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1、普通高等教育“十二五”规划教材,塑料成型工艺与模具设计,绪论,注射模具中从注射机喷嘴开始到模腔为止的塑料流动通道称作浇注系统。 通过浇注系统向型腔中的传质、传压、传热情况决定着塑件的内在和外观质量。 浇注系统的布置和安排影响着塑料成型的难易程度和模具的复杂程度。,第七章 浇注系统设计,7.3 主流道设计,7.1 浇注系统的组成及其作用,7.7 排气系统设计,7.6 冷料穴的设计,7.5 浇口设计,7.4 分流道设计,7.2 浇注系统的平衡进料设计,1.浇注系统的类型,图7-1 直浇口式普通浇注系统,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,1）直浇口浇注系统 概念：主流道的轴线垂直于模具分型面
2、用途：适用于立式和卧式注塑机。,2）横浇口浇注系统 概念：主流道的轴线平行于模具分型面 用途：适用于角式注塑机。,图 7-2 横浇口式普通浇注系统,1.浇注系统的类型,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,（1） 主流道： 是连接注射机喷嘴与分流道的一段料流通道。是模具进料的入口，可将熔体从喷嘴引入到模具。,图7-3浇注系统实体结构组成,2.浇注系统的组成及作用,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,（2）分流道： 主流道与浇口之间的一段料流通道。 用于一模多腔和一腔多浇口时，将熔体分配至各型腔或同一型腔的各处，起着对熔体的分流转向作用。 单腔单浇口模具，常常没有分流道。,2.浇注系统的组
3、成及作用,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,（3）浇口： 是熔融塑料经分流道注入模腔的进料口。 是流道中最狭小的部分。,2.浇注系统的组成及作用,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,（4）冷料穴： 位于主流道末端分型面的动模一侧，分流道较长时，其末端也可设冷料穴，也可在型腔外相应处设置冷料穴。 作用：收集前锋冷料，防止冷料堵塞浇口及进入模腔后影响质量。,2.浇注系统的组成及作用,7.1.1 浇注系统的类型、组成及作用,1） 注射时，将熔体均匀而平稳地输送入模腔，并使腔内气体及时顺利排出； 2） 冷却凝固时，将压力有效地传递到型腔各部位，以获得形状完整、内外在质量优良的塑料制件。,1.
4、 浇注系统的作用,7.1.2浇注系统的设计原则,1）充模过程快而有序，以保证在很短时间内平稳而均衡地充满模腔； 2）压力损失小，以保证塑料熔体的充模压力； 3）热量损失小，以保证热塑性塑料充模时的流动性； 4）排气顺利，以避免气体滞留于模腔而产生缺陷； 5）流道凝料易于与制件分离切除。,7.1.2浇注系统的设计原则,2. 对浇注系统的要求,1）浇注系统的结构与尺寸设计； 2）浇注系统的位置设计；,7.1.2浇注系统的设计原则,2. 浇注系统的设计内容,（1）应与所用塑料的成型特性相适应 不同的塑料品种，其流动性不同，流道和浇口的选择也将不同。 （2）应有利于排气与补缩 浇注系统应能顺利地引导塑
5、料熔体充满模腔的各个角落，使模腔及浇注系统中的气体有序地排出，以保证填充过程中不产生紊流或涡流，也不会导致因气体积存处引起的凹陷、气泡、烧焦等成型缺陷。,7.1.2浇注系统的设计原则,3. 浇注系统的设计原则,（3）流程尽量短，以减小热量与压力损失。 应使熔体在模具中的流程尽量短且不发生弯曲，同时控制好流道的表面粗糙度，从而减少压力损失和熔体的热量损失，并缩短充模时间。 （4）应避免塑料熔体直接冲击型芯和嵌件。 以防止使细小型芯变形或嵌件位移。,7.1.2浇注系统的设计原则,3. 浇注系统的设计原则,（5）流道凝料与塑件易于分离 小浇口痕迹小，便于流道凝料与塑件的分离，也有利于自动化操作。 （
