Gli stampi a iniezione impilati sono un nuovo tipo di stampo a iniezione altamente efficiente, veloce e a risparmio energetico-e vengono gradualmente promossi e utilizzati nel mio paese. A differenza degli stampi convenzionali, le cavità degli stampi ad iniezione impilati sono distribuite su due o più strati, disposti in modo sovrapposto, sostanzialmente combinando più set di stampi.
In genere, quando le macchine per lo stampaggio a iniezione vengono utilizzate con stampi convenzionali, il volume di iniezione e la corsa di apertura dello stampo vengono utilizzati solo al 20%-40% della loro capacità nominale, non riuscendo a sfruttare appieno le prestazioni della macchina. Rispetto agli stampi convenzionali, gli stampi a iniezione sovrapposti aumentano la forza di chiusura solo del 5%-10%, ma possono aumentare la produzione del 90%-95%, migliorando significativamente l'utilizzo delle attrezzature e la produttività riducendo al tempo stesso i costi.
Gli stampi a iniezione impilati sono più adatti per lo stampaggio di parti piatte e di grandi dimensioni, parti di gusci con cavità-poche profonde, parti piccole con pareti-sottili a più-cavità e parti che richiedono una produzione di massa.
I. Considerazioni sulla progettazione per stampi a iniezione impilati
Gli stampi a iniezione impilati, in quanto nuovo tipo di tecnologia degli stampi, sono stati sottoposti a un continuo sviluppo, in particolare con l'integrazione della tecnologia dei canali caldi, rendendoli una tecnologia-all'avanguardia nello sviluppo degli stampi in plastica odierni. Le teorie tradizionali sulla progettazione degli stampi non sono più applicabili alla progettazione di stampi a iniezione sovrapposti. Pertanto, esiste l’urgente necessità di sviluppare una teoria di progettazione degli stampi completamente nuova per guidare la progettazione degli stampi a iniezione impilati. Di seguito verranno spiegati i punti chiave della progettazione degli stampi a iniezione impilati.
1. Volume massimo di iniezione della macchina per lo stampaggio a iniezione
Gli stampi a iniezione impilati possono utilizzare canali freddi o canali caldi. Quando si utilizza un canale freddo, è necessario considerare la quantità di plastica utilizzata per la solidificazione nel sistema di colata. Quando si utilizza un canale caldo, che raggiunge una produzione di solidificazione senza ritorno-, il materiale nella piastra del canale caldo e nell'ugello principale centrale non influisce sul volume di iniezione richiesto dello stampo e può essere ignorato. Pertanto, il volume massimo di iniezione della macchina per lo stampaggio a iniezione deve essere determinato caso-per-caso.
2. Pressione di iniezione della macchina per lo stampaggio a iniezione
La verifica della pressione di iniezione controlla principalmente se la pressione di iniezione può soddisfare i requisiti di stampaggio. Per gli stampi a iniezione impilati, che stampano principalmente parti in plastica a pareti sottili-con ampie aree sporgenti e percorsi di flusso lunghi, durante il processo di riempimento sono necessarie una pressione e una velocità di iniezione più elevate. Gli stampi a canale caldo, grazie alla loro tecnologia a canale caldo, possono trasmettere meglio la pressione di iniezione rispetto agli stampi a canale freddo, richiedendo quindi una pressione di iniezione inferiore. Tuttavia, a causa del percorso del flusso e dell'area sporgente maggiori, richiedono una pressione di iniezione più elevata rispetto agli stampi a canale freddo a strato singolo-. Quando si verifica la pressione di iniezione, la pressione di iniezione della parte in plastica deve essere determinata in base al processo di stampaggio a iniezione di varie plastiche e all'analisi del flusso di simulazione al computer, quindi confrontata con la pressione di iniezione nominale della macchina per lo stampaggio a iniezione.
