Многоярусные литьевые формы – это новый тип литьевых форм, который отличается высокой эффективностью, быстротой и-экономией энергии. Он постепенно продвигается и используется в моей стране. В отличие от обычных форм, полости сложенных друг на друга литьевых форм распределены по двум или более слоям, расположенным внахлест, по существу объединяя несколько наборов форм.
Обычно, когда машины для литья под давлением используются с обычными формами, их объем впрыска и ход открытия формы используются только на 20–40% от их номинальной мощности, что не позволяет полностью использовать производительность машины. По сравнению с обычными формами, многоуровневые литьевые формы увеличивают силу зажима только на 5–10 %, но могут увеличить производительность на 90–95 %, что значительно улучшает использование оборудования и производительность при одновременном снижении затрат.
Многоярусные литьевые формы лучше всего подходят для формования больших, плоских деталей, деталей с мелкой-полостью, небольших-тонкостенных-деталей с несколькими полостями, а также деталей, требующих массового производства.
I. Рекомендации по проектированию многоярусных литьевых форм
Многоярусные литьевые формы, как новый тип технологии формования, постоянно совершенствуются, особенно с интеграцией технологии горячеканальных систем, что делает их сегодня передовой-технологией в разработке пластиковых форм. Традиционные теории проектирования пресс-форм больше не применимы к проектированию многослойных литьевых форм. Поэтому существует острая необходимость в разработке совершенно новой теории проектирования пресс-форм, которая могла бы служить руководством для проектирования многоуровневых литьевых форм. Ниже будут объяснены ключевые моменты проектирования многоуровневых литьевых форм.
1. Максимальный объем впрыска литьевой машины
В составных литьевых формах можно использовать как холодные, так и горячие каналы. При использовании холодного канала необходимо учитывать количество пластика, используемого для затвердевания в литниковой системе. При использовании горячеканального канала, который обеспечивает безвозвратное затвердевание, материал в пластине горячего литника и центральном главном сопле не влияет на требуемый объем впрыска в форму и его можно игнорировать. Таким образом, максимальный объем впрыска машины для литья под давлением должен определяться в каждом конкретном случае--индивидуально.
2. Давление впрыска литьевой машины.
Проверка давления впрыска в основном проверяет, может ли давление впрыска соответствовать требованиям формования. Для многоярусных литьевых форм, которые в основном отливают тонкостенные-пластмассовые детали с большими выступающими площадями и длинными путями потока, в процессе наполнения требуются более высокие давление и скорость впрыска. Формы для горячеканальных систем, благодаря своей технологии горячеканальных систем, могут лучше передавать давление впрыска по сравнению с формами для холодных литников, поэтому требуется более низкое давление впрыска. Однако из-за увеличенного пути потока и проектируемой площади для них требуется более высокое давление впрыска, чем для однослойных форм с холодными литниками. При проверке давления впрыска давление впрыска пластиковой детали следует определять на основе процесса литья под давлением различных пластмасс и анализа потока компьютерного моделирования, а затем сравнивать с номинальным давлением впрыска машины для литья под давлением.
3. Максимальная сила зажима термопластавтомата.
Полости многослойной литьевой формы расположены «спина-к-спине», что теоретически позволяет получить любое количество стопок на одной и той же машине для литья под давлением без увеличения силы зажима. Однако, поскольку центральное главное сопло и коллектор многослойной литьевой формы увеличивают канал потока, площадь проекции пластиковой детали плюс литниковой системы на разделяющую поверхность увеличивается. Кроме того, удлиненный желоб из-за штабелирования приводит к большей потере давления, чем обычная однослойная форма, что приводит к соответствующему увеличению давления впрыска и давления в полости. Поэтому усилие зажима увеличивается. При проверке силы зажима относительно безопасно увеличить ее на 10%-15% по сравнению с той же однослойной формой.
4. Ход открытия литьевой машины
Детали укладываются в литьевую форму и выбрасывают пластиковую деталь на двух уровнях. При проверке хода открытия для термопластавтоматов с гидравлическим-механическим зажимным механизмом толщину формы учитывать не нужно. Однако если многослойная литьевая форма имеет механизм бокового-разделения стержня-вытягивания, необходимо учитывать влияние расстояния вытягивания стержня-.
