《塑料注射成型工艺及模具设计 第2版 教学课件 ppt 作者 李德群 黄志高05.注射模浇注系统 05.注射模浇注系统》由会员分享，可在线阅读，更多相关《塑料注射成型工艺及模具设计 第2版 教学课件 ppt 作者 李德群 黄志高05.注射模浇注系统 05.注射模浇注系统（50页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、注射模浇注系统,内容简介,浇注系统的流变学概论 普通流道浇注系统 浇注系统的流变学方程 主流道的设计 分流道的设计 浇口的设计 冷料井和拉料杆的设计 浇注系统的平衡进料,浇注系统的流变学方程,圆形和矩形通道在管壁处的剪切速率 根据切应力的定义，对于圆形和矩形通道，分别有, 圆形和矩形通道在管壁处的剪切速率（s-1） R 圆形管半径（cm） h 矩形管高度（cm） W 矩形管宽度（cm） qv 熔体的体积流量（cm3/s）, 圆形和矩形管壁处的切应力（104Pa） L 管的长度（cm） p 熔体流经管长为L的通道时产生的压力降（104Pa）,浇注系统的流变学方程,根据流变方程 有,即,由上面两式
2、可知，熔体的体积流量 不仅与流道长度L、流道截面尺寸 或者 有关，还与黏度 和压力降 有关。这些参量彼此关联，当改变其中一个参量时，其它参量也随之变化,流变参量的变化与选择,浇口截面尺寸 设计上多采用小浇口，因为它可增加流速，同时浇口前后两端有较大的压力差，可降低熔体的表观黏度，使充模更加容易；此外，小浇口可产生较大的摩擦阻力，一部分摩擦能量转变成热能，使塑料熔体的温度升高，温度上升也会降低黏度，提高流动性 浇口长度 浇口长度缩短，则熔体流经浇口的阻力减小，熔体在浇口中的流速增大，且有利于保压阶段的补缩 剪切速率 剪切速率的数值越大，对黏度的影响越小，故注射过程的剪切速率通常较大 表观黏度的控
3、制 降低表观黏度有利于塑料熔体的流动,普通流道浇注系统,普通流道浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分组成 浇注系统的作用是使来自注射机喷嘴的塑料熔体平稳而顺利地充模、压实和保压,1- 主流道衬套 2-主流道 3-冷料穴 4-分流道 5-浇口 6-型腔,主流道的设计,卧式或立式注射机上使用的注射模 主流道垂直于模具分型面。为了使塑料凝料能从主流道中顺利拔出，需将主流道设计成圆锥形，具有26的锥角 直角式注射机上使用的模具 主流道开设在分型面上，不需要沿着轴线方向拔出主流道内的凝料，主流道可以设计成等粗的圆柱形,注意小端直径应大于注射机喷嘴直径约1mm，图中凹坑半径R也应比注射机喷嘴头半径
4、大12mm，以便凝料顺利拔出。,冷料穴的设计,冷料穴的作用是贮存因两次注射间隔而产生的冷料头以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔 直角式注射机上使用的模具的冷料穴即为主流道的延长部分，而卧式或立式注射机上使用的模具冷料穴，设在主流道正对面的动模上，直径稍大于主流道大端直径，以利冷料流入 常见的冷料穴有以下两种结构 带Z形头拉料杆的冷料穴 带球形头拉料杆的冷料穴,带Z形头拉料杆的冷料穴,在冷料穴底部有一根Z形头的拉料杆，拉料杆头部的侧凹能将主流道凝料钩住，开模时滞留在动模一侧,底部带顶杆的冷料穴 Z形 b)倒锥形 c)槽形,带球形头拉料杆的冷料穴,这种拉料杆专用于借助推板将制品脱模的模
5、具中。前锋冷料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球形头上，开模时便可将主流道凝料从主流道中拉出,用于推件板脱模的拉料杆 1-定模 2-推件板 3-拉料杆 4-型芯固定板 5-动模 6-推块,分流道设计,分流道是指主流道末端与浇口之间的熔体流动通道，用于改变熔体的流向，使其平稳均衡地分配到各个型腔 分流道的设计基本原则是压力损失少，热散失少，流道中塑料保持量小 分流道截面形状 圆形，比表面积最小（流道表面积与其体积之比），但制造时要求模板两边对中 梯形、U形，加工容易，为常用形式 半圆形 矩形，比面积较大，流动阻力大，很少采用,一般当分型面为平面时，常采用圆形截 面的流道，当分型面不为平面时，考虑 到
