結(jié)構(gòu)

熱流道系統(tǒng)一般由熱噴嘴、分流板、溫控箱和附件等幾部分組成。熱噴嘴一般包括兩種：開放式熱噴嘴和針閥式熱噴嘴。由于熱噴嘴形式直接決定熱流道系統(tǒng)選用和模具的制造，因而常相應(yīng)的將熱流道系統(tǒng)分成開放式熱流道系統(tǒng)和針閥式熱流道系統(tǒng)。分流板在一模多腔或者多點進料、單點進料但料位偏置時采用。材料通常采用P20或H13。分流板一般分為標準和非標準兩大類，其結(jié)構(gòu)形式主要由型腔在模具上的分布情況、噴嘴排列及澆口位置來決定。溫控箱包括主機、電纜、連接器和接線公母插座等。熱流道附件通常包括：加熱器和熱電偶、流道密封圈、接插件及接線盒等。

 

系統(tǒng)分類

一般說來，熱流道系統(tǒng)分為單頭熱流道系統(tǒng)、多頭熱流道系統(tǒng)以及閥澆口熱流道系統(tǒng)。單頭熱流道系統(tǒng)主要由單個噴嘴、噴嘴頭、噴嘴連接板、溫控系統(tǒng)等組成。

單頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較簡單。將熔融狀態(tài)塑料由注塑機注入噴嘴連接板，經(jīng)噴嘴到達噴嘴頭后，注入型腔。需要控制尺寸d、D、L和通過調(diào)整噴嘴連接板的厚度尺寸，使定模固定板壓緊噴嘴連接板的端面，控制噴嘴的軸向位移，或者直接利用注塑機噴嘴頂住噴嘴連接板的端面，也可達到同樣目的。在定模固定板的合適位置設(shè)置一條引線槽，讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接。

多頭熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。熔融狀塑料由注塑機注入噴嘴連接板，經(jīng)熱流道板流向噴嘴后到達噴嘴頭，然后注入型腔。熱流道系統(tǒng)的噴嘴與定模板有徑向尺寸D1配合要求和軸向尺寸限位要求。噴嘴頭與定模鑲塊有徑向尺寸d配合要求，保證熔融狀態(tài)的塑料不溢流到非型腔部位，并要求定模鑲塊的硬度淬硬50HRC左右。分型面到熱噴嘴軸向定位面之間的距離L必須嚴格控制，該尺寸應(yīng)根據(jù)常溫狀態(tài)下噴嘴的實際距離L'加上模具正常工作溫度下噴嘴的實際延伸量ΔL確定。為了保證噴嘴與熱流道板貼合可靠，不使熱流道板產(chǎn)生變形，在噴嘴的頂部上方設(shè)有調(diào)整墊，該調(diào)整墊與噴嘴自身的軸向定位面一起限制了噴嘴在軸向的移動，且有效地控制了熱流道板可能產(chǎn)生的變形。在常溫狀態(tài)下，調(diào)整墊與熱流道板和定模固定板之間控制0.025mm 間隙以便模具受熱后，在工作溫度狀態(tài)時調(diào)整墊恰好壓緊。熱流道系統(tǒng)的定位座和定位銷一起控制了熱流道板在模具中的位置。定位座與定模板有徑向尺寸D2配合要求，而且深度h必須控制準確，定位座的軸向起著支承熱流道板的作用，直接承受注射機的注射壓力。定位銷與熱流道板固定板有配合要求。熱流道板與模板之間必須留有足夠的空隙，以便包裹隔熱材料。熱流道板和固定板必須設(shè)有足夠的布線槽，讓電源線從模具內(nèi)引出與安裝在模具上的接線座連接。噴嘴連接板與定模固定板之間有徑向尺寸D1配合要求，以便注塑機的注射頭與模具上的噴嘴連接板配合良好。在熱流道板附近，將定模板、熱流道板固定板、定模固定板用螺釘連接起來，增強熱流道板的剛性。

閥澆口熱流道系統(tǒng)塑料模具結(jié)構(gòu)最復(fù)雜。它與普通多頭熱流道系統(tǒng)塑料模具有相同的結(jié)構(gòu)，另外還多了一套閥針傳動裝置控制閥針的開、閉運動。該傳動裝置相當于一只液壓油缸，利用注射機的液壓裝置與模具連接，形成液壓回路，實現(xiàn)閥針的開、閉運動，控制熔融狀態(tài)塑料注入型腔。

 