3. Forza di serraggio massima della macchina per lo stampaggio a iniezione
Le cavità di uno stampo a iniezione impilato sono disposte "schiena-a-schiena", consentendo teoricamente di ottenere un numero qualsiasi di pile sulla stessa macchina per lo stampaggio a iniezione senza aumentare la forza di chiusura. Tuttavia, poiché l'ugello principale centrale e il collettore di uno stampo a iniezione sovrapposto aumentano il canale di flusso, l'area proiettata della parte in plastica più il sistema di iniezione sulla superficie di separazione è maggiore. Inoltre, il canale allungato dovuto all'impilamento determina una maggiore perdita di pressione rispetto a uno stampo convenzionale a strato singolo-, portando a un corrispondente aumento della pressione di iniezione e della pressione nella cavità. Pertanto, la forza di serraggio aumenta. Quando si verifica la forza di bloccaggio, aumentarla del 10%-15% rispetto allo stesso stampo a strato singolo è relativamente sicuro.
4. Corsa di apertura della macchina per stampaggio a iniezione
Parte degli stampi a iniezione impilati ed espulsione della parte in plastica su due livelli. Quando si verifica la corsa di apertura, per le macchine per stampaggio a iniezione che utilizzano un meccanismo di bloccaggio idraulico-meccanico, non è necessario considerare lo spessore dello stampo. Tuttavia, quando lo stampo a iniezione impilato è dotato di un meccanismo di estrazione del nucleo con separazione laterale-del nucleo-, è necessario considerare l'influenza della distanza di estrazione del nucleo-.
Se viene utilizzato un meccanismo di apertura dello stampo sincrono, ad esempio un dispositivo di apertura dello stampo con ingranaggio e cremagliera o manovella-con biella con lo stesso rapporto di trasmissione, la corsa di ciascuno strato in uno stampo a iniezione impilato non è limitata dall'altezza del prodotto. La corsa di apertura dello stampo è N volte la corsa di apertura massima dello strato nello stampo multistrato- (N è il numero di strati nello stampo a iniezione impilati).
5. Lunghezza dell'ugello principale
L'ugello principale centrale non dovrebbe essere né troppo lungo né troppo corto. Ciò garantisce che quando lo stampo si chiude, l'ugello principale centrale non supererà la distanza massima che l'ugello della macchina per stampaggio a iniezione può ritrarre o avanzare sulla base della macchina. Poiché l'ugello principale centrale si muove insieme alla parte centrale dello stampo durante la separazione, è necessario assicurarsi che l'ugello principale centrale rimanga nella sezione fissa dello stampo dopo l'apertura dello stampo per evitare che il traboccamento dalla testa dell'ugello principale centrale goccioli sulla parete della cavità fissa dello stampo.
6. Sistema di accesso
Gli stampi a iniezione impilati possono utilizzare un sistema di colata del canale convenzionale (ovvero un sistema di colata del canale freddo) o un sistema di colata del canale caldo. I sistemi di colata dei canali caldi possono trasferire efficacemente la pressione di iniezione, migliorando la qualità di stampaggio delle parti in plastica e facilitando la produzione automatizzata. Tuttavia, hanno determinati requisiti riguardo al tipo di plastica utilizzata e i sistemi a canali caldi sono costosi. Quando si utilizzano sistemi a canale freddo, la qualità di stampaggio delle parti in plastica è leggermente inferiore, ma la lavorazione dello stampo è più semplice, con conseguente riduzione dei costi. Pertanto, la scelta del sistema di accesso dipende dalle circostanze specifiche.
7. Sistema di controllo della temperatura dello stampo
La temperatura dello stampo è uno dei fattori importanti che influenzano la qualità dello stampaggio delle parti in plastica. Nella progettazione di stampi a iniezione impilati, è essenziale garantire un controllo costante della temperatura in ciascuna cavità. Per gli stampi a iniezione a canale caldo impilati, per ridurre la perdita di calore dovuta alla conduzione del calore, l'area di contatto tra lo stampo e la piastra del canale caldo deve essere ridotta al minimo e devono essere installati idonei cuscinetti isolanti termici.
