在數(shù)十年里渤早，疊層模具在包裝制品和其他許多小型零件生產(chǎn)的增長(zhǎng)中不斷獲得新的發(fā)展。新穎的模具設(shè)計(jì)正給疊層模具的傳統(tǒng)市場(chǎng)帶來(lái)多種顏色和多種材料成型的能力。疊層模具現(xiàn)在也在抓住大噸位成型機(jī)上生產(chǎn)大型工業(yè)零部件的機(jī)會(huì)蝉丧。

　　通常的疊層模具設(shè)計(jì)因?yàn)樗鼈兊纳a(chǎn)效率超過(guò)普通的單面模具而聞名。它們大多用于相當(dāng)小型的咳综、淺拉伸包裝制品和其他一次性制品鞭碳，而很少用于除此之外的其他制品。但是在過(guò)去幾年中引入的一批新模具概念拓寬了疊層模具的能力霍执，包括了多材料成型和大型工業(yè)零部件山滔，如汽車的前大燈棱鏡和側(cè)邊修飾件。大型零部件成型意味著疊層模具首次應(yīng)用在大于1000 t的成型機(jī)上删摸。

　　革新的步伐在多組分成型方面一直相當(dāng)活躍莉紊。通常的單面多組分模具的典型成型方式是在模具的半面注射一種材料進(jìn)入型腔，再注射第二種材料進(jìn)入模具的另一個(gè)半面攀誓。在一個(gè)循環(huán)之中幼潮，在水平軸上旋轉(zhuǎn)模板，使模具翻面坏榜。疊層模具成倍地增加可使用的模具面坯苹，還允許整個(gè)模具表面用各自的材料成型。這種新設(shè)計(jì)有一個(gè)在垂直軸上旋轉(zhuǎn)的中心模板摇天。取決于系統(tǒng)粹湃，中心模板可以有或者兩個(gè)或者四個(gè)面，每當(dāng)模具打開(kāi)時(shí)旋轉(zhuǎn)90o或者180o泉坐。

　　四種制模概念使得這種多組分零部件的大批量生產(chǎn)方法得以商業(yè)化为鳄。這類新型模具的結(jié)構(gòu)包括Engel公司的一種旋轉(zhuǎn)模板設(shè)計(jì)裳仆，其中心模板有兩個(gè)面，每個(gè)周期旋轉(zhuǎn)180o孤钦。由Ferromatik Milacron歐洲公司與德國(guó)模具制造商Foboha公司合作開(kāi)發(fā)的旋轉(zhuǎn)疊層模具有一個(gè)四個(gè)面的中心模板歧斟，它每一周期旋轉(zhuǎn)90o。丹麥的Gram技術(shù)公司的旋轉(zhuǎn)疊層(Spin Stack)方法有多達(dá)四個(gè)邊挨著邊的小的中心疊層結(jié)構(gòu)偏形，各自又有四個(gè)面静袖，并且每一周期旋轉(zhuǎn)90o。另一種獨(dú)特的結(jié)構(gòu)壳猜，叫做低慣性技術(shù)(LIT)來(lái)自Caco-Pacific公司勾徽。在這種較為簡(jiǎn)單的設(shè)計(jì)中，帶有兩個(gè)芯組的旋轉(zhuǎn)桿連接到每個(gè)模具的半邊忿震，而不是像在其他的設(shè)計(jì)中那樣的單獨(dú)設(shè)置斗黍。

　　這些新式疊層設(shè)計(jì)正在受到要求較好手感的軟接觸應(yīng)用的促進(jìn)。這類應(yīng)用包括肚浴，例如掷佑，牙刷柄、阻透包裝應(yīng)用淡碟、帶有模塑襯里的帽子和蓋子霹壁、多色手機(jī)機(jī)殼，以及由不同材料一步，如PP和PVC組成的醫(yī)用零部件剿稼。