設(shè)計程序

第一，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)和使用要求，確定進料口位置。只要塑件結(jié)構(gòu)允許，在定模鑲塊內(nèi)噴嘴和噴嘴頭不與成型結(jié)構(gòu)干涉，熱流道系統(tǒng)的進料口可放置在塑件的任何位置上。常規(guī)塑件注射成形的進料口位置通常根據(jù)經(jīng)驗選擇。對于大而復(fù)雜的異型塑件，注射成形的進料口位置可運用計算機輔助分析（CAE）模擬熔融狀塑料在型腔內(nèi)的流動情況，分析模具各部位的冷卻效果，確定比較理想的進料口位置。

第二，確定熱流道系統(tǒng)的噴嘴頭形式。塑件材料和產(chǎn)品的使用特性是選擇噴嘴頭形式的關(guān)鍵因素，塑件的生產(chǎn)批量和模具的制造成本也是選擇噴嘴頭形式的重要因素。

第三，根據(jù)塑件的生產(chǎn)批量和注射設(shè)備的噸位大小，確定每模的腔數(shù)。

第四，由已確定的進料口位置和每模的腔數(shù)確定噴嘴的個數(shù)。如果成形某一產(chǎn)品，選擇一模一件一個進料口，則只要一個噴嘴，即選用單頭熱流道系統(tǒng)；如果成形某一產(chǎn)品，選擇一模多腔或一模一腔二個以上進料口，則就要多個噴嘴，即選用多頭熱流道系統(tǒng)，但對有橫流道的模具結(jié)構(gòu)除外。

第五，根據(jù)塑件重量和噴嘴個數(shù)，確定噴嘴徑向尺寸的大小。相同形式的噴嘴有多個尺寸系列，分別滿足不同重量范圍內(nèi)的塑件成形要求。

第六，根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)確定模具結(jié)構(gòu)尺寸，再根據(jù)定模鑲塊和定模板的厚度尺寸選擇噴嘴標準長度系列尺寸，最后修整定模板的厚度尺寸及其他與熱流道系統(tǒng)相關(guān)的尺寸。

第七，根據(jù)熱流道板的形狀確定熱流道固定板的形狀，在其板上布置電源線引線槽，并在熱流道板、噴嘴、噴嘴頭附近設(shè)計足夠的冷卻水環(huán)路。

第八，完成熱流道系統(tǒng)塑料模具的設(shè)計圖繪制。

第九，成熟的熱流道系統(tǒng)，必須考慮到熱流道系統(tǒng)與塑料模具的配合程度，即熱半模的設(shè)計。熱半模是指專業(yè)化熱流道廠家為客戶加工的精密熱流道系統(tǒng)，具有維修簡單方便，配合精度高，加工快捷等特點.. 降低注塑壓力和鎖模力。

 

設(shè)計概念

熱流道一個重要的步驟是熱流道的設(shè)計概念。一個詳細的設(shè)計概念，包括歧管和壓板，它們將成為模具審核中的一個重要部分。

歧管用于保證讓熔液通道能夠以最有效的方式進行布置。在理想的情況下，熔液通道采用對稱方式設(shè)計，所有下行流道的流動長度與轉(zhuǎn)彎數(shù)量都是一致的。在采用多型腔模具或非對稱式模具的情況下，熔液通道可能包括人造長度和轉(zhuǎn)彎點，以便能夠適當?shù)仄胶膺@個系統(tǒng)。這種概念對設(shè)計人員和熱流道設(shè)計人員均有所幫助，可以保證最佳的岐管設(shè)計。

在一個需要3個注入口的零件上，為了控制零件上的接縫線，就要解決塑料流量平衡的問題。通過一個詳細的岐管設(shè)計，可以評價流量的平衡和岐管的布置，保證下行流道能夠滿足客戶模具基座的需要。最后的結(jié)果是將單一的直接注入口和單型腔模具上兩個從熱到冷的注入口組合在一起（圖3）。

此外，還要采用壓板技術(shù)，保證能夠設(shè)計出客戶要求的閉合高度和關(guān)鍵特點。由于在噴嘴中包括熱流道噴嘴，模具設(shè)計人員還要確認注入口的接近處和冷卻是否能滿足熱流道制造商的要求。

對熱流道評價的主要因素包括：流量平衡和岐管熱分布的情況；通道尺寸；高壓應(yīng)用領(lǐng)域中的岐管材料強度；注入口的尺寸；冷卻和注入口的接近；能夠承受研磨性和腐蝕性樹脂的成分。

