1、Page: 1叠层模具的应用技术Page: 21:叠层模具应用特点叠层模具应用特点 叠层模具技术是区别于普通注塑模具技术的一种模具前沿技术，即在一副模具中将多个型腔在合模方向重叠布置。这种模具通常有多个分型面，每个分型面上可以布置一个或多个型腔。简单地说，叠层模具就相当于将多副单层模具叠放在一起，安装在一台注塑机上进行注塑生产。 叠层模具结构上由叠层模具热流道系统、专用模架系统、承载导向系统、双向顶出系统、开合模联动系统等多个系统组成。叠层模具技术具备以下特点：1.1.叠层模具生产效率超过普通的单层模具一倍或多倍，大幅度降低注塑生产成本。从结构特点来看，叠层模具将多副型腔组合在一副模具中，充分
2、利用普通注塑设备便可满足生产。模具的充模、保压和冷却时间与单层模具相同，这就决定了叠层模具的生产效率将超过普通单层模具一倍甚至多倍，大大提高制品单位时间的产量。（叠层模具设计就是因为它们的生产效率远远超过普通的单面模具而闻名）1.2.叠层模具可安装在与单层模具相同的注塑机上，无须投资购买额外的机器和设备，从而节约了机器、设备、厂房和新增劳动力的成本。1.3.叠层模具制造要求基本上与普通模具相同。据统计，1副双层叠层模具的制造周期比两副单层模具的制造周期短5%10%。 1.4.经生产验证，叠层式注射模具结构设计合理、可靠，制品尺寸一致性好，模具费用降低30%，成型效率提高一倍或多倍。1.5.叠层
3、模具适合于大批量生产形状扁平的大型制品，小型多腔壁薄制品，批量越大，制品生产成本越低。Page: 32:叠层模具技术特点叠层模具技术特点 通常，注塑机与常规模具配合使用时，其本身的注射量和开模行程只使用了额定的20%40%，没有充分发挥注塑机的性能。与常规模具相比，叠层式注射模具的锁模力只提高了5%10%，但产量可以增加90%95%，极大地提高了设备利用率和生产率，并降低了成本2。 叠层注射模具作为一种新型的模具技术得到了不断的发展，特别是与热流道技术的结合，使它成为当今塑料模具发展的一项前沿技术。传统的常规模具设计理论已经不适用于叠层式注射模具设计，因此急需发展一套全新的模具设计理论以指导叠
4、层式注射模具设计。下面将对叠层式注射模具的设计要点进行说明。 2.1 注塑机最大注射量叠层式注射模具可以采用冷流道，也可以采用热流道。当使用冷流道时，需要考虑浇注系统凝料所用的塑料量;当采用热流道时，即实现无回头凝料生产，在热流道板和中心主喷嘴中的物料不影响模具所需注射量，可以忽略不计3。所以，在校核注塑机最大注射量时要视具体情况而定。2.2 注塑机注射压力注射压力的校核主要是检验注射压力能否满足成型的需要。对于叠层式注射模具，大多成型薄壁、投影面积大、流程长的塑件，在充填过程中需要更高的注射压力和注射速度。而叠层式热流道模具由于采用了热流道技术，相对叠层式冷流道模具来说，能较好地传递注射压力
5、，故所需的注射压力要比叠层式冷流道模具小;但由于流程增加、投影面积增大，所需注射压力要比单层冷流道模具大。在校核注射压力时，应根据各种塑料的注塑工艺，并结合计算机模拟流动分析来确定塑件的注射压力，再与注塑机额定注射压力比较。2.3 注塑机最大锁模力叠层式注射模具的各层型腔以“背靠背”设置，理论上能在锁模力不增加的基础上在同一台注塑机上实现任意数量的叠层。但是，由于叠层式注射模具的中心主喷嘴及分流板增大了流动通道，使塑件加上浇注系统在分型面上的投影面积有所增大;并且由于叠层而延伸了流道，压力损失比常规单层模具大，注射压力相应增大，致使型腔压力增大，故锁模力有所增加，校核时按相同单层模具所需锁模力
6、增加10%15%是比较安全的。Page: 4 2.4 注塑机开模行程叠层式注射模具在两个层面或多层分型面开模并顶出塑件，当核对开模行程时，对于采用液压机械式锁模机构的注塑机，则不需考虑模具厚度;当叠层式注射模具上具有侧向分型的抽芯机构时，则需考虑抽芯距离的影响。如果采用相同传动比的齿轮齿条或曲肘连杆开模装置等同步开模机构，则叠层式注射模具各层的行程不受制品高度的限制，其开模行程是多层模具中最大开模行程那一层的n倍(n为叠层式注射模具的层数) 。 2.5 主喷嘴长度中心主喷嘴不能太长或太短，这样模具闭合时，中心主喷嘴不会超出注塑机喷嘴在机座后退或前进的最大距离。由于中心主喷嘴要与模具的中间部分在
