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1、- -浇注系统设计1 浇注系统的设计要求浇注系统是指在模具中，从注射机喷嘴进人模具处开场到型腔为止的塑料熔体流动通道，分为普通浇注系统和无流道浇注系统。浇注系统的作用是使塑料熔体平稳有序地填充到型腔中，并在塑料填充和凝固的过程中，把注射压力充分传递到型腔的各个部位，以获得组织致密、外形清晰的塑件。普通浇注系统(下称浇注系统)一般由主流道、分流道、浇口、冷料井4 局部组成。单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，只有圆锥形的主流道通过浇口和塑件相连。浇注系统的设计非常重要，设计合理与否对塑件的内在性能质量、尺寸精度、外观质量以及模具构造、成型效率、塑料利用率等都有较大影响。浇注系统进展设计时，一般应
2、遵循以下根本原那么。( l )适应塑料的成型工艺性能。了解塑料的成型工艺性能，如塑料熔体的流动特性，温度、剪切速度对猫度的影响，型腔内的压力周期等，使浇注系统适应于所用塑料的成型特性要求，以保证塑件质量。( 2 )结合型腔布局考虑。尽可能保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔，为此，尽最采用平衡式布局.以便设置平衡式分流道;型腔布t 和浇口开设部位力求沿模具轴线对称，防止在模具的单面开设浇口，以防止模具承受偏载而产生溢料现象;使型腔及浇注系统在分型面上投影的中心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合.以使锁模可靠、锁模机构受力均匀;型腔排列尽可能紧凑，以减小模具外形尺寸。( 3 )热量及压力损失要
3、小。应该尽量缩短浇注系统的流程，特别是对于较大的模具型腔，增加断面尺寸，尽量减少弯折，控制外表粗糙度。( 4 )有利于型腔中气体的排出。浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落，使型腔及浇注系统中的气体有序排出，保证在充填过程中不产生紊流，防止因气体积存而引起凹陷、气泡、烧焦等塑件成型缺陷。( 5 )防止型芯变形和嵌件位移。应尽量防止塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体冲击力使细小型芯变形，使嵌件位移。( 6 )保证塑件外观质量。应使浇注系统凝料与塑件容易别离，浇口痕迹易于去除修整、无损塑件的美观和使用，所以浇口应开设在隐蔽的地方。( 7 )降低本钱，提高生产效率。在满足各型腔充
4、满的前提下，尽可能减小浇注系统的容积，以减少塑料的消耗;尽可能使塑件不进展或少进展后加工，以缩短成型周期，提高生产效率。2 主流道设计主流道是浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开场，到分流道为止的一段塑料熔体的流动通道。主流道一般位于模具中心线上，和注射机喷嘴中心线重合，是熔体最先流经模具的局部。在卧式或立式注射机用模具中，主流道垂直于分型面。设计主流道时的本卷须知如下。( l )主流道工作时，与热的注射机喷嘴接触，并与一定温度和压力的塑料熔体反复接触，冷热交替，属易损件，对材料要求较高，所以主流道一般单独设计成可拆卸更换的浇口套(也称为主流道衬套)，固定在定模座板上。采用碳素工具钢(如
5、TSA 、T10A 等)材料制造，热处理淬火硬度为HRC53 一57 。( 2 )为便于主流道凝料顺利拔出和塑料熔体的顺利流入，主流道通常设计成圆锥形，锥角a 为2 一6 。主流道衬套内壁抛光应沿轴向，假设沿圆周进展抛光，产生侧向凹凸面，主流道凝料便难以拔出。( 3 )主流道的尺寸直接影响塑料熔体的流动速度和充模时间，甚至塑件的内在质量。主流道与喷嘴接触处一般做成凹球形.主流道凹球与喷嘴凸球应严密贴合。3 分流道设计分流道是主流道和浇口之间的塑料熔体流动通道，在多型腔或单型腔多浇口时设置。分流道的作用是改变塑料熔体的流向和截面积，使塑料熔体以平稳的流态均衡分配到各个型腔，并充满型腔。为便于机械