熱流道是一種復(fù)雜而具有一定優(yōu)越性的模具零件。在模具生產(chǎn)項目中，CAE計算機輔助工程分析、樹脂試驗和設(shè)計概念等，都可以由熱流道供貨商來完成。在一個項目的初期，如果讓熱流道供貨商共同參與工作，那么的設(shè)計人員就能夠進一步優(yōu)化最終產(chǎn)品。

 

發(fā)展方向

當前，國內(nèi)外熱流道模具的主要發(fā)展趨勢可歸納為以下幾個方面。

元件的小型化，以實現(xiàn)小型制品的一模多腔和大型制品多澆口充模。通過縮小噴嘴空間，可在模具上配置更多型腔，提高制品的產(chǎn)量和注射機的利用率。在90年代，Master公司開發(fā)的噴嘴最小可至15.875mm；Husky公司開發(fā)的多澆口噴嘴，每個噴嘴有4個澆口，澆口距可近至9.067mm；Osco公司開發(fā)的組合復(fù)式噴嘴，每個噴嘴有12個澆口探針，可用于48腔模具的成型。MoldMaters公司針對小型制件的空間限制，在2001年開發(fā)了用于小制件的噴嘴，含整體加熱器、針尖和熔體通道，體積直徑小于9mm，澆口距僅為10mm，可成型重量為1~30g 的制品；協(xié)力熱流道公司開發(fā)的迷你型熱流道系統(tǒng)，澆口距可近到8.00mm，尤其適用于電子類較小的產(chǎn)品。

當前，用戶要求模具設(shè)計和制造周期越來越短，將熱流道元件標準化不僅有利于減少設(shè)計工作的重復(fù)和降低模具的造價，并且十分便于對易損零部件的更換和維修。據(jù)報道，Polyshot公司已開發(fā)出快換熱流道模具系統(tǒng)，尤其適于注射壓力為70kN的小型注射機。Husky、Presto 和Moldmasters等公司的噴嘴、閥桿和分流板都作為標準型便于快速更換和交付模具，國外只需4 周即可交付模具，在國內(nèi)制作模具最快2周即可交付熱流道模具。

熱流道模具設(shè)計整體可靠性提高。如今國內(nèi)外各大模具公司對熱流道板的設(shè)計和熱噴嘴相連接部分的壓力分布、溫度分布、密封等問題的研究開發(fā)極為重視。疊層熱流道注射模的開發(fā)和利用也是一個熱點。疊式模具可有效增加型腔數(shù)量，而對注射機合模力的要求只需增加10%~15%。疊式熱流道模具在國外一些發(fā)達國家已用于工業(yè)化.疊式熱流道模具在國內(nèi)的注塑行業(yè)已得到廣泛應(yīng)用，如一次性餐具，瓶蓋，瓶蓋防盜扣及提手等小件大批量產(chǎn)品.如國內(nèi)的協(xié)力熱流道公司在疊式熱流道的設(shè)計制作及使用方面積累了豐富的經(jīng)驗.

改善熱流道元件材料的目的在于提高噴嘴和熱流道的耐磨性和用于敏感材料成型。如使用鉬鈦等韌性合金材料制造噴嘴，以金屬粉末注射成型經(jīng)燒結(jié)制成熱流道元件已成為可能。

開發(fā)精確的溫控系統(tǒng)。在熱流道模具模塑中，開發(fā)更精密的溫控裝置，控制熱流道板和澆口中的熔融樹脂的溫度是防止樹脂過熱降解和產(chǎn)品性能降低的有效措施。

將熱流道用于共注。通過支管和熱噴嘴元件的有效組合設(shè)計可使共注成型與熱流道技術(shù)相結(jié)合，由此成型3層、5層甚至更多層的復(fù)合塑料制品。例如Kortec公司開發(fā)出了熔體輸送系統(tǒng)和共注噴嘴；Incoe 公司的多出口、多模腔共注支管生產(chǎn)線能用于多材料多組分共注射。

 

組成

盡管世界上有許多熱流道生產(chǎn)廠商和多種熱流道產(chǎn)品系列，但一個典型的熱流道系統(tǒng)均由如下幾大部分組成：

1．主分流板（MANIFOLD）

2． 噴嘴 （NOZZLE）

3． 溫度控制器

4． 輔助零件

將在以后系列文章深入討論這些零件的種類與應(yīng)用。

 

技術(shù)關(guān)鍵

一個成功的熱流道模具應(yīng)用項目需要多個環(huán)節(jié)予以保障。其中最重要的有兩個技術(shù)因素。一是塑料溫度的控制，二是塑料流動的控制。

