新的熱流道技術(shù)旨在簡(jiǎn)化系統(tǒng)維護(hù)和模具制造

文/本刊記者 Cynthia Kustush

熱流道供應(yīng)商正在開(kāi)發(fā)新型解決方案，幫助模具制造商和成型商消除在模具設(shè)計(jì)、控制和維護(hù)熱流道過(guò)程中的復(fù)雜性。

從歷史上看，對(duì)熱流道系統(tǒng)的理解、設(shè)計(jì)和使用都會(huì)很復(fù)雜。它們也是模具制造中最昂貴的部件之一。出于這兩個(gè)原因以及其他原因，MoldMaking Technology邀請(qǐng)了幾家熱流道系統(tǒng)和零部件供應(yīng)商參加一個(gè)特別的圓桌討論會(huì)議。

MoldMaking Technology要求每家公司確定客戶所面臨的趨勢(shì)和挑戰(zhàn)，分享可以解決這些問(wèn)題的一些解決方案或技巧，并對(duì)熱流道技術(shù)的未來(lái)發(fā)展提出一些見(jiàn)解。

針控制技術(shù)的進(jìn)步使得以前不能成型的零部件可以被成型。這里展示的是一個(gè)示例，其中監(jiān)控設(shè)備在成型過(guò)程中遠(yuǎn)程顯示閥針的位置，從而更容易確認(rèn)設(shè)置或?qū)嵤┕收吓懦?。該系統(tǒng)還具有可擴(kuò)展性，這意味著用戶可以獲得簡(jiǎn)單的針位置傳感功能，如果有必要，還能夠升級(jí)獲得更高水平的針控制（圖片來(lái)自Synventive公司）

推進(jìn)控制過(guò)程的方法

Synventive成型解決方案公司（美國(guó)馬薩諸塞州皮博迪）應(yīng)用和技術(shù)服務(wù)總監(jiān)Bill Rousseau表示，針控制技術(shù)取得了重大進(jìn)展，可以成型以前無(wú)法成型的零部件?！艾F(xiàn)在能夠使用從簡(jiǎn)單的閥針?biāo)俣冉档偷酵耆刂漆樳\(yùn)動(dòng)的各種技術(shù)，”他說(shuō)，“挑戰(zhàn)在于知道何時(shí)需要這些針控制技術(shù)?！盧ousseau指出，一些公司花費(fèi)大量的資金使用這些技術(shù)中的一種配置模具，卻發(fā)現(xiàn)模具可以在沒(méi)有它的情況下生產(chǎn)出合格的零部件?！霸谀莻€(gè)時(shí)間點(diǎn)上，資金已經(jīng)用完了，涉及運(yùn)行技術(shù)的復(fù)雜問(wèn)題仍然存在于模具的生命周期中?！彼f(shuō)，“我們解決這一難題的方法是提供一系列可擴(kuò)展的技術(shù)。這種方法可以為熱流道提供簡(jiǎn)單的針位置傳感功能，以后它還可以升級(jí)到其他的針控制水平。也就是說(shuō)，它是靈活的，沒(méi)有必要固定在任何的技術(shù)水平上?！盡ilacron旗 下Mold-Masters公司（加拿大安大略省喬治城）全球熱流道系統(tǒng)總監(jiān)Sudheer Thrissileri認(rèn)為，成型商需要更精確的熱流道控制，以實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的加工、部件質(zhì)量和澆口壽命?！半妱?dòng)熱流道致動(dòng)被證明可以在澆口打開(kāi)和澆口關(guān)閉順序中提供精確控制，并且成型商在許多應(yīng)用中趨向于電動(dòng)閥式澆口?！彼f(shuō)，“在2017年Fakuma展會(huì)上，許多熱流道制造商展示了這項(xiàng)技術(shù)?！?/p>