8. Meccanismo di apertura dello stampo
Per garantire un ritiro uniforme delle parti in plastica, il tempo di permanenza (tempo di raffreddamento) delle parti in plastica in ciascuna cavità dovrebbe essere uguale. Pertanto, gli stampi a iniezione impilati devono garantire che le superfici di divisione di ciascuna cavità si aprano simultaneamente. I meccanismi di trasmissione a ingranaggi e cremagliere e i meccanismi di collegamento meccanico sono comunemente usati come meccanismi di apertura negli stampi a iniezione impilati. Il primo offre migliori prestazioni tecniche ed è più economico, ma il secondo offre una maggiore flessibilità. L'apertura dello stampo assistita idraulicamente-rende più semplice il controllo del tempo di apertura, ma la struttura è più grande.
9. Meccanismo di sformatura
In base al requisito di pari tempo di raffreddamento, gli stampi a iniezione impilati dovrebbero espellere simultaneamente le parti in plastica in ciascuna cavità. I meccanismi di sformatura ad aria a molla o ad alta-pressione possono raggiungere questo obiettivo.
II. Sviluppo e applicazione di stampi a iniezione impilati in patria e all'estero
Già nel dicembre 1940 KNOWLESER ottenne il brevetto per stampi sovrapposti. Gli stampi a iniezione impilati di oggi non solo sono più economici dei tradizionali stampi a strato singolo-, ma aumentano anche la flessibilità della loro applicazione. Dopo decenni di ricerca e sviluppo, gli stampi a iniezione impilati si sono evoluti attraverso cambiamenti strutturali, tra cui stampi a iniezione a canale freddo a doppio-strato, stampi a iniezione a canale caldo a doppio-strato, stampi a iniezione impilati a 3-strato o a 4 strati, stampi a iniezione impilati a canale caldo con cancello ad angolo retto e stampi a iniezione impilati rotanti.
1. Tendenze di sviluppo degli stampi a iniezione stacked all'estero
La tecnologia degli stampi a iniezione impilati è iniziata prima ed è relativamente matura all’estero. Tra le aziende-note di stampi a iniezione impilati figurano Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha ed Engel. A causa del rapido sviluppo della tecnologia dei canali caldi all'estero, la tecnologia degli stampi a iniezione sovrapposti a canali caldi è ampiamente utilizzata all'estero. Inoltre, i paesi sviluppati sono in prima linea nelle nuove tecnologie di stampi a iniezione impilati e la tecnologia degli stampi a iniezione rotativi impilati recentemente sviluppata ha ampliato le capacità applicative degli stampi a iniezione impilati.
Negli anni '60 e '70 alcune aziende straniere iniziarono a sviluppare stampi a iniezione sovrapposti. L'azienda svizzera Schottli è stata la prima a sviluppare stampi a iniezione sovrapposti per applicazioni industriali.
Nel 1980, il tedesco Johnson T. progettò uno stampo a iniezione a doppio strato a canale freddo. Questo stampo era costituito da una sezione mobile, una sezione fissa e una sezione intermedia. La sezione intermedia era essenzialmente una continuazione del canale principale, con canali secondari e due piastre cavità separate. Sono stati installati meccanismi di espulsione sia nella sezione mobile che in quella fissa dello stampo, utilizzando metodi meccanici, idraulici o pneumatici per espellere la parte in plastica.
Nel 1989, D. Gener e Wiesbaden-Delkheim hanno progettato uno stampo a iniezione a doppio strato- a canale caldo. Consisteva inoltre in una sezione dello stampo mobile, una sezione dello stampo fissa e una sezione intermedia. La sezione intermedia comprendeva il canale caldo, gli ugelli caldi per l'alimentazione del materiale nelle cavità e due piastre cavità per il prodotto finito.
Nel 1991, Rozema H. di Tradesco Die & Mold ha progettato uno stampo a iniezione impilato a quattro-strati. Questo stampo, basato sullo stampo a iniezione a canale caldo a doppio-strato, ha esteso il canale caldo e ha aggiunto una sezione intermedia, espandendo il numero di strati di stampaggio a quattro, aumentando così la produttività di quattro volte.