1．塑料溫度的控制

在熱流道模具應(yīng)用中塑料溫度的控制極為重要。許多生產(chǎn)過程中出現(xiàn)的加工及產(chǎn)品質(zhì)量

問題直接來源于熱流道系統(tǒng)溫度控制的不好。如使用熱針式澆口方法注塑成型時產(chǎn)品澆口質(zhì)量差問題，閥式澆口方法成型時閥針關(guān)閉困難問題，多型腔模具中的零件填充時間及質(zhì)量不一致問題等。如果可能應(yīng)盡量選擇具備多區(qū)域分別控溫的熱流道系統(tǒng)，以增加使用的靈活性及應(yīng)變能力。

2．塑料流動的控制

塑料在熱流道系統(tǒng)中要流動平衡。澆口要同時打開使塑料同步填充各型腔。對于零件重量相差懸殊的FAMILY　MOLD要進行澆道尺寸設(shè)計平衡。否則就會出現(xiàn)有的零件充模保壓不夠，有的零件卻充模保壓過度，飛邊過大質(zhì)量差等問題。熱流道澆道尺寸設(shè)計要合理。尺寸太小充模壓力損失過大。尺寸太大則熱流道體積過大，塑料在熱流道系統(tǒng)中停留時間過長， 損壞材料性能而導(dǎo)致零件成型后不能滿足使用要求。世界上已經(jīng)有專門幫助用戶進行最佳流道設(shè)計的CAE軟件如MOLDCAE。

 

應(yīng)用范圍

1．塑料材料種類

熱流道模具已被成功地用于加工各種塑料材料。如PP，PE，PS，ABS，PBT，PA，PSU，PC，POM，LCP，PVC，PET，PMMA，PEI，ABS/PC等。任何可以用冷流道模具加工的塑料材料都可以用熱流道模具加工。

2．零件尺寸與重量

用熱流道模具制造的零件最小的在0.1克以下。最大的在30公斤以上。應(yīng)用極為廣泛靈活。

3．工業(yè)領(lǐng)域

熱流道模具在電子，汽車，醫(yī)療，日用品，玩具，包裝，建筑，辦公設(shè)備等各工業(yè)部門都得到廣泛應(yīng)用。

 

生產(chǎn)簡況

在世界上工業(yè)較為發(fā)達的國家和地區(qū)熱流道模具生產(chǎn)極為活躍。熱流道模具比例不斷提高。許多10人以下的小模具廠都進行熱流道模具的生產(chǎn)。從總體上講北美，歐洲使用熱流道技術(shù)時間較久，經(jīng)驗較多水平較高。在亞洲，除日本外，新加坡，南韓，臺灣，香港處于領(lǐng)先地位。北美，歐洲雖然模具制造水平較高，但價格較高交貨期較長。相比之下，亞洲的熱流道模具制造商在價格與交貨期上更具競爭性。而中國的熱流道模具尚處于起步階段，但是正在快速增長，比例不斷提高。

漏料處理編輯

部分的漏料情況，并不是因為系統(tǒng)設(shè)計不良，而是由于未按照設(shè)計參數(shù)操作。漏料通常發(fā)生在熱嘴和分流板間的密封處。根據(jù)一般熱流道的設(shè)計規(guī)范，熱咀處都有一個鋼性邊緣，確保熱嘴組件的高度小于熱流道板上的實際槽深。設(shè)計這個尺寸差（通常稱為冷間隙）的目的，在于當系統(tǒng)處于操作溫度時，避免熱膨脹導(dǎo)致部件損壞。

1、熱嘴背部固定在分流板上；將熱嘴固定在分流板上的高溫螺栓，可以防止冷卻條件下的泄漏。這種系統(tǒng)仍然需要冷間隙，因為鋼性邊緣在常溫下需要一定的膨脹空間。盡管這種方法可以主動防止熱嘴到分流板的泄漏，但卻無法防止過熱條件下部件的熱膨脹。

2、通過螺栓固定在分流板上的熱嘴與分流板一起運動。這種設(shè)計對熱嘴有最小長度要求，對模腔間距也有限制。是既經(jīng)濟又有效的防止熱嘴與分流板間泄漏的方式，適用于模腔數(shù)較少的系統(tǒng)。

3、熱嘴邊緣采用彈性而非鋼性設(shè)計，彈性邊緣在冷卻條件下提供預(yù)載，并防止系統(tǒng)損壞。如果意外加熱過度，它還可以吸收熱膨脹，使操作范圍擴大到±110℃。