6、加工及凝料脱模，分流道大多设置在分型面上。3.1 .分流道的截面形状常用的分流道截面形状有圆形、六角形、梯形、U 形、半圆形及矩形等几种形式。分流道截面的形状应考虑压力损失、热量损失较少和易于加工的要求。比外表积是表征截面形状性能的一个主要参数，为流道外表积与其容积之比，或截面周长与截面面积之比。从减小压力损失和热量损失的角度看，比外表积越小越好。由于塑料熔体在流道中流动时，表层冷凝冻结，起绝热作用，熔体仅在流道中心流动，因此，分流道的理想状态应是其中心与浇口中心一致。回形截面流道可以做到这一点，而梯形截面流道就很难实现。当分型面为平面时，可采用圆形或六角形截面流道，最常采用圆形截面，有时也采
7、用梯形或U 形截面;当分型面不是平面时，为了加工方便，采用梯形或U 形截面。现对各种截面形状的分流道分析如下，( l )圆形。圆形的比外表积最小，效率最高，热量和压力损失最少，且浇口可以开在流道中心线上。缺点是需要同时在动模和定模上切削加工，而且要相互对中，故制造费用相对较高。随着制造技术的开展，费用逐渐降低，故应用越来越广泛。( 2 )正六边形。正六边形是圆形的变异，比外表积略大于圆形分流道，常用于小截面尺寸的流道。( 3 )梯形。其分流道只需在一个模板上加工，加工容易，且比外表积不太大，所以应用广泛。常用梯形截面具有5一10 的斜度。如图梯形上底为B ，高为H ，假设下底为x ，那么其最正
8、确比例为H / B = 0 . 84 0 . 92 ，x/B = 0 . 7 0 . 83 。( 4 ) U 形。U 形为梯形截面流道的变异，优缺点与梯形截面一样，常采用。( 5 )半圆形。其比外表积大，效率低，不常采用。( 6 )矩形。其比外表积较大，且脱模困难，很少采用。3.2 .分流道的尺寸分流道的截面尺寸应根据塑件的成型体积、壁厚、形状，所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道长度等因素来决定。对于壁厚小于3 mm ，质量在2021 以下的塑件，假设采用圆形截面分流道，可用下述经历公式确定分流道的直径，即其他截面形状的分流道截面尺寸，可根据与国形截面分流道的比外表积相等的条件来确定。大多数
9、塑料所用分流道的直径在6 10 mm 之间，一般应大于壁厚。流动性极好的塑料(如PE 、PA 等)，当分流道很短时，其直径可小到2 mm 左右;流动性差的塑料(如PC 、HPVC 、PMMA 等)，分流道直径可大到13 mm 。分流道的长度一般在8 30mm 之间，应该尽可能短，且减少折弯，以减少压力损失和热量损失，但不宜小于8 mm ，否那么会给修剪带来困难。较长的分流道还需在末端设里冷料穴。为了增加分流道与模具接触的外层塑料的流道阻力，以使外层塑料较好地形成绝热层，分流道内外表粗糙度R .并不要求很低，一般取1 . 6 m 。分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，以利于塑料熔体的
10、流动和填充。4 浇口设计浇口是连接分流道和型腔之间的一段细短流道(除直接浇口外)，是塑料熔体进人型腔的人口。除直接浇口外，它是浇注系统中截面尺寸最小的局部，但却是最关键的局部，浇口的位里、形状和尺寸，对塑件的性能和质量影响很大.浇口截面形状有矩形和圆形两种。浇口的位置、形状、尺寸、数量，直接影响到产品的尺寸精度、外观、内在和外在性能和成型效率。浇口具体尺寸一般很难用理论公式计算，通常根据经历确定，先取其下限值，再在试模时逐步修正。根据浇口的特点，浇口可分为限制性和非限制性两大类。非限制性浇口又称直接浇口、直浇口或主流道形浇口。非限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最大的局部，为主流道的延伸。塑料