HRS Flow公司（美國(guó)密歇根州拜倫中心）北美銷售總監(jiān)Robert Harvey表示，伺服控制閥式澆口系統(tǒng)提供了比傳統(tǒng)閥桿致動(dòng)更優(yōu)越的加工靈活性。這是因?yàn)樵趫?zhí)行期間它具有精確控制閥桿的速度和位置以及在中間位置停止的能力。伺服控制系統(tǒng)還提供更大的加工窗口以適應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)的要求和條件，例如需要避免彼此不同的多個(gè)外觀缺陷。Harvey說(shuō)，將閥針執(zhí)行器（氣缸或伺服系統(tǒng)）定位在點(diǎn)澆口外側(cè)，并用連桿連接它們，這為歧管袋設(shè)計(jì)提供了靈活性，可提供額外的支撐，并從熱歧管區(qū)域移除氣缸，從而延長(zhǎng)了氣缸密封的使用壽命并減少停機(jī)時(shí)間。“我們看到因?yàn)獒樦聞?dòng)的準(zhǔn)確性而促進(jìn)了整個(gè)伺服閥桿驅(qū)動(dòng)的趨勢(shì)化，并且可以使加工窗口顯著增加?！彼a(bǔ)充道，“取消液壓管路和液壓密封導(dǎo)致在所有情況下減少了維護(hù)并增加正常運(yùn)行的時(shí)間。伺服閥式澆口致動(dòng)還為在多個(gè)周期中存儲(chǔ)額外的過(guò)程變量創(chuàng)造了條件，例如閥桿位置和速度?！?/p>

伺服控制的閥式澆口熱流道系統(tǒng)將變得越來(lái)越流行，它可以在執(zhí)行期間更精確地控制閥桿的速度和位置。它們還提供了一個(gè)更大的加工窗口，并且比傳統(tǒng)的氣動(dòng)或液壓系統(tǒng)更節(jié)能（圖片來(lái)自HRS Flow公司）

赫斯基注塑系統(tǒng)有限公司（加拿大安大略省博爾頓）業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)和美洲服務(wù)及銷售副總裁Craig Reynolds表示，電動(dòng)閥式澆口技術(shù)越來(lái)越多的使用將促使其在不久的將來(lái)成為主流技術(shù)，它將使得成型商可以更多地控制流程和重復(fù)性。由于伺服驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)比氣動(dòng)或液壓閥式澆口使用更少的能量，因而還可以節(jié)省操作成本。“這意味著模具制造商需要找到一種簡(jiǎn)便的方法來(lái)控制電動(dòng)閥式澆口，而不是要求成型商成為計(jì)算機(jī)程序員?！彼f(shuō)。

使熱流道系統(tǒng)更智能

Synventive公司的Bill Rousseau表示，另一個(gè)行業(yè)趨勢(shì)涉及使用“智能工具”和物聯(lián)網(wǎng)（IoT），雖然完全自主生產(chǎn)工廠的想法在未來(lái)似乎還有很長(zhǎng)的路要走，但有一些公司現(xiàn)在采取了初步措施?！艾F(xiàn)在獨(dú)立運(yùn)行的控制系統(tǒng)將開(kāi)始集成，共享有關(guān)成型過(guò)程的信息并進(jìn)行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整?！彼f(shuō)，“這種把目前分離的技術(shù)進(jìn)行融合將使它們更強(qiáng)大，更易于實(shí)施和操作?！?/p>

根據(jù)HRS Flow公司的Robert Harvey所說(shuō)，項(xiàng)目時(shí)間期限正在逐漸縮短，因而需要非常高效地設(shè)計(jì)信息轉(zhuǎn)移和設(shè)計(jì)執(zhí)行以及更短的制造交貨時(shí)間?！皩⒏鼜?fù)雜零部件的嚴(yán)格質(zhì)量要求與顏色變化等操作需求相平衡，將需要更多的過(guò)程靈活性，而這種靈活性來(lái)自‘更智能’和更強(qiáng)大的歧管系統(tǒng)?！彼f(shuō)，“這些系統(tǒng)能夠控制閥桿的速度和位置，并提供過(guò)程反饋?！?/p>

提供全面的客戶服務(wù)

Hasco美國(guó)公司（美國(guó)北卡羅來(lái)納州弗萊徹）的工程經(jīng)理Brenda Clark認(rèn)為，模具制造商和模具設(shè)計(jì)師面臨的最大挑戰(zhàn)之一是懂得何種熱流道系統(tǒng)將支持他們的應(yīng)用，如何設(shè)計(jì)、建造模具，以及在模具使用期內(nèi)如何維護(hù)所選擇的系統(tǒng)。她指出，模具制造商、模具設(shè)計(jì)師和熱流道供應(yīng)商之間的良好的初始溝通至關(guān)重要?！坝嘘P(guān)各個(gè)系統(tǒng)零部件（歧管、注嘴、加熱器等）及其備件故障的詳細(xì)信息對(duì)模具設(shè)計(jì)師和模具制造商最有幫助?！彼f(shuō)，“一個(gè)優(yōu)秀的熱流道供應(yīng)商將提供涵蓋完整熱流道系統(tǒng)和熱半模所有組成部分的文檔，包括加工要求、配合和表面處理，以及每個(gè)組件的維護(hù)要求。”

