多模腔
關注創建者：ACMT協會 創建時間：2023-07-19
多模腔的實例教程
實驗驗證
以富強鑫HE300 全電機執行系統驗證，測試載具為1模4 腔，產品尺寸98×180×0.7mm，產品重量14 g的拋棄式食品包裝容器方型盒蓋，塑膠材料為臺塑PP1600D，成型周期8 sec，實驗結果顯示，多模腔熔體流動平衡智慧控制模組在熔體流動波前( 時間差) 收斂曲線圖( 如圖5 所示)，采用各腔流動時間平均值為目標，第10 模次后啟動法則，運行數個模次后各腔時間差達到最佳收斂效果，時間差帶寬由0.04 秒降低至0.02秒，降低各腔熔體流動差異50%。在產品重量上，各模次成品重量誤差降低81.7%，各模腔成品重量誤差降低30.8%。
圖5: 多模腔熔體流動平衡智慧控制模組在熔體流動波前( 時間差) 收斂曲線圖
傳統注塑機的生產都是由經驗豐富成型者調整注塑成型參數，但環境、塑料變異與機臺磨耗老化等因素皆是難以掌控影響品質變異的要因。多模腔熔體流動平衡智慧控制模組在注塑過程由監控模腔訊號特征值( 時間差Δt)，即可自動調整各腔熱澆道溫度設置與長時程生產品質監視調控，降低成型者對經驗的仰賴與人力的需求，多模腔熔體流動平衡智慧控制模組的創新性：
(1) 通過高響應溫度傳感器監控各模腔流動波前平衡的差異，適時掌控不良品成型動態，預防不良品與良品混合，節省品管檢驗成本。
(2) 智慧化流動平衡模組監控系統，通過溫度傳感器掌握各模腔流動波前的差異，采用智慧化流動平衡技術，各模腔熱澆道溫度自動補償以達到各模腔流動平衡狀態，提高產品品質的一致性。
(3) 可進行長時程成型品質監控與各模腔流動平衡差異的自動調整，降低環境變異對成型品品質的影響，提升制程的穩健性。
展開 一、緒論
在高壓鑄造中模具常會以一模多腔的方式來生產鑄件，可以讓整體的產能提高，所以流道的設計一直是壓鑄的關鍵因素，需根據模腔的體積來調整每個分流道的截面面積，確保每個模腔能夠同時填充并且具有相同的填充時間，用戶可通過計算機輔助仿真進行模具設計的評估，讓設計者能夠依據分析結果進行修改設計來提高鑄件的質量。在這項研究中這個模擬分析包含了六個模腔，每個模腔的鑄件都不相同(如圖1所示)，并搭配計算流體動力學（CFD）的方法研究流道系統的設計。
圖1 模具與鑄件
二、 原始設計
在這項研究中充填過程仿真是使用軟件FLOW-3D CAST ，并將模具的實體模型（圖1）轉為STL，然后導入到FLOW-3D CAST中。為了準確模擬充填過程，整個模具和壓室都包括在模擬中，沖頭的速度為低速0.77m / s和高速1.55m / s，鑄件材質是A380。
圖2顯示鑄件的CAD設計和FLOW-3D模型中的模具剖面圖，從這些圖中可以看出有6個模腔，每個模腔都具有不同形狀和體積，并搭配不同截面積的分流道來連接主流道。
圖2 鑄件CAD設計與FLOW-3D CAST中的模具剖面圖
圖3顯示原始設計四個不同時間點(0.011s(圖3a)、0.013s(圖3b)、0.015s(圖3c)、0.017s(圖3d))的充填狀況，流體顏色以壓力來進行表示，可觀察充型過程中流道的壓力變化。在第一時間點（圖3a），熔體開始充填主流道。
圖3 原始設計的充填過程
在第二時間點（圖3b）主流道充填之后，熔體開始充填分流道。由圖中可看出充填過程是相當不均勻。靠近主流道端部的兩個大分流道是以最快的速率進行充填，而位于最遠的兩個分流道是以最慢的速率充填。
