Les moules à injection empilés sont un nouveau type de moule à injection très efficace, rapide et-économe en énergie. Ils sont progressivement promus et utilisés dans mon pays. Contrairement aux moules conventionnels, les cavités des moules à injection empilés sont réparties sur deux couches ou plus, disposées de manière superposée, combinant essentiellement plusieurs ensembles de moules.
Généralement, lorsque les machines de moulage par injection sont utilisées avec des moules conventionnels, leur volume d'injection et leur course d'ouverture du moule ne sont utilisés qu'à 20 à 40 % de leur capacité nominale, ce qui ne permet pas d'utiliser pleinement les performances de la machine. Par rapport aux moules conventionnels, les moules à injection empilés n'augmentent la force de serrage que de 5 à 10 %, mais peuvent augmenter la production de 90 à 95 %, améliorant ainsi considérablement l'utilisation de l'équipement et la productivité tout en réduisant les coûts.
Les moules d'injection empilés sont particulièrement adaptés au moulage de grandes pièces plates, de pièces à coque à cavités peu profondes, de petites pièces à parois minces à cavités multiples et de pièces nécessitant une production en série.
I. Considérations de conception pour les moules à injection empilés
Les moules à injection empilés, en tant que nouveau type de technologie de moulage, ont fait l'objet d'un développement continu, notamment avec l'intégration de la technologie des canaux chauds, ce qui en fait une technologie de pointe-dans le développement de moules en plastique aujourd'hui. Les théories traditionnelles de conception de moules ne sont plus applicables à la conception de moules à injection empilés. Par conséquent, il existe un besoin urgent de développer une toute nouvelle théorie de conception de moules pour guider la conception de moules à injection empilés. Ce qui suit explique les points clés de la conception des moules à injection empilés.
1. Volume d'injection maximum de la machine de moulage par injection
Les moules à injection empilés peuvent utiliser des canaux froids ou des canaux chauds. Lors de l'utilisation d'un canal froid, la quantité de plastique utilisée pour la solidification dans le système d'entrée doit être prise en compte. Lors de l'utilisation d'un canal chaud, qui permet d'obtenir une production de solidification sans retour, le matériau présent dans la plaque à canaux chauds et dans la buse principale centrale n'affecte pas le volume d'injection requis du moule et peut être ignoré. Par conséquent, le volume d'injection maximal de la machine de moulage par injection doit être déterminé au cas-par-cas.
2. Pression d'injection de la machine de moulage par injection
La vérification de la pression d'injection vérifie principalement si la pression d'injection peut répondre aux exigences de moulage. Pour les moules à injection empilés, qui moulent principalement des pièces en plastique à paroi mince-avec de grandes surfaces projetées et de longs trajets d'écoulement, une pression et une vitesse d'injection plus élevées sont nécessaires pendant le processus de remplissage. Les moules à canaux chauds, grâce à leur technologie de canaux chauds, peuvent mieux transmettre la pression d'injection par rapport aux moules à canaux froids, nécessitant ainsi une pression d'injection plus faible. Cependant, en raison de l'augmentation du trajet d'écoulement et de la surface projetée, ils nécessitent une pression d'injection plus élevée que les moules à canaux froids à une seule couche. Lors de la vérification de la pression d'injection, la pression d'injection de la pièce en plastique doit être déterminée sur la base du processus de moulage par injection de divers plastiques et de l'analyse du flux de simulation informatique, puis comparée à la pression d'injection nominale de la machine de moulage par injection.
3. Force de serrage maximale de la machine de moulage par injection
Les cavités d'un moule à injection empilé sont disposées "dos à-dos", permettant théoriquement d'obtenir n'importe quel nombre d'empilements sur la même machine de moulage par injection sans augmenter la force de serrage. Cependant, étant donné que la buse principale centrale et le collecteur d'un moule à injection empilé augmentent le canal d'écoulement, la zone projetée de la pièce en plastique ainsi que le système d'entrée sur la surface de joint sont plus grands. De plus, le canal allongé dû à l'empilement entraîne une perte de pression plus importante qu'un moule monocouche classique -, entraînant une augmentation correspondante de la pression d'injection et de la pression de la cavité. La force de serrage est donc augmentée. Lors de la vérification de la force de serrage, l'augmenter de 10 % -15 % par rapport au même moule monocouche est relativement sûr.