6、加工的困难，常采用梯形或U形截面 的流道。,分流道的截面形式,当塑料熔体在流道中流动时，因冷却在流道管壁形成凝固层，熔体只能在流道中心部畅通。从这一点考虑，分流道的中心最好能与浇口的中心位于同一直线上,浇口与分流道的相对位置,分流道的尺寸,各种塑料的流动性有差异，但可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径如下表所示,分流道的尺寸,对于壁厚小于3mm、重200g以下的塑料制品 式中，D为分流道直径（mm）；m为制品重量（g）；L为分流道的长度（mm） 当注射模主流道和分流道的剪切速率 、浇口的剪切速率 时，所成型的塑料制品质量较好 qv为体积流量（ ）；Rn为表征流道断面
7、尺寸的当量半径（cm）。该式既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可用来计算浇口尺寸,分流道的尺寸,计算当量半径Rn的步骤,计算体积流量,确定恰当的剪切速率,由 - -Rn关系曲线图求Rn,浇口的设计,浇口是连接流道与型腔之间的一段细短通道，它是浇注系统的关键部分 浇口的主要作用有以下几点： 熔体充模后，首先在浇口处凝固，当注射机螺杆抽回时可防止熔体向流道回流 熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。 易于切除浇口尾料，二次加工方便 对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口既能用来平衡进料，又能用以控制熔合纹在制品中的位置,浇口的设计,浇口的形状、位置和尺寸
8、对制品的质量影响很大 可根据经验，浇口断面积约为分流道断面积的3%9%，断面形状常为矩形或圆形，浇口的长度约为11.5mm左右。在设计浇口时往往先取较小的尺寸值，以便在试模时逐步加以修正 小浇口最适合于填充薄壁和壁厚均匀的型腔，它能有效地防止制品发生变形、翘曲和裂纹等弊病，而大浇口对补缩有利，它能提高制品的尺寸精度，因此当制品壁厚不均匀时，应适当增大浇口的尺寸,直接浇口,塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔 流动阻力小、流动路程短、补缩时间长 排气通畅、模具结构紧凑、注射机受力均匀 进料口处易产生较大的残余应力、流道去除较困难、浇口疤痕较大，影响美观 常用于大中型长流程深腔筒形或壳形塑件，尤其适
9、合于高黏度塑料，此外，直接浇口只适合于单型腔模具,侧浇口,侧浇口一般开设在分型面上，从内侧或外侧充填型腔，截面形状多为矩形 位置选择较为灵活、加工和修整方便、去除浇口较容易且不留明显痕迹、对塑料的适应性较强，是一种应用较广泛的浇口形式 往往有熔合纹存在，注射压力损失较大，深腔时排气不利,矩形侧浇口,矩形侧浇口的大小由其厚度、宽度和长度决定。确定侧浇口厚度h(mm)和宽度的经验公式如下：,t为制品壁厚（mm）；n为与塑料品 种有关的系数，可查表；A为制品外 表面积（mm2）,与塑料品种有关的系数n的选取,扇形浇口,扇形浇口：沿浇口方向宽度逐渐增加，厚度逐渐减小呈扇形的侧浇口 常用于成形面积较大的
10、扁平而较薄的塑件，由于在宽度方向上的流动均匀平稳，降低了塑件的内应力 浇口痕迹明显，去除较困难,扇形浇口,扇形浇口的宽度 W按矩形侧浇口公式算，厚度计算公式如下：,h1为浇口出口厚度（mm）； h2为浇口出口厚度（mm）；为浇口宽度（mm）； D为分流道直径（mm）；n，A值与矩形浇口含义相同,应注意，浇口的截面积不能大于分流道的截面积，即,膜状浇口,用于成型管状制品及平板状制品，其特点是将浇口的厚度减薄，而把浇口的宽度同制品的宽度作成一致 制口内径处会留有浇口残留痕迹，当制品内径精度要求较高时，可将膜状浇口设置在制品的端面处，其浇口重叠长度应不小于浇口厚度h,点浇口,点浇口是一种截面尺寸很小