展開 在單個模腔內，注射壓力內因塑件形狀不同而不同，在多模腔內，各模腔內注射壓力存在差異，結果各模腔的收縮率也不相同。
(2)模具溫度。無論是非結晶樹脂還是結晶樹脂，模具溫度高，收縮率大。精密成型必須將模具溫度維持在特定溫度，因此在模具設計時，必須注意冷卻回路設計。
(3)澆口截面積。改變澆口截面積會使收縮率發生變化，收縮率隨澆口尺寸變大而變小，這與樹脂的流動性有關。
(4)塑件壁厚。對于非結晶樹脂，壁厚大，收縮率大，對于結晶樹脂，則必須避免壁厚發生較大變化。多模腔時，如果模腔壁厚有差異，收縮率也將產生差異。
(5)增強材料含量。用玻璃纖維增強樹脂時，玻璃纖維含量越多，收縮率越小，流動方向的收縮率比橫向收縮率小。為了防止扭曲、翹曲，還必須考慮澆口形狀、位置和數量的影響。
(6)定向性。所有樹脂都存在定向性，結晶樹脂的定向性特別大，并因壁厚和成型條件不同而有差異。
3.2 采取措施
(1)保證流道，澆口平衡。單模腔多澆口以及多模腔中進行充模時，澆口要平衡。由于樹脂流動與流道中的流動阻力有關，在取澆口平衡前最好先取流道平衡。
(2)模腔排列方式。為了使成型條件設定容易，要注意模腔排列方式。由于熔融樹脂將熱量帶入模具，在一般模腔排列情況下，模具溫度分布以澆口為中心的同心圓狀，在選擇模腔排列方式時，既要取流道平衡，又要取以澆口為中心的同心圓狀排列。
(3)冷卻回路設計。模具溫度對收縮率影響很大，同時冷卻時間不同也會帶來溫度變化。從熱交換效率來看，冷卻液的流動應為素流，冷卻回路最好設計為串聯的折流板式。冷卻時型腔與型芯處熱量是不同的，熱阻力也因回路構造不同而異，入口水溫在模腔與型芯處具有較大差異，因此，精密成型模的冷卻回路應采用型腔與型芯分別設計，并分別用溫控機進行溫度控制。
展開 熱流道工藝有時稱為熱集流管系 統，或者稱為無流道模塑。基本來講，可以把熱集流管視為機筒和注塑機噴嘴的延伸部分。熱流道系統的作用就是把材料送到模內的每一澆口。
二、熱流道技術的優、缺點?
熱流道技術又能夠帶給我們那些好處呢？熟悉注塑工藝的朋友都知道，常規注塑成型經常會有以下不利因素的出現：
1,充模困難。
2,薄壁大制件的變形。
3,澆道原材料的浪費。
4,多模腔模具的注塑件質量不一。熱流道技術的出現，則給這些問題提供了比較完善的解決方案，一般來講，采用熱流道有以下的好處:
1節約原材料，降低成。
2縮短成型周期，提高機器效率。
3改善制品表面質量和力學性能。
4不必用三板式模具即可以使用點澆口。
5可經濟地以側澆口成型單個制品。
6提高自動化程度。
7可用針閥式澆口控制澆口封凍。
8多模腔模具的注塑件質量一致。
9提高注塑制品表面美觀度。
但是，每一項技術都會有自身的缺點存在，熱流道技術也不例外:
1 模具結構復雜，造價高，維護費用高。
2開機需要一段時間工藝才會穩定，造成開價廢品較多。
3出現熔體泄露，加熱元件故障時，對產品質量和生產進度影響較大。
上面第三項缺點，格外需要注意，通過采購質量上等的加熱元件，熱流道板以及噴嘴并且使用時精心維護，可以減少這些不利情況的出現。
三 、熱流道系統的組成？
熱流道是由熱流道板，噴嘴，加熱元件，溫控器四部分組成。
展開 熱流道工藝有時稱為熱集流管系 統，或者稱為無流道模塑。基本來講，可以把熱集流管視為機筒和注塑機噴嘴的延伸部分。熱流道系統的作用就是把材料送到模內的每一澆口。（我們推薦你關注“機械工程師”公眾號，第一時間掌握干貨知識、行業信息）
二、熱流道技術的優、缺點?