　　一個(gè)實(shí)例是Foboha公司的帶有PET(40g)阻透層的HDPE(70g)牙膏管式瓶肩的模具，設(shè)計(jì)能力10億只率满。公司擁有加工方法和制品兩方面的專利茂禁。這一新型4x64旋轉(zhuǎn)疊層(Turning Stack)系統(tǒng)在一個(gè)8.4s的周期中吐出64只雙層零件。產(chǎn)量估計(jì)為一年17500萬(wàn)只夷呐，所以將使用六個(gè)生產(chǎn)系統(tǒng)瞻窗。這樣的生產(chǎn)規(guī)模在通常情況需要21套常規(guī)的疊層模具和機(jī)器。特別的注射量控制裝置允許在設(shè)備運(yùn)行中調(diào)節(jié)PET層的厚度悼做，并且可以幫助減少43%的零件重量疯特。

　　消費(fèi)品越來(lái)越流行，例如肛走，手感好的軟接觸特點(diǎn)的牙刷和刮胡須刀柄漓雅，這一強(qiáng)勢(shì)要求將對(duì)它們的批量需求推向疊層模具最為適合的水平。Ferromatik Milacron歐洲公司和Foboha公司50-60套旋轉(zhuǎn)疊層模具正在運(yùn)行中朽色，其中多達(dá)20套在北美故硅。該公司預(yù)測(cè)多組分零部件有10%的年市場(chǎng)占有率。

　　“當(dāng)前纵搁，多組分零部件市場(chǎng)絕對(duì)處于繁榮狀態(tài)吃衅，”一家?jiàn)W地利包裝制品模具供應(yīng)商、迄今為止Gram公司的帽子和蓋子旋轉(zhuǎn)疊層技術(shù)的唯一專利商腾誉、公司的總經(jīng)理Claus Ziegler說(shuō)徘层。“五年以前利职，我們的模具銷售的大約1%是用于多組分應(yīng)用的趣效，現(xiàn)在多組分應(yīng)用已經(jīng)達(dá)到我們業(yè)務(wù)量的15%-20%，”Ziegler說(shuō)撼盈。KTW公司有8到10套旋轉(zhuǎn)疊層模具處于試驗(yàn)或工作狀態(tài)绊叙。

　　旋轉(zhuǎn)疊層方法

　　與通常的用于多組分成型的旋轉(zhuǎn)模板比較，這種新型的旋轉(zhuǎn)疊層模具由于旋轉(zhuǎn)部分的質(zhì)量較小节讹，所以轉(zhuǎn)位要快得多夸营。在Gram公司的旋轉(zhuǎn)疊層模具和Caco-Pacific公司的低慣性系統(tǒng)中，質(zhì)量減小特別明顯漾肩∑督椋“典型情況您們能節(jié)省20%到30%的周期時(shí)間，特別情況可節(jié)省達(dá)到50%到80%掘鱼，”KTW公司的Ziegler說(shuō)翠蓄。

　　Gram公司的系統(tǒng)有附加的優(yōu)點(diǎn)，它有允許疊層模具旋轉(zhuǎn)所需要的最小的模具開(kāi)距鸣拦。管理經(jīng)理Jes Gram說(shuō)抢纹，為使系統(tǒng)轉(zhuǎn)位，一個(gè)雙組分的蓋子模具只需打開(kāi)100mm葱妒。正在開(kāi)發(fā)的一種新式頂桿設(shè)計(jì)可以使模板開(kāi)距減小為60mm谚剿。

　　“旋轉(zhuǎn)疊層概念在市場(chǎng)上是最靈活的，” Gram補(bǔ)充說(shuō)匪煌≡痱穑“轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)構(gòu)、液壓裝置和所有部件包括在模具內(nèi)部萎庭，所以這允許該項(xiàng)技術(shù)

　　用于任何常規(guī)的成型機(jī)霜医。”第二種材料可在機(jī)器旁邊用一臺(tái)補(bǔ)充的組合式注射裝置來(lái)供給驳规，例如肴敛，采用Windsor公司的新型PlugExpress系統(tǒng)，該系統(tǒng)在美國(guó)由它的姐妹公司Sandretto公司銷售吗购。

