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1、第5章 注射模型腔、分型面和浇注系统设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,5.2.6 浇注系统的平衡 1型腔布局与分流道的平衡 分流道的布置形式分平衡式和非平衡式两大类。平衡式是指从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面形状和尺寸均对应相等，这种设计可直接达到各个型腔均衡进料的目的，在加工时，应保证各对应部位的尺寸误差控制在1%以内；非平衡式是指由主流道到各个型腔的分流道的长度可能不是全部对应相等，为了达到各个型腔均衡进料同时充满的目的，需要将浇口开成不同的尺寸，采用这类分流道，在多型腔时可缩短流道的总长度，但对于要求精度和性能较高的塑件不宜采用，因成型工艺不能很恰当很完善地得到控制。 2浇口平
2、衡,二、浇注系统与排溢系统的设计,5.2.7 冷料穴的设计 在完成一次注射循环的间隔，考察注射机喷嘴和主流道入口小端间的温度状况时，发现喷嘴端部的温度低于所要求的塑料熔体温度，从喷嘴端部到注射机料筒以内约10-25mm的深度有个温度逐渐升高的区域，这时才达到正常的塑料熔体温度。位于这一区域内的塑料的流动性能及成型性能不佳，如果这里温度相对较低的冷料进入型腔，便会产生次品。为克服这一现象的影响，用一个井穴将主流道延长以接收冷料，防止冷料进入浇注系统的流道和型腔，把这一用来容纳注射间隔所产生的冷料的井穴称为冷料穴。,二、浇注系统与排溢系统的设计,冷料穴一般开设在主流道对面的动模板上（也即塑料流动的
3、转向处），其标称直径与主流道大端直径相同或略大一些，深度约为直径的1-1.5倍，最终要保证冷料的体积小于冷料穴的体积。图5-19所示为常用冷料穴和拉料杆的形式。图5-19b-c是底部带推杆的冷料穴形式；图5-19a是端部为Z字形拉料杆形式的冷料穴，是最常用的一种形式，开模时主流道凝料被拉料杆拉出，推出后常常需用人工取出而不能自动脱落；图5-19b是靠带倒锥形的冷料穴拉出主流道凝料的形式；图5-19c是环形槽代替了倒锥形用来拉主流道凝料的形式。,二、浇注系统与排溢系统的设计,图5-19b、c适于弹性较好的软质塑料，能实现自动化脱模；图5-19d、e是适于推件板脱模的拉料杆形式冷料穴，拉料杆固定于
4、动模板上；图5-19d是带球形头拉料杆的冷料穴；图5-19e是带菌形头拉料杆的冷料穴，这两种形式适于弹性较好的塑料；图5-19f是使用带有分流锥形式拉料杆的冷料穴，适合各种塑料，适用于中间有孔的塑件而又采用中心浇口（中间有孔的直接浇口）或爪形浇口形式的场合。,二、浇注系统与排溢系统的设计,图5-1列出了多型腔模具型腔布局的几则实例。图5-1a-c。为平衡式，其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度、截面形状及尺寸均对应相同，可实现均衡进料和同时充满型腔的目的；图5-1d-f为非平衡式，其特点是从主流道到各型腔浇口的分流道的长度不相等，因而不利于均衡进料，但可以缩短流道的总长度，为达到同时充满
5、型腔的目的，各浇扣的截面尺寸要制作得不相同。,二、浇注系统与排溢系统的设计,图5-19b、c适于弹性较好的软质塑料，能实现自动化脱模；图5-19d、e是适于推件板脱模的拉料杆形式冷料穴，拉料杆固定于动模板上；图5-19d是带球形头拉料杆的冷料穴；图5-19e是带菌形头拉料杆的冷料穴，这两种形式适于弹性较好的塑料；图5-19f是使用带有分流锥形式拉料杆的冷料穴，适合各种塑料，适用于中间有孔的塑件而又采用中心浇口（中间有孔的直接浇口）或爪形浇口形式的场合。,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,有时因分流道较长，塑料熔体充模的温降较大时，也要求在其延伸端开设较小的冷料穴，以防