4. Course d’ouverture de la machine de moulage par injection
Les moules à injection empilés se séparent et éjectent la pièce en plastique à deux niveaux. Lors de la vérification de la course d'ouverture, pour les machines de moulage par injection utilisant un mécanisme de serrage hydraulique-mécanique, l'épaisseur du moule n'a pas besoin d'être prise en compte. Cependant, lorsque le moule à injection empilé est doté d'un mécanisme de traction du noyau à séparation latérale-, l'influence de la distance de traction du noyau- doit être prise en compte.
Si un mécanisme d'ouverture de moule synchrone, tel qu'un dispositif d'ouverture de moule à engrenages et crémaillère ou à manivelle-bielle avec le même rapport de transmission, est utilisé, la course de chaque couche dans un moule à injection empilé n'est pas limitée par la hauteur du produit. Sa course d'ouverture du moule est N fois la course d'ouverture maximale de la couche dans le moule multi-couche (N est le nombre de couches dans le moule d'injection empilé).
5. Longueur de la buse principale
La buse principale centrale ne doit être ni trop longue ni trop courte. Cela garantit que lorsque le moule se ferme, la buse principale centrale ne dépassera pas la distance maximale sur laquelle la buse de la machine de moulage par injection peut se rétracter ou avancer sur la base de la machine. Étant donné que la buse principale centrale se déplace avec la partie médiane du moule pendant la séparation, il convient de s'assurer que la buse principale centrale reste dans la section fixe du moule après l'ouverture du moule pour empêcher le débordement de la tête de la buse principale centrale de couler sur la paroi de la cavité fixe du moule.
6. Système de contrôle
Les moules d'injection empilés peuvent utiliser soit un système de déclenchement à canaux conventionnels (c'est-à-dire un système de déclenchement à canaux froids), soit un système de déclenchement à canaux chauds. Les systèmes de déclenchement à canaux chauds peuvent transférer efficacement la pression d'injection, améliorant ainsi la qualité de moulage des pièces en plastique et facilitant la production automatisée. Cependant, ils ont certaines exigences concernant le type de plastique utilisé et les systèmes à canaux chauds sont coûteux. Lors de l'utilisation de systèmes à canaux froids, la qualité de moulage des pièces en plastique est légèrement inférieure, mais le traitement des moules est plus facile, ce qui entraîne une baisse des coûts. Par conséquent, le choix du système de contrôle dépend des circonstances spécifiques.
7. Système de contrôle de la température du moule
La température du moule est l’un des facteurs importants affectant la qualité du moulage des pièces en plastique. Lors de la conception de moules à injection empilés, il est essentiel d’assurer un contrôle constant de la température dans chaque cavité. Pour les moules d'injection à canaux chauds empilés, afin de réduire les pertes de chaleur dues à la conduction thermique, la zone de contact entre le moule et la plaque à canaux chauds doit être minimisée et des coussinets d'isolation thermique appropriés doivent être installés.
8. Mécanisme d'ouverture du moule
Pour garantir un retrait uniforme des pièces en plastique, le temps de séjour (temps de refroidissement) des pièces en plastique dans chaque cavité doit être égal. Par conséquent, les moules à injection empilés doivent garantir que les surfaces de joint de chaque cavité s’ouvrent simultanément. Les mécanismes de transmission à engrenages et à crémaillère ainsi que les mécanismes de liaison mécanique sont couramment utilisés comme mécanismes d'ouverture dans les moules à injection empilés. Le premier offre de meilleures performances techniques et est plus économique, mais le second offre une plus grande flexibilité. L'ouverture du moule à assistance hydraulique- facilite le contrôle du temps d'ouverture, mais la structure est plus grande.
9. Mécanisme de démoulage
En fonction de l'exigence d'un temps de refroidissement égal, les moules à injection empilés doivent éjecter simultanément les pièces en plastique dans chaque cavité. Des mécanismes de démoulage à ressort ou à-air à haute pression peuvent y parvenir.
II. Développement et application de moules à injection empilés au pays et à l'étranger
Dès décembre 1940, KNOWLESER obtient un brevet pour les moules empilés. Les moules d'injection empilés d'aujourd'hui sont non seulement moins chers que les moules monocouches traditionnels-, mais augmentent également la flexibilité de leur application. Après des décennies de recherche et de développement, les moules d'injection empilés ont évolué grâce à des changements structurels, notamment les moules d'injection à canaux froids double-couche, les moules d'injection à canaux chauds double-couches, les moules d'injection empilés à 3-couches ou 4 couches, les moules d'injection empilés à canaux chauds à porte à angle droit et les moules d'injection empilés rotatifs.