Nel 1992, Hiroo Kasui e Motoo Yamamoto del Giappone hanno inventato uno stampo per iniezione a canale caldo con ugelli caldi distribuiti asimmetricamente. Tuttavia, una progettazione ragionevole del canale può controllare il flusso del materiale fuso all'interno della cavità dello stampo per raggiungere l'equilibrio.
2. Dinamiche di sviluppo degli stampi a iniezione in pila in Cina
La tecnologia degli stampi a iniezione a stack è stata introdotta solo gradualmente nel settore degli stampi del mio paese alla fine degli anni '80. Pertanto, la tecnologia degli stampi a iniezione a canale caldo nel mio paese è iniziata relativamente tardi e la percentuale di stampi a iniezione a canale caldo utilizzati nella produzione è ridotta. Esiste un certo divario nella progettazione e nell’applicazione rispetto alla tecnologia avanzata dello stampo impilabile straniero e in alcune aree tecniche (come gli stampi a iniezione rotativi) la Cina è ancora una tabula rasa. Pertanto, di fronte ad una feroce concorrenza di mercato, il mio paese deve migliorare rapidamente la propria tecnologia di stampaggio a iniezione per acquisire l’iniziativa nel mercato internazionale e garantire la sopravvivenza delle proprie imprese.
Nel 1990, Li Shuzan della No. 13 Plastics Factory di Pechino propose un progetto strutturale per uno stampo a iniezione a doppia-cavità che utilizzava l'alimentazione a bocca laterale-. Questo stampo riduce il numero di superfici di divisione dello stampo rispetto all'alimentazione a punti-gate, facilitando l'apertura sequenziale dello stampo. Tuttavia, non è affidabile quando si stampano cavità profonde o parti che richiedono una forza di sformatura significativa.
Nel 1992, Bu Jianxin della Changzhou Light Industry School ha introdotto uno stampo a iniezione a doppia-cavità utilizzando l'alimentazione sia-laterale che puntuale-. La cavità superiore utilizza l'alimentazione a porta laterale- mentre la cavità inferiore utilizza l'alimentazione a porta- puntiforme. La divisione sequenziale viene ottenuta utilizzando ganci limitatori e piastre limitatrici, consentendo lo stampaggio di diversi tipi di parti in plastica.
Nel 1995, Yi Qing ha progettato uno speciale stampo a iniezione a doppia-cavità con un sistema di canale principale a due-stadi. La guida principale del primo-stadio ha una scanalatura svasata nella parte superiore. La piastra mobile dello stampo aziona la piastra di espulsione dello stampo fisso per espellere la parte in plastica tramite una trasmissione a catena. I suoi svantaggi includono la necessità di estendere l'ugello della macchina per lo stampaggio a iniezione allo stampo fisso per iniettare la boccola del canale principale e un sistema di colata ingombrante.
Nel 1997, Li Shu e Chuan Chengzhi hanno progettato uno stampo a iniezione a canale caldo a doppio-strato per la produzione di strisce di tenuta per porte e finestre di automobili. Questo stampo bypassava il centro e trasferiva la plastica fusa dal bordo dello stampo alla piastra di scorrimento. Lo stampo può stampare due serie di parti in plastica in un ciclo di iniezione, ciascuna serie contenente quattro strisce di tenuta (anteriore, posteriore, sinistra e destra). Le otto strisce di tenuta utilizzate su due vetture potrebbero essere stampate in un'unica operazione.
Nel 1999, Wang Yuexing del Zhejiang Weixing Group ha progettato uno stampo a iniezione a-mezzo-tipo a doppio strato-ad alta efficienza. Condivideva una coppia di blocchi mezzo-cursore, risultando in una struttura dello stampo semplice, costi di produzione inferiori, numero doppio di cavità, cicli di stampaggio a iniezione più brevi e maggiore efficienza produttiva.