PCS公司（美國(guó)密歇根州弗雷澤）熱流道協(xié)調(diào)員Tim Markham稱，客戶經(jīng)常會(huì)遇到型腔和注嘴之間正確間距的問(wèn)題。他們也努力選擇合適的注嘴尺寸來(lái)填充零部件，而不是根據(jù)模具的尺寸選擇注嘴。“我們鼓勵(lì)客戶在設(shè)計(jì)他們的模具之前與我們聯(lián)系，這樣我們就可以指導(dǎo)他們針對(duì)其部件使用正確的注嘴尺寸和梢部選項(xiàng)。”他說(shuō)。

Incoe公司（美國(guó)密歇根州特洛伊市）的業(yè)務(wù)開(kāi)發(fā)經(jīng)理Jim Bott看到客戶在為新客戶估算價(jià)格方面，和在實(shí)際模具建造以外的模具制造過(guò)程中對(duì)各種必要的步驟安排好時(shí)間上遇到了困難?！皩?duì)于現(xiàn)有客戶采用已知既定的規(guī)格，可以很容易地估算出價(jià)格。”他說(shuō)，“而面臨的挑戰(zhàn)是為新客戶提供適當(dāng)?shù)膬r(jià)格估算，以實(shí)現(xiàn)他們所需的部件結(jié)果，因?yàn)榻裉鞜崃鞯兰夹g(shù)的定價(jià)變化很大，每一次報(bào)價(jià)都要重新估算?！贝送?，Bott稱在熱流道報(bào)價(jià)、模具模擬/扭曲和冷卻/FEA熱效果、系統(tǒng)CAD數(shù)據(jù)結(jié)果和滿足交貨要求等方面安排好時(shí)間也是非常重要的，并且也具有挑戰(zhàn)性。與Hasco公司的Brenda Clark一樣，Bott認(rèn)為項(xiàng)目前期的溝通是關(guān)鍵?！盁崃鞯缹I(yè)人員可以與模具制造商合作，指導(dǎo)其親自或通過(guò)WebEx與成型商會(huì)面，以確定實(shí)現(xiàn)最優(yōu)的部件性價(jià)比所需要的熱流道技術(shù)數(shù)量。該信息有助于熱流道公司的應(yīng)用工程師更快地制定出熱流道解決方案的準(zhǔn)確報(bào)價(jià)?！盉ott說(shuō)。Incoe公司還增添了充模模擬軟件和硬件工作站，并增加了更多的工程師。該公司與Beaumont技術(shù)公司長(zhǎng)期合作，提供翹曲和冷卻工程分析。Incoe公司還聘請(qǐng)了額外的CAD設(shè)計(jì)工程師，以減少將數(shù)據(jù)提供給模具制造商的時(shí)間。

“基本的模流服務(wù)可用于那些需要檢查澆口選項(xiàng)和充模模式的應(yīng)用?！盤(pán)CS公司的Tim Markham說(shuō)，對(duì)于特定的樹(shù)脂，重要的是要檢查成型零部件的各種選擇，無(wú)論是直接澆口還是通過(guò)一個(gè)流道、熱澆口或閥式澆口。“我們還建議客戶不要在某些使用特殊樹(shù)脂的應(yīng)用中使用熱流道系統(tǒng)?！彼f(shuō)。

許多配置選項(xiàng)帶來(lái)了很多客戶的問(wèn)題，并且熱流道技術(shù)的定價(jià)現(xiàn)在變化很大。因此項(xiàng)目前期的溝通比以往任何時(shí)候都更重要，它將有助于實(shí)現(xiàn)熱流道零部件的最佳性價(jià)比（圖片來(lái)自Incoe公司）

克服成型和澆口的挑戰(zhàn)