熱流道技術又能夠帶給我們那些好處呢？熟悉注塑工藝的朋友都知道，常規注塑成型經常會有以下不利因素的出現：
1.充模困難。
2.薄壁大制件的變形。
3.澆道原材料的浪費。
4.多模腔模具的注塑件質量不一。熱流道技術的出現，則給這些問題提供了比較完善的解決方案，一般來講，采用熱流道有以下的好處:
1.節約原材料，降低成。
2.縮短成型周期，提高機器效率。
3.改善制品表面質量和力學性能。
4.不必用三板式模具即可以使用點澆口。
5.可經濟地以側澆口成型單個制品。
6.提高自動化程度。
7.可用針閥式澆口控制澆口封凍。
8.多模腔模具的注塑件質量一致。
9.提高注塑制品表面美觀度。
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多模腔的最新內容
我們提出利用變換光學來設計支持多個波導模式傳輸的超緊湊多模波導彎曲、交叉及多模微環腔，且支持數百納米帶寬。另外，我們基于Ansys Lumerical FDTD軟件及波導邊界曲線伴隨法逆向設計，優化實現了任意角度X型交叉等器件，器件體積極致縮小。
一、緒論
在高壓鑄造中模具常會以一模多腔的方式來生產鑄件，可以讓整體的產能提高，所以流道的設計一直是壓鑄的關鍵因素，需根據模腔的體積來調整每個分流道的截面面積，確保每個模腔能夠同時填充并且具有相同的填充時間，用戶可通過計算機輔助仿真進行模具設計的評估，讓設計者能夠依據分析結果進行修改設計來提高鑄件的質量。
多模腔熔體流動平衡智慧控制模組在注塑過程由監控模腔訊號特征值( 時間差Δt)，即可自動調整各腔熱澆道溫度設置與長時程生產品質監視調控，降低成型者對經驗的仰賴與人力的需求，多模腔熔體流動平衡智慧控制模組的創新性：
(1) 通過高響應溫度傳感器監控各模腔流動波前平衡的差異，適時掌控不良品成型動態，預防不良品與良品混合，節省品管檢驗成本。
多模腔注塑較為困難
圖2：氣體輔助射出成型技術已經存在了二十多年
滿射注塑方法
1、模具閉合，注射熔膠填滿或即將填滿模腔，此時注射機還未作保壓
2、經過一定時間之延遲，首先注入高壓氮氣使其填塞熔膠
3、保持高壓氮氣補償熔膠收縮
4、在模腔內保持一定的氣壓
5、熔膠凝固后，排出高壓氮氣
6、打開模具，頂出產品
局限性：可能產生" 指紋效應"
2、多腔模模腔平衡確認。
3、成型條件的優化。
4、確認模具或產品的溫度歷程是否合理。
5、不良品追溯。
壓力傳感器安置方法及差異
頂針形狀的壓力傳感器無需對現有模具進行特別加工，只需將傳感器插入現有頂針位置即可使用。
16.多料：因模腔損傷致使產品表面多出，一般發生在活動科、柱位，頂針位，分模面。
17.混色：因料不干凈或溫度過高使膠件表面或內部形成與膠件不同的顏色點（混料不均勻以引起）。
18.混點：成型膠件表面所出現的雜點（如黑點）、焦點。
19.頂白：頂針位因頂出速度太快的原因使膠件發白（白點）。
現象之一 / 欠注
欠注：指料流末端出現部分不完整現象或一模多腔中一部分填充不滿，特別是薄壁區或流動路徑的末端區域，又叫短射、充填不足、制件不滿，俗稱欠注。
產生原因：
① 流動阻力過大，造成熔體無法繼續流動。
現象之一 / 欠注
欠注：指料流末端出現部分不完整現象或一模多腔中一部分填充不滿，特別是薄壁區或流動路徑的末端區域，又叫短射、充填不足、制件不滿，俗稱欠注。
產生原因：
① 流動阻力過大，造成熔體無法繼續流動。
在工藝亮點方面，主要有以下幾點：
觸感更真實，TOM工藝過程中的薄膜軟化溫度較模內裝飾的低100－200℃，加壓壓力不需要太高，因此，觸感會被更好保存，并且不容易減弱或消失，摸起來更真實一些；
性能穩定，可塑性強；
色彩表現力更強，更豐富；
適用的材質多樣化，不僅是塑膠，還包括玻璃、金屬、木材等；
加工效率還不錯，小件產品可一模多腔
針式澆口的特點如下：
澆口位置的選擇相對不嚴格
澆口周邊的殘余應力低
對于多模腔模具容易達到澆口平衡
對于大投影面積的制品，多點的針式澆口有效地消除制品的翹曲
針式澆口容易切下，對于三板式模具，自動的澆口切落容易實現，容易實現制品和澆口的分離。