1. Tendances de développement des moules d’injection empilés à l’étranger
La technologie des moules à injection empilés a débuté plus tôt et est relativement mature à l’étranger. Parmi les-entreprises de moulage par injection empilées bien connues figurent Tradesco, Ferromatik Milacron, Foboha et Engel. En raison du développement rapide de la technologie des canaux chauds à l’étranger, la technologie des moules à injection empilés à canaux chauds est largement utilisée à l’étranger. En outre, les pays développés sont à l'avant-garde des nouvelles technologies de moules à injection empilés, et la technologie récemment développée des moules à injection rotatifs empilés a élargi les capacités d'application des moules à injection empilés.
Dans les années 60 et 70, certaines entreprises étrangères ont commencé à développer des moules à injection empilés. L'entreprise suisse Schottli a été la première à développer des moules à injection empilés pour des applications industrielles.
En 1980, l'allemand Johnson T. a conçu un moule d'injection à canal froid double-couche. Ce moule se composait d'une section de moule mobile, d'une section de moule fixe et d'une section intermédiaire. La section intermédiaire était essentiellement une continuation du canal principal, avec des canaux de branchement et deux plaques à cavité séparées. Des mécanismes d'éjection ont été installés dans les sections mobiles et fixes du moule, en utilisant des méthodes mécaniques, hydrauliques ou pneumatiques pour éjecter la pièce en plastique.
En 1989, D. Gener et Wiesbaden-Delkheim ont conçu un moule d'injection double-canal chaud. Il se composait également d’une section de moule mobile, d’une section de moule fixe et d’une section intermédiaire. La section intermédiaire comprenait les canaux chauds, les buses chaudes pour introduire le matériau dans les cavités et deux plaques à cavités pour le produit fini.
En 1991, Rozema H. de Tradesco Die & Mold a conçu un moule d'injection empilé à quatre-couches. Ce moule, basé sur le moule d'injection double-couche à canaux chauds, a prolongé le canal chaud et ajouté une section intermédiaire, augmentant ainsi le nombre de couches de moulage à quatre, multipliant ainsi la productivité par quatre.
En 1992, Hiroo Kasui et Motoo Yamamoto du Japon ont inventé un moule d'injection à canaux chauds avec des buses chaudes réparties asymétriquement. Cependant, une conception raisonnable des canaux peut contrôler l’écoulement de la matière fondue dans la cavité du moule pour atteindre l’équilibre.
2. Dynamique de développement des moules à injection Stack en Chine
La technologie du moulage par injection superposée n'a été introduite que progressivement dans l'industrie du moule de mon pays à la fin des années 1980. Par conséquent, la technologie des moules à injection en pile de mon pays a démarré relativement tard et la proportion de moules d'injection en pile à canaux chauds utilisés dans la production est faible. Il existe un certain écart dans la conception et l'application par rapport à la technologie avancée des moules à piles étrangers, et dans certains domaines techniques (tels que les moules d'injection à piles rotatives), la Chine est encore une page vierge. Par conséquent, face à une concurrence féroce sur le marché, mon pays doit rapidement améliorer sa technologie de moulage par injection en pile pour prendre l'initiative sur le marché international et assurer la survie de ses entreprises.
En 1990, Li Shuzan de l'usine de plastique No. 13 de Pékin a proposé une conception structurelle pour un moule d'injection à double-cavité utilisant une alimentation à porte latérale-. Ce moule réduit le nombre de surfaces de séparation du moule par rapport à l'alimentation par point-porte, facilitant ainsi l'ouverture séquentielle du moule. Cependant, il n'est pas fiable lors du moulage de cavités profondes ou de pièces nécessitant une force de démoulage importante.
En 1992, Bu Jianxin de l'école de l'industrie légère de Changzhou a introduit un moule d'injection à double-cavité utilisant à la fois une alimentation à porte latérale-et à porte ponctuelle-. La cavité supérieure utilise une alimentation par porte latérale-et la cavité inférieure utilise une alimentation par porte ponctuelle-. La séparation séquentielle est réalisée à l'aide de crochets de limitation et de plaques de limitation, permettant le moulage de différents types de pièces en plastique.
En 1995, Yi Qing a conçu un moule d'injection spécial à double-cavité avec un système de canaux principaux à deux-étages. Le coureur principal du premier-étage a une rainure fraisée en haut. Le plateau de moule mobile entraîne la plaque d'éjection du moule fixe pour éjecter la pièce en plastique via un entraînement par chaîne. Ses inconvénients incluent la nécessité d'étendre la buse de la machine de moulage par injection jusqu'au moule fixe pour injecter la bague du canal principal, ainsi qu'un système d'entrée encombrant.