　　Gram公司將它的旋轉(zhuǎn)疊層技術(shù)擴(kuò)展到了一種名為雙兩次注射模具的系統(tǒng)医男。設(shè)計(jì)用于雙組分的牙膏瓶肩模具，具有四個(gè)分型面和兩對(duì)各有四個(gè)面的旋轉(zhuǎn)疊層捻勉，每個(gè)面具有24個(gè)型芯镀梭，總共有384個(gè)型芯和192個(gè)型腔刀森。周期時(shí)間短于7 s，它的生產(chǎn)能力達(dá)到115萬(wàn)件/d报账，即3.9億件/a研底。

　　Gram說(shuō)，這種兩次注射加工過(guò)程對(duì)單一材料的厚的零部件成型也有好處迄帘。這種方法可以使用同一個(gè)熱流道供給注射同一種材料的第二層修扁。Gram又說(shuō)，因?yàn)樵诿看巫⑸鋾r(shí)只要注射和冷卻較小體積的熔體榔况，這就減少了縮痕產(chǎn)生的可能性峡逆。

　　采用旋轉(zhuǎn)疊層方法，不用于成型的中心疊層的(第二和第四個(gè))面可用于裝嵌件或冷卻部件钩榄，而不會(huì)增加周期時(shí)間念弧。Gram公司近來(lái)取得一種新型頂桿系統(tǒng)的專利，它能將制品頂?shù)綑C(jī)器的側(cè)面氮妆。該頂桿的液壓系統(tǒng)安裝在模具框架內(nèi)偶村。附加的疊層表面的另一種利用方法是成型一種三次注射制品。Gram公司制造了一種用于生產(chǎn)醫(yī)用管道連接器的模具匹溪，第一次注射PVC娶架，第二次注射熱塑性彈性體(TPE)，第三次注射PVC玩冷，以部分重疊注塑TPE窿侈。該制品在三個(gè)工位成型，并從第四個(gè)工位頂出秋茫。演示操作在一臺(tái)88t的Demag公司的機(jī)器上進(jìn)行史简，周期時(shí)間不到15s。這種8+8+8型腔的模具為丹麥的Carmo工業(yè)公司每天生產(chǎn)多于46000 只零件肛著。

　　Ferromatik Milacron歐洲公司和Foboha公司聯(lián)合開(kāi)發(fā)的旋轉(zhuǎn)疊層模具在去年的K 2001展覽會(huì)上亮相圆兵，展示了這種系統(tǒng)迄今為止使用過(guò)的最多的型腔數(shù)。這一4x64系統(tǒng)的中心立方在其四個(gè)面的每一面有64個(gè)型芯枢贿，以及供兩種材料的每一種用的64個(gè)型腔殉农。該應(yīng)用就是上述介紹的牙膏瓶肩。

　　雖然旋轉(zhuǎn)疊層系統(tǒng)原來(lái)的機(jī)型有兩個(gè)中心面和180°的旋轉(zhuǎn)位置局荚，新機(jī)型有一個(gè)以90°增量進(jìn)行轉(zhuǎn)換位置的中心立方超凳，可允許非成型側(cè)作冷卻或嵌件用。一臺(tái)液壓電機(jī)以編程的加速/減速曲線使中心部分在1.3s中轉(zhuǎn)換位置耀态。

　　此旋轉(zhuǎn)疊層系統(tǒng)只在Ferromatik公司的K-Tec機(jī)器生產(chǎn)線上運(yùn)行轮傍。這些設(shè)備有一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的適應(yīng)疊層模具的可任選的成套構(gòu)件，提供較長(zhǎng)的拉桿，以增加閉合高度抱典，提供一個(gè)較堅(jiān)固的機(jī)器床身衔耕，以支撐可旋轉(zhuǎn)的中心部分。第二注射單元位于旋轉(zhuǎn)臺(tái)的旁邊页梁，與機(jī)器垂直屁蕾。

