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1、河南机电高等专科学校：杨占尧,模块六 浇注系统的结构与设计,内容简介： 本模块主要讲述浇注系统的组成和设计，包括主流道设计、分流道设计、冷料井和拉料杆合理匹配、 流动比与流动面积校核、 浇注系统断面尺寸定量计算简易方法、 浇口形式的选用与设计。,河南机电高等专科学校：杨占尧,模块六 浇注系统的结构与设计,学习目的和要求： 1、掌握浇注系统的设计原则，会设计浇 注系统，能合理选择浇口在工件上的位置。 2、设计多型腔模具的浇注系统时，能使其浇注系统流动达到平衡。,河南机电高等专科学校：杨占尧,模块六 浇注系统的结构与设计,重点： 1、 浇注系统的设计原则。 2、浇注系统中每一部分的设计及制造。 难
2、点： 1、浇口形式和位置的选择 2、浇口和分流道类型的选择和设计。,河南机电高等专科学校：杨占尧,6.1 概述 6.2 主流道设计 6.3 分流道设计 6.4 冷料井与拉料杆合理匹配 6.5 流动比与流动面积比 6.6 浇注系统断面尺寸定量计算简易方法 6.7 浇口设计,模块六 浇注系统的结构与设计,河南机电高等专科学校：杨占尧,模块六 浇注系统的结构与设计,6.1 概述 用注塑成型方法加工塑料制品时，注塑机喷嘴中熔融的塑料，经过主流道、分流道，最后通过浇口进入模具型腔，然后经过冷却固化，得到所需要的制品。所以注塑模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。浇注系统
3、在模具中占有非常重要的地位，它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。这就要求模具设计者除了研究模具结构和加工技术之外，还必须对成型技术有较为深刻的理解。这样才能使模具制造技术与成型工艺有机地结合在一起，生产出既经济又高质量的产品。,河南机电高等专科学校：杨占尧,当熔融塑料通过浇注系统流入模具的型腔时，其流动过程大致如下：塑料首先进入主流道，而后进入分流道，最后通过浇口进入型腔。这个过程如图6-1所示。 对于无流道注塑模在注塑过程中，当温度较高的熔融塑料接触到温度较低的模具流道时，由于塑料快速冷却，在模具热流道的表面形成一个冷凝层。因为热塑性材料的热传导率较低，冷凝层对芯部的塑料会起到保
4、温作用。所以此时流道中心的塑料依然呈熔融状态，如图6-2所示。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,最初冷凝层的厚度是非常薄的，随着熔融的塑料继续接触冷凝层，产生冷凝，冷凝层会越来越厚。一段时间后，冷凝层将达到一定的厚度。此时，在不改变成型条件的情况下，来自熔融塑料的热输入加上由于流动摩擦而产生的摩擦热等于高温塑料与低温模具热交换所产生的热损失，如图6-3所示。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,如前所述，由于热塑性材料的热传导率较低，流道中冷凝的表皮对芯部熔融的塑料将起到保温的作用。所以保证了流
5、道芯部的塑料继续流动。这时如果增加注塑速度，冷凝层由于受到流动产生的高摩擦热而会变薄。由此可以得出这样的结论：高速注塑与低速注塑对于冷凝层厚度影响的差别是较为明显的。前者冷凝层厚度较薄，后者冷凝层厚度较厚。对于冷凝层薄的流道来说，单位时间内流入型腔的塑料体积大于冷凝层厚的流道。这就是为什么高压、高速注塑容易将型腔填充饱满的主要原因之一。以上原理如图6-4所示。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,6.1.1 浇注系统的作用、分类和组成,1浇注系统的作用与分类 浇注系统的作用是使塑料熔体平稳且有顺序地填充到型腔中，并在填充和凝固过程中把压力充分传递到各个部位，以获得
6、组织紧密、外形清晰的塑料制件。 普通浇注系统分直浇口和横浇口两种类型，见图6-5、图6-6所示。直浇口适用于立或卧式注塑机，其主流道一般是垂直于分型面的；而横浇口只适用于角式注塑机，其主流道平行于分型面。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,2浇注系统的组成 浇注系统一般是由主流道、分流道、浇口和冷料穴四个部分组成。 （1）主流道 由注塑机喷咀与模具接触的部位起到分流道为止的一段流道，是熔融塑料进入模具时最先经过的部位。 （2）分流道 主流道与浇口之间的一段流道，它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段，能使塑料的流向得到平稳的转换