En 1997, Li Shu et Chuan Chengzhi ont conçu un moule d'injection à canal chaud double-couche pour produire des bandes d'étanchéité pour portes et fenêtres automobiles. Ce moule contournait le centre et transférait le plastique fondu du bord du moule vers la plaque de guidage. Le moule pourrait mouler deux ensembles de pièces en plastique en un seul cycle d'injection, chaque ensemble contenant quatre bandes d'étanchéité (avant, arrière, gauche et droite). Les huit bandes d'étanchéité utilisées sur deux voitures pouvaient être moulées en une seule opération.
En 1999, Wang Yuexing du Zhejiang Weixing Group a conçu un moule d'injection à double couche-de type demi-double-haute efficacité. Il partageait une paire de demi--blocs coulissants, ce qui permettait d'obtenir une structure de moule simple, des coûts de fabrication réduits, le double du nombre de cavités, des cycles de moulage par injection plus courts et une efficacité de production plus élevée.
En 2000, Feng Xiaozhong et al. a introduit un moule d'injection à double couche-à porte immergée pour les bouchons en verre de liqueur. Ce moule permet la séparation dans le moule de chaque couche de pièces en plastique du matériau solidifié du canal, et les surfaces de séparation de chaque couche peuvent être éjectées simultanément. Cela simplifie la structure du moule, réduit les exigences en matière de distance de séparation et facilite la production automatisée. Cependant, cela nécessite une grande fiabilité des pièces en plastique restant dans le moule et une bague de canal principal profondément encastrée. En 2003, Yan Yalin et Huang Xiaoyan ont conçu un moule d'injection empilé à canaux chauds à porte à angle droit. Ce moule modifiait la position de la porte, en la plaçant au milieu à angle droit par rapport à la direction d'ouverture du moule. Tout en nécessitant une machine de moulage par injection à angle droit, cela éliminait le besoin d'une extension de canal chaud, réduisant ainsi la distance parcourue par le plastique fondu de la buse d'injection au collecteur et simplifiant la conception structurelle.
En 2004, Chen Jianling, Liu Tinghua et d'autres ont conçu un moule empilé à canaux chauds pour les boîtes d'emballage de CD. Utilisant des tirants à distance fixe-pour l'ouverture séquentielle du moule, il présente une structure compacte, une excellente économie, une main d'œuvre réduite, une efficacité considérablement améliorée et une qualité de produit garantie.
En 2007, Shen Honglei et d'autres ont conçu un moule empilé à canaux chauds pour les supports de CD. Ce moule utilise une structure à canaux chauds à double-couche, utilisant des engrenages, des crémaillères et des cylindres hydrauliques pour réaliser une ouverture séquentielle du moule et une éjection des pièces. Les pièces produites répondent aux exigences dimensionnelles et d’apparence, améliorant considérablement l’efficacité de la production et réduisant considérablement les coûts de production et les taux de rebut.
En 2008, Wang Zhenbao et al. a appliqué la technologie CAE à la conception de moules à injection empilés. À l'aide du logiciel d'analyse Moldflow, ils ont simulé dynamiquement le processus de moulage d'un moule empilé de panneaux de climatiseur en analysant les processus de remplissage en plastique, de maintien de la pression et de refroidissement. Ils ont analysé les principaux facteurs affectant le processus de moulage et optimisé les paramètres du processus.
III. Conclusion
L'utilisation de moules d'injection empilés, en particulier de moules d'injection empilés à canaux chauds, peut utiliser pleinement les capacités des machines de moulage par injection, économiser les ressources en main-d'œuvre et en équipement et améliorer considérablement l'efficacité de la production. Bien que les moules à injection empilés aient des coûts de conception et de fabrication plus élevés, les améliorations dans les domaines suivants peuvent réduire considérablement les coûts des moules et élargir leur gamme d'applications :
1. Améliorer la théorie de conception des moules à injection empilés et raccourcir le cycle de R&D ;
2. Prolonger la durée de vie des composants principaux (tels que les éléments chauffants et les éléments de contrôle de la température) ;
3. Rendre les moules d’injection empilés compatibles avec les équipements de moulage par injection ordinaires ;
4. Utiliser la technologie CAD/CAE/CAM pour la conception, l'analyse et la fabrication afin d'optimiser la structure du moule ;
5. Standardiser et commercialiser les pièces communes pour les moules à injection empilés ;
6. Améliorer les capacités de transmission de pression pour les rendre adaptés à la production de pièces en plastique à parois épaisses ;
7. Optimiser les paramètres de processus du moulage par injection empilé ;
8. Réalisez une automatisation complète du moulage par injection empilé.