7、分型时一起移动，所以应确保开模后中心主喷嘴仍留在定模部分内，以防止中心主喷嘴头部的溢料滴入定模型腔壁上。（我们现采用的是用针阀热系统来控制进胶口溢料现象）2.6 浇注系统叠层式注射模具既可以采用普通流道浇注系统(即冷流道浇注系统)，也可以采用热流道浇注系统。热流道浇注系统能够较好地传递注射压力，有利于提高塑件的成型质量，并易于实现自动化生产，但对塑料品种有一定要求，而且热流道系统价格昂贵。当采用冷流道时，塑件的成型质量稍差，但模具加工容易，故成本较低。所以，用何种浇注系统应视具体情况而定。2.7 模温控制系统模温是影响塑件成型质量的重要因素之一，叠层式注射模具设计时应保证各层型腔的温度条件控制
8、一致。对于叠层式热流道注射模具，为减少热流道系统由于热传导的热量损失，应减少模具与热流道板之间的接触面积，并设置相应的隔热垫块及增加运水。2.8 开模机构为使塑件收缩一致，塑件在各型腔中的停留时间(冷却时间)应当相等，故叠层式注射模具应当确保各层型腔的分型面同时开启。齿轮齿条传动机构和机械式（肘节式）连杆机构常作为叠层式注射模具的开模机构，前者的技术性能较好，也较经济，但后者的灵活性更大。采用液压辅助开模更容易控制开模时间，但结构较大。2.9 脱模机构根据冷却时间等同要求，叠层式注射模具应对各层型腔中的塑件同时顶出，采用机械顶出，油缸顶出，弹簧或者高压空气的脱模机构能够达到这一要求。Page:
9、 54:我司相关叠层模具及叠层热流道案例我司相关叠层模具及叠层热流道案例4.1.手机及机壳类的叠层模具的分析及示意图片。4.2.薄壁包装类的叠层模具的分析及示意图片。4.3.医疗产品及多腔产品类的叠层模具的分析及示意图片。4.4.三层叠层模具的分析及示意图片。4.5.叠层模具的热流道形式。4.6.叠层模具的开模机构。4.7.叠层模具的支撑机构。4.8.四层叠层模具，四面叠层或多层模具，双色叠层旋转模具的发展。Page: 64.1:手机及机壳类的叠层模具的分析及示意图片。手机及机壳类的叠层模具的分析及示意图片。4.1.1.产品的模流分析，经过我司专用分析，可得到更为准确的热流道平衡分析及注塑相关
10、问题。Page: 74.1.2.典型叠层热流道设计图片Page: 84.2.2.手机外壳设计状态与生产状态对比说明。普通单边普通单边模具（模具（1*2）双层叠模双层叠模（2+2）模具大小400*450*320(厚)400*450*445(厚)进胶方式：单嘴点胶口单嘴点胶口成型周期：10S11S热流道系统价格：适用注塑机吨位：160T16T 此类手机外壳产品如果利用高科技的热流道系统与新型的叠层模具结合设计并利用，将会在一定量的设备上有效的增加80-90%的产量。Page: 9产品名称：产品名称：薄壁盖子薄壁盖子材质：PP尺寸：121*6.72(H)产品壁厚：0.37mm克重：8.5g顶出方式：
11、推板+气顶薄壁盖子产品基本信息：4.2:薄壁包装类的叠层模具的分析及示意图片。薄壁包装类的叠层模具的分析及示意图片。4.2.1.以薄壁盖子为例的普通模具与叠模效率对比Page: 10普通模具和叠模效率对比普通模具（普通模具（1*4）双层叠模（双层叠模（4+4）模具尺寸：600(W)*600(L)*350(H)610(W)*650(L)*670(H)适用注塑机型号：Demag（德马格）280T注塑机Demag（德马格）280T注塑机进胶方式：热流道，针阀式热流道，针阀式成型周期：5s5s注塑机、机械手等设备投入（元）：约800，000元约800，000元模具价格（RMB)：247，957元513
12、，620元一年生产所需投入的塑胶料成本（元）：2，015，000元4，032，737元一年生产人工等费用（元）：54，040元54，040元一年生产所耗电成本（元）747，648元747，648元年产量：（按：一月24天，一天22小时计）18，247，680件36,495,360件分摊到每个产品的投入和产出效率比：1：1.257备注：由于所用注塑机型号相同，所以硬件成本（如机器费用、厂房费用、人工费用、用电量等）相同，利用叠模进行生产大大的提高了生产效率，节约了生产成本。由于模具和注塑机等设备为一次性投入，若产量越大则成本越低。Page: 114.2.2.热流道设计图片Page: 124.2.