7、。对多腔模分流道还起着向各型腔分配塑料的作用。 （3）浇口 是分流道与型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。它的作用有三点：,河南机电高等专科学校：杨占尧,（）使分流道输送来的熔融塑料在进入型腔时产生加速度，从而能迅速充满型腔； （）成型后浇口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止塑料产生倒流，避免型腔压力下降过快，以致在塑件上出现缩孔和凹陷； （）成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分离。 （）冷料穴其作用是贮存两次注塑间隔中产生的冷料头，以防止冷料头进入型腔造成塑件熔接不牢，影响塑件质量，甚至发生冷料头堵塞住浇口，而造成成型不满。冷料穴一般设在主流道末端，当分流道较长时，在它的末端也应开设冷料穴。,
8、河南机电高等专科学校：杨占尧,6.1.2 浇注系统的设计原则,1 排气良好 能顺利地引导熔融塑料填充到型腔的各个深度，不产生涡流和紊流，并能使型腔内的气体顺利排出。 2 流程短 在满足成型和排气良好的前提下，要选取短的流程来充填型腔，且应尽量减少弯折，以降低压力损失，缩短填充时间。 3 防止型芯和嵌件变形 应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和金属嵌件，防止型芯弯曲变形或嵌件移位。,河南机电高等专科学校：杨占尧,4 整修方便 浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。 5 防止塑件翘曲变形 在流程较长或需开设两个以上浇口时更应注意这一点。 6 合理设计冷料穴或溢
9、料槽 因为它可影响塑件质量。 7 浇注系统的断面积和长度 除满足以上各点外，浇注系统的断面积和长度应尽量取小值，以减少浇注系统占用的塑料量，从而减少回收料。,河南机电高等专科学校：杨占尧,进行流道系统工程分析时，一般采用如下假设： 1 系统中所有流道截面形状相似，而尺寸可以不同。 2 非圆形流道截面可用截面面积相同的圆管代替，即,式中，A为非圆形流道的截面面积；C为非圆形流道截面的周长。,河南机电高等专科学校：杨占尧,3 忽略塑料熔体的弹性，认为是符合幂律模型的粘性体。 4 塑料熔体在流道中的流动，是在等温条件下进行的，即略去冷却和粘性流动的热效应。 5 忽略流道交界和转折处的压力损失。 6
10、注塑机喷嘴的体积流量恒定。,河南机电高等专科学校：杨占尧,6.2 主流道设计,6.2.1 直浇口式主流道 直浇口式主流道垂直于模具分型面，适用与卧式和立式注塑模，其设计内容包括主流道本身的设计及其主流道衬套和定位环设计等工作。 1 主流道设计 直浇口式主流道的几何形状和尺寸如图6-7所示，其截面一般为圆形,设计时应注意下列事项：,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,（1）主流道截面积的大小最先影响塑料熔体的流速和充模时间。如果截面直径过小，熔体在流动过程中的冷却面积相对增大，热量损失大，导致粘度升高，压力损失增大，流动性降低，因此成型困难。如果截面直径过大，则流道
11、容积增大，塑料消耗增加，导致冷却固化时间延长，生产率下降。另外，如果主流道截面积过大，还容易使塑料熔体的流动产生絮流和涡流，导致制品内部产生气泡。因此，必须恰当地设计主流道截面直径。通常，主流道进口端的截面直径约取为48mm，若熔体流动性好且制品较小,河南机电高等专科学校：杨占尧,直径可设计得小一些；反之则要设计得大一些。设计主流道截面直径时，应当注意喷嘴和主流道的对中问题，因对中不良产生的误差容易在喷嘴和主流道进口处造成漏料或积存冷料，并因此妨碍主流道凝料脱模。为了补偿对中误差并解决凝料脱模问题，主流道进口端直径一般都要比喷嘴出口直径大0.51mm。表6-1推荐的主流道截面直径可供参考使用。