Nel 2000, Feng Xiaozhong et al. ha introdotto uno stampo a iniezione a doppio-strato con cancello sommerso per tappi in vetro per liquori. Questo stampo consente la separazione nello stampo-di ciascuno strato di parti in plastica dal materiale solidificato del corridore e le superfici di divisione di ciascuno strato possono essere espulse simultaneamente. Ciò semplifica la struttura dello stampo, riduce i requisiti di distanza di separazione e facilita la produzione automatizzata. Tuttavia, richiede un'elevata affidabilità delle parti in plastica che rimangono nello stampo e una boccola del canale principale profondamente incassata. Nel 2003, Yan Yalin e Huang Xiaoyan hanno progettato uno stampo a iniezione impilato a canali caldi con cancello ad angolo retto-. Questo stampo ha cambiato la posizione del cancello, posizionandolo al centro ad angolo retto rispetto alla direzione di apertura dello stampo. Pur richiedendo una macchina per lo stampaggio a iniezione ad angolo retto-, ha eliminato la necessità di un'estensione del canale caldo, riducendo la distanza percorsa dalla plastica fusa dall'ugello di iniezione al collettore e semplificando la progettazione strutturale.
Nel 2004, Chen Jianling, Liu Tinghua e altri hanno progettato uno stampo impilato a canale caldo per scatole di imballaggio per CD. Utilizzando tiranti a distanza fissa-per l'apertura sequenziale dello stampo, presenta una struttura compatta, un'eccellente economia, manodopera ridotta, efficienza notevolmente migliorata e qualità del prodotto garantita.
Nel 2007, Shen Honglei e altri hanno progettato uno stampo impilato a canale caldo per supporti CD. Questo stampo utilizza una struttura a canale caldo a doppio-strato, che utilizza ingranaggi, cremagliere e cilindri idraulici per ottenere l'apertura sequenziale dello stampo e l'espulsione delle parti. Le parti prodotte soddisfano i requisiti dimensionali e estetici, migliorando significativamente l'efficienza produttiva e riducendo notevolmente i costi di produzione e il tasso di scarto.
Nel 2008, Wang Zhenbao et al. ha applicato la tecnologia CAE alla progettazione di stampi a iniezione stacked. Utilizzando il software di analisi Moldflow, hanno simulato dinamicamente il processo di stampaggio di uno stampo sovrapposto a pannelli di condizionatori d'aria analizzando i processi di riempimento della plastica, mantenimento della pressione e raffreddamento. Hanno analizzato i principali fattori che influenzano il processo di stampaggio e ottimizzato i parametri di processo.
III. Conclusione
L'utilizzo di stampi a iniezione impilati, in particolare stampi a iniezione impilati a canali caldi, può sfruttare appieno le capacità delle macchine per lo stampaggio a iniezione, risparmiare risorse umane e attrezzature e migliorare notevolmente l'efficienza produttiva. Sebbene gli stampi a iniezione impilati abbiano costi di progettazione e produzione più elevati, i miglioramenti nelle seguenti aree possono ridurre significativamente i costi degli stampi ed espandere la loro gamma di applicazioni:
1. Migliorare la teoria della progettazione degli stampi a iniezione impilati e abbreviare il ciclo di ricerca e sviluppo;
2. Estendere la durata dei componenti principali (come elementi riscaldanti ed elementi di controllo della temperatura);
3. Rendere gli stampi a iniezione impilati compatibili con le normali attrezzature per lo stampaggio a iniezione;
4. Utilizzare la tecnologia CAD/CAE/CAM per la progettazione, l'analisi e la produzione per ottimizzare la struttura dello stampo;
5. Standardizzare e commercializzare parti comuni per stampi a iniezione impilati;
6. Migliorare le capacità di trasmissione della pressione per renderli adatti alla produzione di parti in plastica a pareti spesse-;
7. Ottimizzare i parametri di processo dello stampaggio a iniezione impilati;
8. Ottenere la completa automazione dello stampaggio a iniezione impilata.