Если используется синхронный механизм открывания формы, такой как шестерня и рейка или кривошипный-шатун, открывающий форму с тем же передаточным числом, ход каждого слоя в сложенной литьевой форме не ограничивается высотой изделия. Ход открытия формы в N раз превышает максимальный ход открытия слоя в многослойной форме (N — количество слоев в сложенной литьевой форме).
5. Длина основного сопла
Центральное основное сопло не должно быть слишком длинным или слишком коротким. Это гарантирует, что при закрытии формы центральное главное сопло не превысит максимальное расстояние, на которое сопло литьевой машины может втягиваться или продвигаться по основанию машины. Поскольку центральное основное сопло перемещается вместе со средней частью формы во время разделения, следует убедиться, что центральное основное сопло остается в фиксированной секции формы после открытия формы, чтобы предотвратить попадание перелива из головки центрального главного сопла на стенку фиксированной полости формы.
6. Система ворот
В составных литьевых формах можно использовать либо обычную литниковую систему с литниками (т. е. литниковую систему с холодными литниками), либо литниковую систему с горячими литниками. Горячеканальные литниковые системы могут эффективно передавать давление впрыска, улучшая качество формования пластиковых деталей и облегчая автоматизированное производство. Однако у них есть определенные требования к типу используемого пластика, а горячеканальные системы дороги. При использовании систем с холодными литниками качество формования пластиковых деталей немного ниже, но обработка пресс-формы упрощается, что приводит к снижению затрат. Поэтому выбор воротной системы зависит от конкретных обстоятельств.
7. Система контроля температуры пресс-формы.
Температура пресс-формы является одним из важных факторов, влияющих на качество формования пластиковых деталей. При проектировании многоярусных литьевых форм важно обеспечить постоянный контроль температуры в каждой полости. В случае составных литьевых форм с горячими литниками, чтобы уменьшить потери тепла из-за теплопроводности, следует свести к минимуму площадь контакта между формой и пластиной с горячими литниками и установить соответствующие теплоизоляционные прокладки.
8. Механизм открытия формы.
Для обеспечения равномерной усадки пластиковых деталей время пребывания (время остывания) пластиковых деталей в каждой полости должно быть одинаковым. Таким образом, штабелированные литьевые формы должны обеспечивать одновременное открытие разделительных поверхностей каждой полости. Механизмы зубчатой и реечной передачи, а также механические рычажные механизмы обычно используются в качестве открывающих механизмов в многоуровневых литьевых формах. Первый предлагает лучшие технические характеристики и более экономичен, но второй обеспечивает большую гибкость. Гидравлическое-открытие формы облегчает контроль времени открытия, но конструкция становится крупнее.
9. Механизм извлечения из формы
Учитывая требование одинакового времени охлаждения, штабелированные литьевые формы должны выталкивать пластиковые детали из каждой полости одновременно. Этого можно добиться с помощью пружинных механизмов или механизмов распалубки с помощью воздуха-высокого давления.
II. Разработка и применение многоярусных литьевых форм в стране и за рубежом
Уже в декабре 1940 года компания KNOWLESER получила патент на многоярусные формы. Сегодняшние многослойные литьевые формы не только дешевле традиционных однослойных форм, но и повышают гибкость их применения. После десятилетий исследований и разработок многослойные литьевые формы претерпели изменения в результате структурных изменений, включая двухслойные литьевые формы с холодными литниками, двухслойные горячеканальные литьевые формы, 3- или 4-слойные многослойные литьевые формы, многослойные литьевые формы с прямоугольными литниками и многослойные ротационные литьевые формы.
1. Тенденции развития многоярусных литьевых форм за рубежом
Технология многослойных литьевых форм началась раньше и за рубежом является относительно развитой. К хорошо-известным компаниям, производящим многослойные литьевые формы, относятся Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha и Engel. В связи с быстрым развитием технологии горячеканальных систем за рубежом, технология многослойных литьевых форм для горячеканальных систем широко используется за рубежом. Кроме того, развитые страны находятся в авангарде новых технологий многоярусных литьевых форм, а недавно разработанная технология ротационных многоярусных литьевых форм расширила возможности применения многослойных литьевых форм.