12、,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,（2）为了便于取出主流道凝料，主流道应呈圆锥形，锥角约取24。对流动性差的塑料可取到610。 （3）主流道出口端应有圆角，圆角半径R约取0.33mm或取0.125D2。 （4）主流道表壁的表面粗糙度应小于Ra0.631.25um。(高于7)。 （5）在保证制品成型的条件下，主流道长度应尽量短，以减小压力损失和废料量。如果主流道过长，则会使塑料熔体的温度下降而影响充模。通常，主流道长度可小于或等于60mm。,河南机电高等专科学校：杨占尧,（6）主流道进口端与喷嘴头部接触应做成凹下的球面，以便与喷嘴头部的球面半径匹配(图6-8)，
13、否则容易造成漏料，给脱卸主流道凝料造成困难。通常要求主流道进口端凹下的球面半径要比喷嘴球面半径大12mm，凹下深度约35mm。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,2 主流道衬套设计,由于注塑成型时主流道要与高温塑料熔体和注塑机喷嘴反复接触和碰撞，所以一般都不将主流道直接开在定模上，而是将它单独开设在一个嵌套中，然后将此套再嵌入定模内，该嵌套称为主流道衬套(也有文献称为浇口套)。采用主流道衬套以后，不仅对主流道的加工和热处理以及衬套本身的选材等工作带来很大方便，而且在主流道损坏后也便于修磨或更换。,河南机电高等专科学校：杨占尧,常用的主流道衬套有A、B两种类型(图
14、6-9),其中B型是为了防止衬套在塑料熔体反压力作用下退出定模而特意设计的，使用时用固定在定模上的定位环压住衬套大端台阶即可。另外，衬套上的外径是为了与定位环内孔配合而设置的，至于衬套上的其他尺寸，均可根据具体情况设计或使用标准件。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,设计主流道衬套时应注意以下事项： (1)对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计。 (2)主流道衬套应选用优质钢材（如T8A等），热处理后硬度为5357HRC。 (3)衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料
15、，而且还会压坏模具。 (4)衬套与定模之间的配合采用H7/m6。,河南机电高等专科学校：杨占尧,3 定位环设计,定位环与注塑机定模固定板中心的定位孔相配合，其作用是为了使主流道与喷嘴和机筒对中，除了将定位环与主流道衬套设计成整体结构之外，单个的定位环形式可参考图6-10和图6-11设计。其中，图6-10是根据日本工业标准JISB5111-1964规定的应用实例，而图-11则是一些具有特殊形状的定位环，可应用于不同的场合。,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,图6-11 特殊形状定位环应用图例 （）,河南机电高等专科学校：杨占尧,返回,河南机电高等专科学校：杨占尧,
16、设计定位环时应注意事项下事项： （1）定位环与注塑机定模固定板上的定位孔之间采取比较松动的间隙配合，如H11/h11或H11/b11。 （2）对于小型模具，定位环与定位孔的配合长度可取810mm，对于大型模具则可取1015mm。 （3）在图6-10中，图a是最常用的定位环形式；图b可以不在在定模上加工安装定位环的台阶孔，图c用定位环压住A型主流道衬套，以防衬套退出定模的结构；图d用定位环压住B型主流道衬套，以防衬套退出定模的结构。,河南机电高等专科学校：杨占尧,（4）由于规格相近的注塑机常因生产厂家不同，其上的定位孔经常不一致，所以，为了提高模架的标准化程度，可将定位环做成图6-11a、b所示的结构。在这两种结构中，若将与注塑机定位孔配合的直径dj以及与定模上定位孔配合的直径dm做成通用或标准尺寸，则只要更换定位环便可使同一模架适用于不同的注塑机。 （5）在图6-11中，图c是用台阶孔压住A型主流道衬套的定位环结构，其中孔径Dh要求与定位环直径dh配合；图d、e所示的定位环结构是为了便于更换主流道衬套，另外也可以防止衬套在注塑