赫斯基公司的Craig Reynolds表示，模具制造商正面臨著越來(lái)越多的技術(shù)要求，包括較小的零部件（或小于0.1 g的零部件）、更嚴(yán)格的質(zhì)量要求以及更具挑戰(zhàn)性的樹(shù)脂如聚砜（PSU）合金（這些合金對(duì)熱量極其敏感，如果它們?cè)跓崃鞯乐薪到?，就?huì)造成災(zāi)難性的后果）?！耙粋€(gè)例子是Cpk大于1.66的具有關(guān)鍵尺寸的部件，這在日益復(fù)雜的組件中（如自動(dòng)藥物注射器）通常需要支撐與其他部件相連接的零部件。”他說(shuō)，“我們?cè)趹?yīng)用工程和設(shè)計(jì)方面投入了大量的資金，并建立了自己的溫度、閥式澆口和伺服的控制系統(tǒng)。由于在每個(gè)熱流道系統(tǒng)上都可以執(zhí)行FEA熱分析，因此可以確保均勻、一致的熱量曲線。”

Mold-Masters公 司 的Sudheer Thrissileri也指出了使用先進(jìn)樹(shù)脂類型和生產(chǎn)更復(fù)雜部件的趨勢(shì)。例如，他指出薄壁部件和復(fù)雜性，如對(duì)透明度的嚴(yán)格要求和消除可見(jiàn)零部件表面上的澆口痕跡——所有這些都促使行業(yè)去開(kāi)發(fā)注塑成型的新技術(shù)。這反過(guò)來(lái)又促進(jìn)了熱流道系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和開(kāi)發(fā)，它們可以加工新的樹(shù)脂而沒(méi)有死斑，并且支持需要更高注射壓力的應(yīng)用。例如，從功能方面到更美觀的部件，對(duì)高質(zhì)量澆口外觀的需求已經(jīng)在增加，這需要模具制造商和熱流道供應(yīng)商設(shè)計(jì)更嚴(yán)格的澆口區(qū)域幾何公差。

HRS Flow公司的Robert Harvey看到了部件更復(fù)雜以及零部件整合的趨勢(shì)。因此，點(diǎn)澆口的數(shù)量正在增加，并且經(jīng)常呈交錯(cuò)模式。他說(shuō)，這造成了水冷卻管線更復(fù)雜的布局，以及需要更厚的型腔板，它可以為模具提供所需的支撐。而采用隔熱的歧管支撐以及澆口冷卻嵌件，使模具制造商能夠更容易地將水送到澆口區(qū)域。

PCS公司的Tim Markham認(rèn)為鑄造歧管將成為未來(lái)的潮流。“這將使設(shè)計(jì)人員能夠在流道中創(chuàng)造更好的平衡，減少存留降解樹(shù)脂的死區(qū)，并且可以實(shí)現(xiàn)更好的顏色變化?！?Mold-Masters公司的Sudheer Thrissileri 補(bǔ)充道：“由于成型部件的重量減輕，需要更短的周期時(shí)間和期望運(yùn)行數(shù)百萬(wàn)次的模具，這樣模具的堅(jiān)固性變得更加關(guān)鍵。為此，使用合金鋼和能夠經(jīng)受多年運(yùn)行生產(chǎn)的鋼材特殊涂層將變得越來(lái)越普遍?！?/p>

Incoe公司的Jim Bott表示Incoe正在尋找超過(guò)現(xiàn)有的、能夠提高熔體輸送性能并占有更小面積的解決方案。“這將為模具制造商提供更多的空間來(lái)實(shí)施模具加熱和冷卻技術(shù)?！彼f(shuō)，還可以減少或簡(jiǎn)化模具加工。Hasco公司的Brenda Clark說(shuō)，當(dāng)出現(xiàn)故障或僅僅是因?yàn)橄到y(tǒng)的正常磨損而需要更換時(shí)，歧管、注嘴和加熱器的備件將變得更加標(biāo)準(zhǔn)化以便于操作。標(biāo)準(zhǔn)化還將幫助設(shè)計(jì)人員設(shè)計(jì)出更好的模具，并為模具制造商提供關(guān)鍵的尺寸細(xì)節(jié)，以實(shí)現(xiàn)更精確的加工，從而減少配合或泄漏問(wèn)題。同時(shí)，這也將促進(jìn)為所有終端用戶制造出更可靠的系統(tǒng)和熱半模。