11、熔体直接由主流道进人型腔，因而流动阻力小、料流速度快、补缩时问长，成型比较容易，对各种塑料均能适用。但注射压力直接作用在塑件上，且浇口附近热量集中、冷凝较慢，容易在进料处产生较大的剩余应力而导致塑件翘曲变形，去除浇口困难，往往需要机加工或通过锯割，浇口痕迹明显，影响塑件外观。这种浇口多用于注射大型、厚壁、深型腔的筒形或壳形塑件，尤其是热敏性塑料或翻度特别高的塑料。只适于单型腔模具。限制性浇口是指流道与型腔之间尺寸突然缩小的阻尼式浇口，其截面积很小(为分流道的3 % 9 % ) ，浇口长度很短(约为0 . 52 mm ) ，它对浇口的厚度及快速冷凝可以进展限制，所以称为限制性浇口。限制性浇口有如
12、下五个特点。( 1)通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体产生突变的流速增加，提高剪切速率，降低塑料熔体的表观猫度，使充模不因浇口缩小而发生困难。一些对剪切速率较为敏感、可以明显降低表观薪度的塑料，如聚乙烯、聚苯乙烯，采用小浇口往往比较成功;但一些塑料猫度随剪切速率变化不大，用小浇口那么会迅速降低体积流率。( 2 )塑料熔体通过限制性浇口时，受到较大的摩擦阻力作用一局部能量转变为摩擦热，使塑料熔体的温度升高，从而降低表观翁度，增加流动性。热敏性塑料那么可能因为小浇口引起温度急剧上升而造成塑料分解，因此，宜采用较大的浇口。( 3 )型腔充满保压完毕后，熔体在浇口处能够迅速冷凝，防止型腔内
13、没有凝固的塑料倒流出来，补料时间容易控制，可以减小由于长时间补料造成的内应力，可以缩短成型周期。( 4 )对于一模多腔或者单型腔采用多浇口的模具，由于小浇口处的阻力比流道阻力大得多，当流道内建立起足够的压力后，各型腔才以接近一样的时间进料，容易平衡各型腔的进料速度，实现各浇口的平衡进料，特别当分流道为非平衡布置时。对于一个型腔多个浇口的模具，还可以用来控制熔接缝的位置。( 5 )浇口小便于流道凝料与塑件的别离，脱棋时可自动切断或者用手工快速切断;痕迹较小，减少了修整时间，不影响塑件外观。限制性浇口(小浇口)的形式很多，下面介绍常用的几种形式。1 .点浇口点浇口又称菱形浇口或橄榄形浇口，如图4
14、一24 所示，是一种截面尺寸很小的国形浇口。点浇口的优点是：开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作;浇口残留痕迹小，不影响塑件外观;易取得浇注系统的平衡;浇口附近补料造成的应力小.缺点是：压力损失大;模具必须采用三板式构造，并要采用顺序分模机构，构造复杂，但在无流道模具中仍可采用二板式构造。对于投影面积大或者容易变形的塑件，应采用多点浇口，以减少翘曲变形。由于浇口很小，点浇口能有效增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热，导致熔体猫度下降、流动性增加，利于填充。适用于成型表观猫度随剪切速率增大而明显降低和猫度较低的塑料熔体、薄壁塑件。对于薄壁塑件，由于点浇口附近的剪切速度过高，分子高度定向而造
15、成局部应力甚至开裂。为改善这种状况，在不影响使用的情况下，可增加浇口处塑件壁厚并以圆弧过渡。2 .潜伏式浇口潜伏式浇口又称为隧道式浇口、剪切浇口，由点浇口演变而来。这种浇口分流道位于分型面上，浇口潜人分型面下面，沿斜向进入型腔。潜伏式浇口除了具有点浇口的各种特点外，进料局部一般设置在塑件的内外表或侧面隐蔽处，不影响塑件外观，而且可以采用较为简单的两板式模具。塑件和流道分别设置推出机构。由于浇口成一定角度与型腔相连，形成了能切断浇口的刃口，在开模分型或推出时浇口即被自动切断，因此，分型或推出时必须具有较大的力来切断浇口，拉出斜向流道凝料。对于强韧性塑料(如PA )或脆性塑料(如PS ) ，潜伏式浇n 是不适宜的。3 .侧浇口侧浇口又称为边缘浇口、标准浇口，一般开设在分型面上，从型腔外侧或端面进料，如图4 一27 所示。侧浇口是典型的矩形截面浇口，改变浇口的宽度b 和厚度t ，可以调整充模