　　在K2001展覽會(huì)上，Engel公司介紹了它們的旋轉(zhuǎn)疊層系統(tǒng)队淳，由一臺(tái)Duo公司的雙模板成型機(jī)和一套有一個(gè)180°轉(zhuǎn)位中心模板的兩種材料疊層模具組成。Engel公司只在Duo公司的機(jī)器上提供它的旋轉(zhuǎn)疊層模具真稚，這是由于它的合模裝置較短千雏，允許在可動(dòng)模板的反面安裝第二注射單元。那個(gè)系統(tǒng)大大簡(jiǎn)化了流道設(shè)計(jì)农帝。轉(zhuǎn)位速度是1.5s或更短误目。

　　迄今為止，Engel公司有一個(gè)由奧地利的High Tech塑料公司制造的這種類型的演示用模具舆飒。它表明了多組分疊層模具在汽車應(yīng)用中正在出現(xiàn)新機(jī)會(huì)轴私。在K2001展覽會(huì)上，Engel公司生產(chǎn)了左右前大燈罩能真，由透明的聚碳酸酯(PC)和沿邊的一條黑色PC框架構(gòu)成赁严。

　　與其他技術(shù)不同，Caco-Pacific公司的多次注射技術(shù)適用于通常的沒(méi)有可旋轉(zhuǎn)的中心部件的疊層模具設(shè)計(jì)粉铐。全伺服驅(qū)動(dòng)的低慣性技術(shù)系統(tǒng)將模具型芯與模具主體分開(kāi)疼约，將它們固定在安裝在一個(gè)模具面上的旋轉(zhuǎn)水平桿上。兩組型芯安裝在桿上 — 一組向上蝙泼，另一組向下程剥。此桿借助一個(gè)導(dǎo)軌連接到一個(gè)模具的半邊上。在成型過(guò)程中汤踏，型芯與模具面平齊织鲸。一種材料注射入上面一排型腔，而第二種材料同時(shí)充模入下面一排型腔溪胶，使用的是兩個(gè)美國(guó)Caco-Pacific熱流道搂擦。當(dāng)合模裝置打開(kāi)時(shí)，型芯桿從模具表面滑離载荔，以允許型芯桿旋轉(zhuǎn)180o盾饮。一個(gè)脫模桿將成型完成的制品從下面一組型芯頂出，然后此桿滑回模具表面懒熙，模具閉合档价。

　　此旋轉(zhuǎn)型芯桿的質(zhì)量相對(duì)較輕，由一臺(tái)安裝在端部的小伺服電機(jī)來(lái)轉(zhuǎn)動(dòng)。旋轉(zhuǎn)過(guò)程短于0.5s靡黑，銷售和市場(chǎng)副總裁John Thirlwell說(shuō)揖帕。他指出，如果希望帽惠，該系統(tǒng)允許第二次注射挎茂，并完全包覆第一次注射材料。

　　Caco-Pacific公司在不到兩年的時(shí)間內(nèi)制造了幾種低慣性技術(shù)模具剧鹏。所有這些都是單面模具热轨。但是，現(xiàn)在可以有疊層模具的訂貨了盔惑。到目前為止最大的應(yīng)用是一個(gè)16+16的單面模具梨耽，用于生產(chǎn)具有軟手感的重疊注塑的全包覆型筆桿。一種兩種材料的32+32疊層模具正在設(shè)計(jì)中律坎。Thirlwell說(shuō)统岭，低慣性技術(shù)因?yàn)樗娜妱?dòng)驅(qū)動(dòng)適用于清潔室，所以在醫(yī)用市場(chǎng)引起了極大的興趣粉臊。