11、的浇口 由于浇口前后两端存在较大的压力差，由于塑料剪切发热变稀，有利于型腔的充填 不利于成形流动性较差及热敏性塑料,点浇口的特点,点浇口的优点 熔融塑料流通过浇口时流速增高，加上摩擦力的作用，塑料流的温度升高，能获得外形清晰，表面光泽的塑件 开模后点浇口可自动拉断，有利于自动化操作。去除浇口以后，塑件上留下的痕迹不明显，不影响塑件表面的美观 点浇口的缺点 注射压力损失较大，对塑件成形不利 模具结构较复杂，一船采用双分型面模具才便于脱出浇注系统凝料,点浇口尺寸,一般，点浇口的截面积取矩形侧浇口的截面积的约0.50.7倍，这里取0.5，设点浇口直径为d(mm)，则,0.5,n为与塑料品种有关的系数
12、，见表5-4；t为制品壁厚（mm）； A为制品外表面积（mm2）,潜伏式浇口,这是点浇口的一种变异形式，浇口斜向开设在模具的隐蔽处，浇口痕迹不会影响塑件的表面质量和美观 潜伏式浇口一般为圆形截面，锥角取10 20 塑件顶出时浇口与塑件自动拉断，容易实现生产自动化 由于潜伏式浇口深入到分型面下面，沿斜向进入型腔，故给加工带来一定困难,潜伏式浇口的特点,浇口位置一般选在制品侧面较隐蔽处，可以不影响制品的美观 分流道设置在分型面上，而浇口象隧道一样潜入到分型面下面的定模板上或动模板上，使熔体沿斜向注入型腔 浇口在模具开模时自动切断，不需要进行浇口处理，但在制品侧面留有浇口痕迹 若要避免浇口痕迹，可在
13、推杆上开设二次浇口，使二次浇口的末端与制品内壁相通，产品顶出后再人工切除二次浇口,具有二次浇口的潜伏浇口 1-推杆 2-浇口 3-推杆 4-动模 5-制品 6-主流道,潜伏式浇口,还有一种圆弧形弯曲的潜伏式浇口，可从扁平制品的内侧内表面进浇，如图所示。这种浇口，根据其形状特点，称为香蕉形浇口或牛角浇口，国外也称腰果形浇口。“香蕉形”潜伏式浇口因采用了曲线型隧道的结构形式，在应用上要比直线型潜伏浇口具有更大的灵活性,香蕉形浇口,护耳浇口,扩耳浇口由矩形浇口和耳槽组成，耳槽的截面积和水平面积均比较大 能调整流动方向，平稳地注入型腔，因而制品成型后残余应力小，另外依靠耳槽能允许浇口周边产生收缩，所以
14、能减小因注射压力造成的过量填充以及因冷却收缩所产生的变形 这种浇口适用于如聚氯乙烯、聚碳酸脂等热稳定性差，粘度高的塑料的注射成型,护耳浇口的尺寸位置,护耳浇口与分流道呈直角分布，耳部应设置在制品壁厚较厚的部分。在护耳浇口中，其矩形小浇口可按矩形侧浇口公式(式(5-10)和式(5-11)计算。耳槽的长度可取分流道直径的1.5倍，耳槽的宽度约等于分流道的直径，耳槽的厚度可取制品壁厚的0.9倍,a) 单耳 b) 双耳,轮辐式浇口,在环形浇口基础上改进而成，由原来的圆周进料改为几小段圆弧进料 浇口耗料比环形浇口少得多，去除容易 比环形浇口应用广泛，缺点是增加了熔合纹，影响了塑件的强度,浇口位置的选择,
15、合理选择浇口的开设位置是提高塑件质量的重要环节 需要考虑的因素 塑件的结构与工艺特征、成形质量的要求 分析塑料原料的工艺特性 塑料熔体在模具内的流动状态、成形工艺条件 尽量缩短流动距离，浇口位置的选择应保证熔体快速均匀的充填型腔；应使熔体流程最短，流向变化最小，能量损失最小 浇口应开设在塑件壁厚处，一方面有利于熔体顺利充填型腔，使注射压力得到有效的传递，其次有利于补缩,浇口位置的选择,避免熔体破裂，因为熔体经过浇口时切应力很高，设计不合理会产生喷射、蠕动等熔体断裂现象，或者产生波纹状痕迹或其他表面疵瘢,喷射造成制品缺陷 1 - 未填充部分 2 - 喷射流 3 - 填充部分 4 - 充填完了 5
16、 - 喷射造成的表面缺陷,浇口位置的选择,考虑分子定向的影响，垂直于流动方向的强度较低，应力开裂倾向大 减少熔结痕，提高熔结痕的强度,浇口位置的选择,有利于流动、排气和补缩 在多腔模中，各个型腔浇口方位必须保持一致 浇口位置应使浇口便于修整 防止料流将型芯或嵌件挤歪变形 浇口应设置在能使型腔各个角落同时充满的位置,流动比的校核,最大流动距离比是指熔体在型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比 最大流动距离比随熔体的性质、温度和注射压力而变化 当浇注系统和型腔断面尺寸各处不等时，流动比计算公式为,K为流动比，为流动路径各段长度（mm）；为流动路径各段的型腔 厚度（mm）；n为流动路径的总段数。,流动比的校核,当浇口形式和开设位置不同时，计算出的流动比也不相同 直接浇口 侧浇口,流动比计算示例,