6、止分流道末端的冷料进入型腔，如图5-20所示。,二、浇注系统与排溢系统的设计,5.2.8 排溢系统的设计 注射模成型时的排气通常以如下四种方式进行。 (1)利用配合间隙排气 通常中小型模具的简单型腔，可利用推杆、活动型芯以及双支点的固定型芯端部与模板的配合间隙进行排气，其间隙为0.03-0.05mm。 (2)在分型面上开设排气槽排气 分型面上开设排气槽的形式与尺寸如图5-21所示。图5-21a是排气槽在离开型腔约5-8mm后设计成开放的燕尾式，以使排气顺利、通畅；图5-21b的形式是为了防止在排气槽对着操作工人的情况注射时，熔料从排气槽喷出而发生人身事故，因此将排气槽设计成转弯的形式，这样还能
7、降低熔料溢出时的动能。分型面上排气槽的深度h见表5-5。,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,(3)利用排气塞排气 如果型腔最后充填的部位不在分型面上，其附近又无可供排气的推杆或活动型芯时，可在型腔深处镶排气塞。排气塞可用烧结金属块制成，如图5-22所示。 (4)强制性排气 在气体滞留区设置排气杆或利用真空泵抽气，这种作法很有效，只是会在塑件上留有杆件等痕迹，因此排气杆应设置在塑件内侧,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,5.2.9 热流道浇注系统 1.塑料品种对热流道浇注系统的适应性 当利用热流道浇注系统成型塑件时，要求塑料的性能具有较强的适应
8、性。 (1)热稳定性好。塑料的熔融温度范围宽，粘度变化小，对温度变化不敏感，在较低的温度下具有良好的流动性，并在高温下也不易受热分解和劣化。 (2)对压力敏感。塑料的粘度或流动性对压力变化敏感，且在低压下也具有良好的流动性。 (3)固化温度和热变形温度高。塑件在温度较高的状态下即可取出，既可缩短成型周期，防止浇口固化，也可减轻塑件因接触模具高温部位而发生的起皱变形现象。 (4)比热容小。既能快速冷凝，又能快速熔融。 从原理上讲，只要设计合理，几乎所有热塑性塑料都可以采用热流道浇注系统成型，但目前应用较多的是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。,二、浇注系统与排溢系统的设计,2.绝热流道 (1)井式喷嘴
9、 井式喷嘴又称绝热主流道，是结构最简单的绝热式流道，适用于单型腔注射模。这种形式的绝热流道是在注射机和模具入口之间装设一个主流道杯，杯外侧采用空气隔热，杯内开有一个截面较大的锥形储料井（容积约取塑件体积的1/3-1/2)，与井壁接触的熔体对中心流动的熔体形成一个绝热层，使得中心部位的熔体保持良好的流动状态而进入型腔。主要适用于成型周期较短的塑件（每分钟的注射次数不少于3次）。井式喷嘴的一般形式及推荐使用的尺寸见图5-23及表5-6；改进型井式喷嘴如图5-24所示。图5-24a是一种浮动式井式喷嘴，每次注射完毕喷嘴向后倒退时，主流道杯在弹簧作用下也将随着喷嘴后退，这样可以避免因二者脱离而使储料井
10、内的塑料固化；,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,(2)多型腔绝热流道 多型腔绝热流道又称绝热分流道，有直接浇口式和点浇口式两种类型。如图5-25所示，图5-25a是直接浇口的形式；图5-25b是点浇口的形式。这类流道的周围有一固化绝热层，为使流道能对其内部的塑料熔体确实起到绝热作用，其截面尺寸都取得相当大并多用圆形截面，分流道直径取16-32mm，最大可达75mm。为了加工分流道，模具中一般增设一块分流道板（图5-25中的5），同时在其上面开凹槽以减小分流道对模板的传热。,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,3.加热流道 (1)延伸喷嘴 延伸
11、喷嘴是一种最简单的加热流道，它是将普通喷嘴加长以后能与模具上的浇口部位直接接触的一种特别喷嘴，其自身也可安装加热器，以便补偿喷嘴延长之后的散热量，或在特殊要求下使其温度高于料筒温度。延伸喷嘴只适于单腔模具结构，每次注射完毕后，可使喷嘴稍稍离开模具，以尽量减少喷嘴向模具传导热量。图5-26所示为头部是球状的通用式延伸喷嘴。喷嘴的球面与模具留有不大的间隙，在第一次注射时，此间隙即为塑料所充满而起绝热作用。间隙最薄处在浇口附近，厚度约0.5mm，若太厚则浇口容易凝固。浇口以外的绝热间隙以不超过1.5mm为宜。浇口的直径一般为0.75-1.2mm。与井式喷嘴相比，浇口不易堵塞，应用范围较广。,二、浇注