　　多種樹(shù)脂的技巧

　　Gram公司和Ferromatik公司/Foboha公司兩者都指出草添，可旋轉(zhuǎn)疊層模具使它們發(fā)展了許多不同尋常的應(yīng)用。其一是熱塑性/熱固性塑料扼仲，或“熱/冷”成型远寸。成型時(shí)，一種材料需要一個(gè)熱模具進(jìn)行塑化犀盟，而另一種材料需要一個(gè)冷模具以固化而晒。Gram公司設(shè)計(jì)了一套2+2型腔的旋轉(zhuǎn)疊層模具，用來(lái)加工帶有內(nèi)部硅橡膠墊圈的尼龍阅畴，用于汽車零件倡怎。雖然尼龍/硅成型的目的是在兩者之間達(dá)到良好的粘接，Gram公司和Ferromatik公司/Foboha公司利用了一個(gè)四面旋轉(zhuǎn)疊層元件來(lái)達(dá)到相反的效果贱枣。如果第一個(gè)制品在重疊注塑前已經(jīng)足夠徹底地冷卻了监署，最終制成制品的兩個(gè)組分能彼此相對(duì)地自由滑動(dòng)。

　　Gram公司用此法演示成型一種閥門纽哥，其中一個(gè)零件在另一個(gè)零件內(nèi)滑動(dòng)钠乏。另一個(gè)實(shí)例是成型具有三角形頂面的果汁盒所用的連同管口的螺旋蓋。首先成型果汁盒的PP共聚物蓋柬激，旋出型芯诽祠，然后LDPE管口使用一組新型芯在蓋內(nèi)部成型。因?yàn)樯w冷卻時(shí)間長(zhǎng)了一個(gè)額外的周期行忘，并且第二次注射的LDPE熔融溫度較低秧诊，蓋和管口不會(huì)粘連在一起筋劣。

　　打破尺寸的障礙

　　疊層模具技術(shù)首次突破障礙，進(jìn)入在大于1000 t的機(jī)器上成型大型零部件的應(yīng)用領(lǐng)域喧撕。Plastcoat公司正在使用一種在每個(gè)面上有一個(gè)型腔的Husky公司的雙層疊層模具正脸，為福特公司的XLT型卡車同時(shí)生產(chǎn)前后旋轉(zhuǎn)照明燈。另一種1+1疊層模具正在為豐田公司的Camry生產(chǎn)線制造搖臂呀琢。這種零件各有數(shù)英尺(ft)長(zhǎng)(1ft=0.30 m),使用300 g的熱塑性聚烯烴(TPO)鄙叼。這種零件在Husky公司的2200 t EWLL(加寬、加長(zhǎng))兩板式成型機(jī)上成型壕归。

　　“疊層模具的主要優(yōu)點(diǎn)是節(jié)省占地面積群娃，”成型操作經(jīng)理Rebecca Branca說(shuō)。周期時(shí)間一般講與在兩臺(tái)具有相同噸位能力的不同機(jī)器上運(yùn)轉(zhuǎn)的成型模具相符合癞季，她說(shuō)蒸甜。

　　此模具有一種獨(dú)特的在模具下面運(yùn)轉(zhuǎn)的注道桿(sprue-bar)。它將熔體分配到疊層模具的托架上余佛。托架有一個(gè)給

　　兩個(gè)模具供料的獨(dú)特的熱流道系統(tǒng)。Husky公司設(shè)計(jì)的流道使熔體系統(tǒng)總是處于平衡狀態(tài)窍荧，即使A側(cè)和B側(cè)的零件不同辉巡，成型維修部門經(jīng)理Roy Zinner說(shuō)。

　　當(dāng)模具打開(kāi)時(shí)蕊退，注道桿分為兩半郊楣，一半連接到固定模板，另一半連接到疊層模具托架上瓤荔。一個(gè)“協(xié)調(diào)的”桿拉住模具所有的部分到一起進(jìn)行合模净蚤。此桿可以調(diào)節(jié)，以適應(yīng)兩側(cè)不同的模具高度输硝。Plastcoat公司每個(gè)工作班約生產(chǎn)600只零件今瀑。

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