13、3.模具2D设计图片Page: 134.2.4.模具3D设计图片Page: 144.2.5.模具现场图片Page: 154.3:医疗产品及多腔产品类的叠层模具的分析及示意图片。医疗产品及多腔产品类的叠层模具的分析及示意图片。4.3.1.以我司正在加工的72+72的叠模医疗吸头产品为例进行对比产品名称：产品名称：医用吸头医用吸头材质：PP尺寸：8.7*70.5(H)产品壁厚：0.25-0.7mm克重：0.33g单价水口重量：0.12g顶出方式：推板Page: 16普通模具（普通模具（1*72）双层叠模（双层叠模（72+72）模具尺寸：600(W)*600(L)*330(H)500(W)*600(
14、L)*675(H)适用注塑机型号：Demag（德马格）160T注塑机Demag（德马格）160T注塑机进胶方式：半热流道转潜浇口半热流道转潜浇口成型周期：10s10s注塑机、机械手等设备投入（元）：约53，4260元约53，4260元模具价格（RMB)：488，920元1，003，200元一年生产所需投入的塑胶料成本（元）：960，740元1，921，480元一年生产人工等费用（元）：54，040元54，040元一年生产所耗电成本（元）684，290元684，290元年产量：（按：一月24天，一天22小时计）164，229，120件328，458，240件分摊到每个产品的投入和产出效率比：1：
15、1.30备注：由于所用注塑机型号相同，所以硬件成本（如机器费用、厂房费用、人工费用、用电量等）相同，利用叠模进行生产大大的提高了生产效率，节约了生产成本。由于模具和注塑机等设备为一次性投入，若产量越大则成本越低。普通模具和叠模效率对比Page: 174.3.2.热流道设计图片Page: 184.3.3.模具2D设计图片Page: 19此头部的插穿位置的大小为0.54mm，最尖点的大小为0.39mm4.3.4.模具3D设计图片Page: 204.3.5.模具现场图片Page: 214.4:三层叠层模具的分析及示意图片。三层叠层模具的分析及示意图片。4.4.1.以我司的4+4+4的叠模薄壁一次性圆
16、盖产品为例进行对比产品名称：产品名称：薄壁盖子薄壁盖子材质：PP尺寸：121*6.72(H)产品壁厚：0.37mm克重：8.5g顶出方式：推板+气顶薄壁盖子产品基本信息：Page: 22普通模具和叠模效率对比普通模具（普通模具（1*4）三层叠模（三层叠模（4+4+4）模具尺寸：600(W)*600(L)*350(H)610(W)*650(L)*670(H)适用注塑机型号：Demag（德马格）280T注塑机Demag（德马格）350T注塑机进胶方式：热流道，针阀式热流道，针阀式成型周期：5s5.5s注塑机、机械手等设备投入（元）：约800，000元约967，000元模具价格（RMB)：247，9
17、57元752，862元一年生产所需投入的塑胶料成本（元）：2，015，000元5，499，187元一年生产人工等费用（元）：54,040元54,040元一年生产所耗电成本（元）747，648元843，500元年产量：（按：一月24天，一天22小时计）18，247，680件49，766，400件分摊到每个产品的投入和产出效率比：1：1.298备注：由于所用注塑机型号相同，所以硬件成本（如机器费用、厂房费用、人工费用、用电量等）相同，利用叠模进行生产大大的提高了生产效率，节约了生产成本。由于模具和注塑机等设备为一次性投入，若产量越大则成本越低。Page: 234.4.2.热流道设计图片Page:
18、24Page: 25Page: 264.4.4.模具设计图片Page: 274.4.5.模具现场图片Page: 28Page: 29Page: 304.5.1.用齿轮齿条传动机构，此结构使用是比较多，方便加工及维修，但需要考虑强度。4.5:叠层模具的叠层模具的开模机构开模机构。Page: 314.5.2.用丝杆来复线形式的开模结构图片。来复轴同步螺母Page: 32Page: 334.5.3.用齿轮齿条传动机构。Page: 344.5.3.机械式（肘节式） 。4.6.4.以上都是一些叠层注射模具常用的开模机构，前者的技术性能较好，也较经济，但后者的灵活性更大。采用液压辅助开模更容易控制开模时间
19、，但结构较大。Page: 354.6:叠层模具的支撑叠层模具的支撑机构机构。4.6.1.用格林柱来承受叠模中间的重量，来保护模具的平衡及平稳性。此结构是比较利于零件加工，容易保证强度。自润滑导规钢性弹片，保证模具统一高度Page: 364.6.1.用注塑机自身的耐磨板来承受叠模中间的重量，就相当于在注塑机上增加的一块注塑机背板一样。此结构运动性能比较好。支撑板，连接到模具标准线型导规，需要在订购就要配有Page: 374.6.1.用格林柱来承受叠模中间的重量，来保护模具的平衡及平稳性。此结构也是比较方便安装，俗称鹰爪型。Page: 384.7:四层叠层模具，四面叠层或多层模具，双色叠层旋转模具
20、的发展。四层叠层模具，四面叠层或多层模具，双色叠层旋转模具的发展。4.7.1.此模具是HUSKY 公司所开发的司层模具，是我司下一步将要开发方向。Page: 394.7.2.这套模具是 Foboha公司的带有PET(40g)阻透层的HDPE(70g)牙膏管式瓶肩的模具，设计能力10亿只。这一新型4x64旋转叠层(Turning Stack)系统在一个8.4s的周期中吐出64只双层零件。产量估计为一年17500万只，所以将使用六个生产系统。这样的生产规模在通常情况需要21套常规的叠层模具和机器。特别的注射量控制装置允许在设备运行中调节PET层的厚度，并且可以帮助减少43%的零件重量。Page:
21、40Page: 414.7.2.双色转牙叠层模具。Page: 42模具中间部分可以活动及前后旋转Page: 43化妆品盖（旋转脱出产品）模具Page: 445:结论结论 采用叠层式注射模具，尤其是热流道叠层式注射模具，可以充分发挥注塑机的能力，节省人力和设备资源，极大地提高生产效率。虽然叠层式注射模具在设计和加工方面成本较高，但是如果能在以下几个方面加以改进，则可以大幅度地降低模具成本，扩大其应用范围：(1)完善叠层式注射模具的设计理论，缩短研发周期;(2)延长一些核心元件(如加热元件、温控元件等)的使用寿命;(3)使叠层式注射模具与普通的注射模塑设备配套;(4)借助CAD/CAE/CAM技术进行设计、分析与加工，实现模具结构最优化;(5)实现叠层式注射模具通用零件的标准化、商品化;(6)提高压力传递能力，使其适于厚壁塑件的生产;(7)实现叠层式注射成型工艺参数的优化;(8)实现叠层式注射成型的全自动化。 随着相关技术的不断改进，叠层式注射模具在塑料制品加工工业中的应用将会不断扩大，尤其是热流道叠层式注射模具的经济性更能适应市场的需要，更能创造出巨大的经济效益，也符合我国装备制造业发展的要求，将来必有广阔的市场前景。