6、6）要保证塑件外观质量 尽量采用小浇口，使其痕迹易于清除修整，以保证塑件的美观和使用性能； 有特殊的造型设计时，浇口应开设在次要或隐蔽的地方。,7.1.2浇注系统的设计原则,3. 浇注系统的设计原则,（7）应防止制品变形和翘曲 应考虑减轻浇口附近的残余应力，以防止制品发生变形和翘曲。 （8）合理设计冷料穴 冷料穴设计不当时，前锋冷料进入模腔会导致制品产生冷疤或冷斑。 （9）尽量减少浇注系统的用料量 在保证制件质量的前提下应使浇注系统的容积尽量小，不仅可以避免系统凝料积压、延长成型周期等问题，还可以减少原料消耗。,7.1.2浇注系统的设计原则,3. 浇注系统的设计原则,（10）应同时考虑模腔布局
7、 1）应尽可能保证各模腔充填条件一致。 2）使模腔及浇注系统在分型面上的投影面积总重心与注射机锁模力作用中心相重合，以保证锁模的可靠性及锁模机构受力的均匀性。,7.1.2浇注系统的设计原则,3. 浇注系统的设计原则,采用多腔注射模进行成型生产时，如果流经浇注系统的塑料熔体能够同时到达和充满各个模腔，则称该浇注系统为平衡系统，反之则为不平衡系统。,一、系统平衡的概念：,如果各模腔充模条件不一致，则 最先充满的型腔内的熔体就会停止流动，浇口处的熔体便开始冷凝，并在较低压力下冻结，无法对型腔内的制品进行压实和保压； 最后充满的型腔则会在较高的压力下凝固，制品密度较高。 从而造成各模腔制品的质量不一致
8、。,二、系统平衡设计的意义：,浇注系统平衡时，熔体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔，从而可以获得尺寸相同、物理性能良好的制品。,二、系统平衡设计的意义：,7.2.1平衡式浇注系统,通往各个模腔的料流通道的截面形状、截面尺寸及其长度对应相等。,1.系统平衡的充分条件：,7.2.1 平衡式浇注系统,1）圆周式布置： 特点： 流程短，转折少，因而流动时压力损失小，效果好。 加工较困堆。 用途： 圆形制品及精密制品。,2.平衡式浇注系统的布排方式：,7.2.1 平衡式浇注系统,2）平行式布置： 特点： 加工较容易。 用途： 一般非圆形制品。,2.平衡式浇注系统的布排方式：,7.2.2 非平衡
9、式浇注系统,对通往各模腔的料流通道截面积和长度进行调整，使熔体通往各个模腔的体积流量相等。,1.部分非平衡式浇注系统：,3.保持系统平衡的方法：,2.非平衡式浇注系统的优点：,浇注系统流程较短，流动阻力小。,基本概念,模具中从与注射机喷嘴接触处开始到分流道为止的塑料熔体的料流通道。 主流道的形状和尺寸最先影响熔体的流动速度和填充时间。应尽可能使熔体的温度降和压力降最小，以保证熔体的输送能力。,主流道的概念：,直浇口式主流道 横浇口式主流道,主流道的类型：,7.3.1 直浇口式主流道的设计,特征： 垂直于模具分型面； 开设在定模部分； 现状为圆锥形。 用途： 适用于卧式和立式注射机。,（1）锥度
10、，一般28，常用4。 目的：便于凝料脱出。 （2）小端直径D1，应大于喷嘴孔径0.51mm。 目的：主流道与喷嘴间同轴度有偏差时，避免凝料卡滞在内。,图7-5 主流道的结构,7.3.1 直浇口式主流道的设计,1主流道设计,（3）凹球面半径，应大于喷嘴半径12mm。 作用：使两者紧密接触，防止两球面出现间隙而溢料，影响脱模。 （4）球面配合高度h=35mm。 （5）主流道长度一般不大于60mm，同时受模座厚度与模具结构限制。 （6）表面粗糙度 Ra=0.81.6。,7.3.1 直浇口式主流道的设计,1主流道设计,图7-5 主流道的结构,（1）浇口套 概念：直接与注射机喷嘴接触，带有主流道通道的衬
11、套。 特点：1）便于选材、加工和热处理； 2）寿命长。 3）损坏后便于修磨和更换。 结构：A、B可按国标CB/T 4169.19-2006设计，如表7-1。,7.3.1 直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,（1）浇口套 标准结构：国标CB/T 4169.19-2006。,7.3.1 直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,设计要点： 1）浇口套的长度应与定模配合部分的厚度一致，出口端不得高出分型面，否则会造成溢料，还会压坏模具。 2）浇口套与定模之间的配合一般采用H7/m6。 3）浇口套应选用优质钢材(如T8A、T10A、45钢等)，热处理后硬度为38HRC45HRC。,7.3.1