12、系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,(2)半绝热流道 半绝热流道是介乎于绝热流道和加热流道之间的一种流道形式。如果设计合理，可将注射间歇时间延长到2-3min。常用的有带加热探针或加热器的半绝热流道两种。图5-27所示为带加热探针的半绝热流道示意图，在浇口始端和分流道之间加设一加热探针，该探针一直延伸到浇口中心，这样可以有效地将浇口附近的塑料加热，以保证浇口在较长的注射间歇时间内不发生冻结固化。加热探针可用导热性良好的铍青铜制造，其内部的加热元件可用变压器控制。,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,(3)多型腔热流道 这类模具的结构形式很多，但大概可归纳
13、为两大类，一类为外加热式，一类为内加热式。,二、浇注系统与排溢系统的设计,(4)二级喷嘴 采用导热性优良的铍青铜或具有类似导热性能的其他合金制造二级喷嘴，是为了缩小热流道板与浇口之间的温差，以尽量使整个浇注系统保持温度一致，同时以防浇口在注射间隔冻结固化，如图5-30及图5-31所示。,二、浇注系统与排溢系统的设计,二、浇注系统与排溢系统的设计,(5)阀式浇口热流道 使用热流道注射模成型粘度很低的塑料时，为了避免产生流涎和拉丝现象，可采用阀式浇口，如图5-32所示。阀式浇口的工作原理为：在注射和保压阶段，浇口处的针阀9开启，塑料熔体通过二级喷嘴和针阀进入模腔，保压结束后，针阀关闭，模腔内的塑料
14、不能倒流，二级喷嘴内的塑料也不能流涎。,二、浇注系统与排溢系统的设计,三、模具的成型结构设计,5.3.1 概述 直接与塑料接触构成制品行状的零件称为成型零件，其中构成制品外形的成型零件称为型腔（或凹模），构成制品内部形状的成型零件称为型芯（或凸模）。成型零件工作时直接与塑料体接触，要承受熔融塑料流的高压冲刷、脱模摩擦等。因此，成型零件不仅要求有正确的几何形状、较高的尺寸精度和较低的表面粗糙度值，而且还要求有合理的结构和较高的强度、刚度及较好的耐磨性。 塑料制件注射成型后的结构与尺寸精度，主要取决于注射模具成型零件的尺寸。设计注射模的成型零件时，应根据塑件的尺寸计算成型零件型腔的尺寸，确定型腔的
15、组合方式，对关键的部位要进行强度和刚度校核。 成型零件是决定塑件几何形状和尺寸的零件。它是模具的主要部分，主要包括：凹模（型 腔）、型芯（凸模）及镶件等。,三、模具的成型结构设计,5.3.2 凹模的结构 (1)整体式凹模 凹模整体式和组合式两类。整体式凹模，这种凹模结构简单，成型出塑件的质量较好，模具强度好，不易变形。但机加工工艺性差，热处理不方便，内尖角处易开裂，维修困难。所以只适用于形状简单的塑件成型。但近几十年由于数控加工设备的发展，整体式成型零件的应用也相应增多。,三、模具的成型结构设计,(2)组合式 组合式凹模是指凹模由两个或两个以上零件组合而成。这种凹模加工工艺性好，但装配调整困难
16、，有时塑件表面会留有拼接的痕迹。组合式凹模主要用于形状复杂的塑件成型。组合式凹模可分为整体嵌入式、局部镶拼式和四壁拼合式。 整体嵌入式凹模。对于多型腔模具，一般情况都是将每个型腔单独加工，然后压入模板中，凹模与模板采用小间隙配合或过渡配合，如图5-34所示。图5-34( a)、图5-34(b)、图5-34(c)是反装式，其中图5-34(b)、图5-34(c)的型腔有方向性，用圆柱销或平键止转定位；图5-34(d)、图5-34 (e)是正装式，可省去支承板。,三、模具的成型结构设计,局部镶拼式凹模。对于形状复杂或易损坏的凹模，将难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式，嵌入型腔主体上，以方便加工和更换，常用结构如图5-35所示。嵌入部分与凹模也采用过渡配合H7/m6。,三、模具的成型结构设计,四壁拼合式凹模。对于大型的复杂凹模，可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中，然后再和底板组合，如图5-36所示。,三、模具的成型结构设计,三、模具的成型结构设计,5.3.3 型芯的结构 （1）整体式型芯 如图5-37所示：将型芯与模板制成一体，其结构牢固，但工艺性较差，同时模
