מספר כפול של חללים, מחזורי הזרקה קצרים יותר ויעילות ייצור גבוהה יותר.

בשנת 2000, Feng Xiaozhong et al. הציג תבנית הזרקה לשער שקוע-שכבתיות עבור כובעי זכוכית משקאות חריפים. תבנית זו מאפשרת הפרדה-בתבנית של כל שכבה של חלקי פלסטיק מהחומר המוצק של הרץ, וניתן להוציא את משטחי הפרידה של כל שכבה בו זמנית. זה מפשט את מבנה התבנית, מקטין את הדרישות למרחק פרידה ומקל על ייצור אוטומטי. עם זאת, זה דורש אמינות גבוהה של חלקי הפלסטיק שנותרו בתבנית ותותב רץ ראשי שקוע עמוק. בשנת 2003, יאן יאלין ו-Huang Xiaoyan עיצבו תבנית הזרקה עם שער חם בזוית-. תבנית זו שינתה את מיקום השער, והציבה אותו באמצע בזווית ישרה לכיוון פתיחת התבנית. אמנם נדרשת מכונת הזרקה ישרה-, אך היא ביטלה את הצורך בהרחבה של רץ חם, והקטינה את המרחק שהפלסטיק המותך עובר מחריר ההזרקה לסעפת ומפשטת את העיצוב המבני.

בשנת 2004, צ'ן ג'יאנלינג, ליו טינגואה ואחרים עיצבו תבנית מוערמת חמה עבור קופסאות אריזות תקליטורים. באמצעות מוטות קשירה למרחק- קבוע לפתיחת תבנית רציפה, הוא כולל מבנה קומפקטי, חסכון מעולה, כוח אדם מופחת, יעילות משופרת משמעותית ואיכות מוצר מובטחת.

בשנת 2007, Shen Honglei ואחרים תכננו תבנית ערימה של ראנר חמה עבור מחזיקי תקליטורים. תבנית זו משתמשת במבנה דו-שכבתי חם-, תוך שימוש בגלגלי שיניים, מתלים וצילינדרים הידראוליים כדי להשיג פתיחת תבנית רציפה ופליטת חלקים. החלקים המיוצרים עומדים בדרישות המימד והמראה, משפרים משמעותית את יעילות הייצור ומפחיתים מאוד את עלויות הייצור ושיעורי הגרוטאות.

בשנת 2008, Wang Zhenbao et al. יישמה טכנולוגיית CAE לעיצוב תבניות הזרקה מוערמות. באמצעות תוכנת ניתוח Moldflow, הם דימו באופן דינמי את תהליך הדפוס של עובש מוערם בלוח מזגנים על ידי ניתוח תהליכי מילוי הפלסטיק, החזקת הלחץ והקירור. הם ניתחו את הגורמים העיקריים המשפיעים על תהליך הדפוס ומיטובו את פרמטרי התהליך.

III. מַסְקָנָה

שימוש בתבניות הזרקה מוערמות, בייחוד בתבניות הזרקה מוערמות, יכול לנצל באופן מלא את היכולות של מכונות הזרקה, לחסוך במשאבי כוח אדם וציוד ולשפר מאוד את יעילות הייצור. למרות שלתבניות הזרקה מוערמות יש עלויות עיצוב וייצור גבוהות יותר, שיפורים בתחומים הבאים יכולים להפחית משמעותית את עלויות התבניות ולהרחיב את טווח היישום שלהן:

1. לשפר את תורת העיצוב של תבניות הזרקה מוערמות ולקצר את מחזור המו"פ;

2. הארכת חיי השירות של רכיבי הליבה (כגון גופי חימום ואלמנטים לבקרת טמפרטורה);

3. הפוך תבניות הזרקה מוערמות תואמות לציוד הזרקה רגיל;

4. השתמש בטכנולוגיית CAD/CAE/CAM לתכנון, ניתוח וייצור כדי לייעל את מבנה העובש;

5. לתקן ולמסחר חלקים נפוצים עבור תבניות הזרקה מוערמות;

6. שפר את יכולות העברת הלחץ כדי להתאים אותן לייצור חלקי פלסטיק עבים-דפנות;

7. ייעל את פרמטרי התהליך של דפוס הזרקה מוערם;

8. השג אוטומציה מלאה של הזרקה מוערמת.