12、 直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,（1）浇口套,概念：确定模具在注射机上的安装位置，保证注射机喷嘴与模具浇口套对中的定位零件。 设计要点： 1）与注射机定模固定板上的定位孔之间采取较松的间隙配合，如H11h11或H11b11，与浇口套的配合采用H9f9。 2）定位圈的定位面高度h不能大于定位孔的深度。小型模具的定位圈与定位孔的配合长度可取810mm，大型模具则可取1015mm。,7.3.1直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,（2）定位圈,1）浇口套与定位圈一体。 用于小型模具。,图7-6浇口套与模板的配合形式,7.3.1直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,（3）配合
13、形式,2）浇口套与定位圈配合使用 将衬套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上。,图7-6浇口套与模板的配合形式,7.3.1直浇口式主流道的设计,2浇口套和定位圈设计,（3）配合形式,图7-7 横浇口式主流道尺寸,1特征,7.3.2 横浇口式主流道的设计,主流道平行于分型面。,2用途,用于直角式注射机。,7.4分流道设计,概念：指连接主流道与浇口之间的熔体流动通道，适用于多腔模及一腔多浇口模具。 作用：使从主流道流出的塑料熔体顺利分流与转向，并平稳均衡地通过各个浇口进入模腔。,分流道的基本概念,7.4.1 分流道的形状与尺寸,要求：有较大的流道截面积，以减小压力损失， 有较小的表面积，以
14、减少热量损失。 1）比表面积：流道表面积与体积之比。 比表面积减小，则在输送相同体积的熔体时，传给模具的热量减小，和模具间的摩擦阻力减小。,图 7-8 分流道截面形状,1直浇口式分流道,（1）分流道的截面形状,7.4.1 分流道的形状与尺寸,2）加工的难易程度： 为了使凝料脱模，分流道一般设置在分型面上，截面形状不同，加工的难易程度不同，生产成本也不同。,1直浇口式分流道,（1）分流道的截面形状,3）截面形状选择： 圆形截面分流道比表面积最小，因此流动性最好，热量损失最少，是理想的形状，但是要以分型面为界分成两半加工才有利于凝料脱出，故其工艺性不佳，且闭合后难以确保两半圆对准，故实际不常用。
15、生产中常用梯形，小型模具用U型。,7.4.1 分流道的形状与尺寸,1直浇口式分流道,（1）分流道的截面形状,7.4.1 分流道的形状与尺寸,1直浇口式分流道,（2）分流道的尺寸,圆形截面分流道截面直径D：,式中，D圆形分流道直径，或其它分流道的当量直径（mm）； m 流经分流道的塑料物料质量（g）； L 该分流道的长度（mm）。,7.4.1 分流道的形状与尺寸,适用于壁厚3mm以下，小于200g的塑料件。 对于高粘度物料，如硬PVC和丙稀酸塑料，应扩大25%。 一般分流道直径在310mm，高粘度物料可达1316 mm。 对于具有多级分流道的浇注系统，每一级流道要比下一级流道尺寸大10%20。,
16、1直浇口式分流道,（2）分流道的尺寸,圆形截面分流道截面直径计算公式的应用：,7.4.1 分流道的形状与尺寸,1直浇口式分流道,（2）分流道的尺寸,圆形截面分流道截面直径D推荐值：,表7-4 常用塑料的圆形截面分流道直径推荐值 （mm）,7.4.1 分流道的形状与尺寸,1直浇口式分流道,（2）分流道的尺寸,梯形和U形圆形截面分流道截面尺寸：,表7-5常用梯形和U形分流道截面对应尺寸 （mm）,7.4.1 分流道的形状与尺寸,要求：为避免外层冷料进入模腔，分流道表面粗糙度Ra不能太小。 目的： 1）有助于熔体外层冷却及固定； 2）内外层产生速度差，具有合适的剪切速率和剪切热。 范围： 一般取Ra取1.252.5m。,（3）分流道表面粗糙度,1直浇口式分流道,7.4.1 分流道的形状与尺寸,截面形状：圆形、椭圆形、半圆形和梯形等。,（1）截面形状,2横浇口式分流道,（2）尺寸： 长度Lf=58mm。 对于环形制品，=4050，对于片状制品，可取90