В 1960-х и 70-х годах некоторые иностранные компании начали разработку многоярусных литьевых форм. Швейцарская компания Schottli была первой, кто разработал многоярусные литьевые формы для промышленного применения.
В 1980 году Джонсон Т. из Германии разработал двухслойную литьевую форму с холодными литниками. Эта форма состояла из подвижной секции формы, неподвижной секции формы и промежуточной секции. Промежуточная секция по существу являлась продолжением основной полозья с ответвленными полозьями и двумя отдельными полостными пластинами. Механизмы выталкивания были установлены как в подвижной, так и в неподвижной секциях формы, используя механические, гидравлические или пневматические методы для выталкивания пластиковой детали.
В 1989 году Д. Генер и Висбаден-Делькхайм разработали двухслойную горячеканальную форму для литья под давлением. Он также состоял из подвижной секции формы, неподвижной секции формы и промежуточной секции. Промежуточная секция включала горячеканальный канал, горячие сопла для подачи материала в полости и две полые тарелки для готового продукта.
В 1991 году Розема Х. из Tradesco Die & Mold разработала четырех-форму для литья под давлением, сложенную друг на друга. Эта форма, созданная на основе горячеканальной двухслойной литьевой формы, расширила горячеканальную форму и добавила промежуточную секцию, увеличив количество формовочных слоев до четырех, тем самым увеличив производительность в четыре раза.
В 1992 году Хироо Касуи и Мотоо Ямамото из Японии изобрели горячеканальную литьевую форму с асимметрично расположенными горячими соплами. Однако разумная конструкция литника может контролировать поток расплава внутри полости формы для достижения равновесия.
2. Динамика развития многоярусных литьевых форм в Китае
Технология многослойных литьевых форм была внедрена в литейную промышленность моей страны лишь постепенно, в конце 1980-х годов. Таким образом, технология литья под давлением в моей стране началась относительно поздно, и доля горячеканальных литьевых форм, используемых в производстве, невелика. Существует определенный разрыв в конструкции и применении по сравнению с передовыми зарубежными технологиями многоядерных пресс-форм, а в некоторых технических областях (например, литьевых пресс-форм с ротационным штабелем) Китай все еще остается «чистым листом». Поэтому, столкнувшись с жесткой рыночной конкуренцией, моя страна должна быстро улучшить свою технологию литья под давлением, чтобы получить инициативу на международном рынке и обеспечить выживание своих предприятий.
В 1990 году Ли Шузан из Пекинского завода пластмасс №. 13 предложил конструктивную конструкцию литьевой формы с двойной-полостью и боковой-загрузкой. Эта форма уменьшает количество поверхностей разделения формы по сравнению с точечной-подачей через литник, что облегчает последовательное открытие формы. Однако он ненадежен при формовании глубоких полостей или деталей, требующих значительного усилия выемки из формы.
В 1992 году Бу Цзяньсинь из Школы легкой промышленности Чанчжоу представил двух-литьевую форму с использованием как боковой-задвижки, так и точечной-подачи. В верхней полости используется боковая-подача, а в нижней полости – точечная-подача. Последовательное разделение достигается с помощью ограничительных крючков и ограничительных пластин, позволяющих формовать разные виды пластиковых деталей.
В 1995 году И Цин разработал специальную двухгнездную литьевую форму с двух-основными направляющими. Основная направляющая первой-ступени имеет потайную канавку вверху. Подвижная плита формы приводит в движение выталкивающую пластину неподвижной формы, выталкивая пластиковую деталь посредством цепной передачи. К его недостаткам относятся необходимость удлинения сопла термопластавтомата до неподвижной формы для впрыскивания втулки главного полозья, а также громоздкая литниковая система.
В 1997 году Ли Шу и Чуан Чэнчжи разработали двухслойную горячеканальную литьевую форму для производства автомобильных уплотнительных полос для дверей и окон. Эта форма обходила центр и переносила расплавленный пластик с края формы на направляющую пластину. Пресс-форма могла отливать два комплекта пластиковых деталей за один цикл впрыска, каждый комплект содержал четыре уплотнительные ленты (переднюю, заднюю, левую и правую). Восемь уплотнительных полос, использованных на двух автомобилях, можно было отформовать за одну операцию.
В 1999 году Ван Юэсин из Zhejiang Weixing Group разработал высокоэффективную двухслойную литьевую форму-полу-типа. В нем использовалась пара половинных-ползунков, что привело к упрощению конструкции пресс-формы, снижению производственных затрат, удвоению количества полостей, сокращению циклов литья под давлением и повышению эффективности производства.
В 2000 году Фэн Сяочжун и др. представила двухслойную литьевую форму с погружным затвором для стеклянных крышек для спиртных напитков. Эта форма позволяет отделять внутри-каждый слой пластиковых деталей от затвердевшего материала полозья, а разделяющие поверхности каждого слоя можно выталкивать одновременно. Это упрощает конструкцию пресс-формы, снижает требования к расстоянию разъема и облегчает автоматизированное производство. Однако он требует высокой надежности остающихся в форме пластиковых деталей и глубоко утопленной втулки главной полозья. В 2003 году Ян Ялинь и Хуан Сяоянь разработали многослойную литьевую форму с горячеканальными литниками с прямым-углом. Эта форма изменила положение ворот, разместив их посередине под прямым углом к направлению открытия формы. Хотя требовалась машина для литья под давлением с прямым-углом, она устранила необходимость в удлинителе горячего литника, сократив расстояние, которое расплавленный пластик проходит от форсунки до коллектора, и упростив конструкцию.
В 2004 году Чэнь Цзяньлин, Лю Тинхуа и другие разработали многослойную форму с горячими литниками для упаковочных коробок для компакт-дисков. Используя тяги с фиксированным-расстоянием для последовательного открытия формы, он отличается компактной конструкцией, превосходной экономичностью, меньшим трудозатратами, значительно улучшенной эффективностью и гарантированным качеством продукции.
В 2007 году Шэнь Хунлей и другие разработали сложенную пресс-форму для держателей компакт-дисков с горячеканальными каналами. В этой форме используется двухслойная-конструкция с горячими литниками, в которой используются шестерни, стойки и гидравлические цилиндры для последовательного открытия формы и извлечения деталей. Производимые детали соответствуют требованиям по размерам и внешнему виду, что значительно повышает эффективность производства и значительно снижает производственные затраты и процент брака.
В 2008 году Ван Чжэньбао и др. применила технологию CAE для проектирования многоярусных литьевых форм. Используя программное обеспечение для анализа Moldflow, они динамически смоделировали процесс формования многослойной формы панели кондиционера, анализируя процессы наполнения пластиком, давления удержания и охлаждения. Они проанализировали основные факторы, влияющие на процесс формования, и оптимизировали параметры процесса.
III. Заключение
Использование многоуровневых литьевых форм, особенно многослойных литьевых форм с горячими литниками, позволяет в полной мере использовать возможности термопластавтоматов, сэкономить рабочую силу и ресурсы оборудования, а также значительно повысить эффективность производства. Хотя составные литьевые формы требуют более высоких затрат на проектирование и производство, улучшения в следующих областях могут значительно снизить затраты на пресс-формы и расширить диапазон их применения:
1. Улучшить теорию проектирования многоярусных литьевых форм и сократить цикл исследований и разработок;
2. Продлить срок службы основных компонентов (таких как нагревательные элементы и элементы контроля температуры);
3. Сделать многоуровневые литьевые формы совместимыми с обычным оборудованием для литья под давлением;
4. Использование технологий CAD/CAE/CAM для проектирования, анализа и производства для оптимизации конструкции пресс-формы;
5. Стандартизировать и коммерциализировать общие детали многоярусных литьевых форм;
6. Улучшить возможности передачи давления, чтобы сделать их пригодными для производства толстостенных пластиковых деталей;
7. Оптимизировать параметры процесса пакетного литья под давлением;
8. Достичь полной автоматизации многоуровневого литья под давлением.
