注塑模具浇注系统设计

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1、注塑模具浇注系统设计注塑模的浇注系统，是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。其作 用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中，以获得组织致密、外形轮廓清晰的 塑件。浇注系统一般分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。1. 浇注系统的组成：一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成，如 下图所示：图433浇注系统的狙成1-主流il A-一级分流道3分盗群冷料穴4一缱升Ml谐5主洗道隋料穴G浇口 塑件2. 主流道设计主流道是连接注塑机喷嘴与分流道的一段通道，通常和注射机喷嘴在同一 轴线上，横截面为圆形，带有一定的锥度，注射机的喷嘴与模具浇口套关系如下 图所示：(1) 为了防止浇口套与注射机喷嘴对

2、接处溢胶，主流道与喷嘴的对接处应 设计成半球形凹坑，凹坑的深度为35mm，其球面半径SR应比注塑机喷嘴头球 面半径SR0大12mm ；主流道小端直径d比注塑机喷嘴d0大0.51mm，以防止 主流道口部积存凝料而影响脱模。(2) 为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料，浇口套内壁表面 粗糙度应加工到R 0.8um。(3) 主流道的圆锥角设计过小，会增加主流道凝料的脱出难度；设得过大， 又会产生湍流或涡流，卷入空气，所以，通常取。=2 4，对流动性差的塑料 可取3 6。(4) 主流道大端呈圆角，半径r=13mm，以减小料流转向过渡时的阻力。(5) 在模具结构允许的情况下，主流道长度尽可能短，

3、一般取LW60mm，过长会增加压力损失，使塑料熔体的温度下降过多，从而影响熔体的顺利充型。 另外，过长的流道还会浪费塑料材料、增加冷却时间。（6）最常见的主流道的类型有以下几种形式，如下图所示。由于浇口套在 工作时经常与注塑机喷嘴反复接触、碰撞，所以浇口套常用优质合金钢制造，也 可以选用T8、T10，并进行相应的热处理，保证足够的硬度，但其硬度应低于与 注塑机喷嘴的硬度，以防止喷嘴被碰坏。（7）对于小型模具，可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式，不过大多 数情况下，是将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件，然后配合固定在模板上 面。定位圈用于模具在注塑机上安装定位时使用。（8）当浇口套的底部与塑

4、料熔体接触面较小时，仅靠注射机喷嘴的推力就 能使浇口套压紧，此时，可以不设固定装置。当浇口套的底部与塑料熔体接触面 较大时，塑料熔体对浇口套产生的反作用力也较大，为防止浇口套被挤出，可以 用螺钉固定。3. 冷料穴的设计冷料穴也称冷料井，一般设在主流道和分流道的末端，其作用就是存放两次 注塑间隔而产生的冷料和料流前锋的“冷料”，防止冷料进入型腔而形成各种缺 陷。根据冷料穴所处位置不同，可分为主流道冷料穴和分流道冷料穴。（1）主流道冷料穴主流道冷料穴底部常做成曲折的钩形或下凹的凹槽或倒锥形，使冷料穴兼有 开模时将主流道凝料从主流道中拉出来附在动模边的作用。根据冷料穴不同，其 构成主流道冷料穴底部的

5、零件也不同，常见的有拉料杆、推杆等。（2）分流道冷料穴分流道冷料穴一般采用两种形式：一种是将冷料穴开设在动模的深度方向， 其设计方式与主流道冷料穴类似；另一种是将分流道在分型面上延伸成为冷料穴。4. 分流道设计分流道是主流道与浇口之间的通道，一般开设在分型面上，起分流和转向的 作用。多型腔模具必须设置分流道，单型腔大型塑件在使用多个点浇口时也要设 置分流道。分流道是塑料熔体进入型腔前的通道，可通过优化设置分流道的横截 面形状、尺寸大小及方向，使塑料熔体平稳充型，从而保证最佳的成型效果。（1）影响分流道的设计因素a. 制品的几何形状、壁厚、尺寸大小及尺寸的稳定性、内在质量及外观质量 要求。b.

6、塑料的种类。c. 注射机的压力、加热温度及注塑速度。d. 主流道及分流道的脱落方式。e. 型腔的布置、浇口位置及浇口形式的选择。（2）分流道的设计原则a. 塑料流经分流道时的压力损失及温度损失要小。b. 分流道的固化时间应稍后于制品的固化时间，以利于压力的传递及保压。c. 保证塑料迅速而均匀地进入各个型腔。d. 分流道的长度应尽可能短，其容积要小。e. 要便于加工及刀具选择。（3）分流道横截面形状的选择通常分流道的横截面形状有圆形、矩形、梯形、U形和正六边形等。为了减 少流道内的压力损失和传热损失，希望流道的横截面积大、表面积小，因此可用 流道横截面积S与其周长的比值来表示流道的效率，各种横截

7、面的尺寸与效率见 下图表所示：正六边.哒.r-L64Kd 二 W5等就尺寸（tei 岫it为加灿 业里的尺心从上图中可以得出，圆形横截面的效率最高，即具有最小的压力降和热损失， 故圆形横截面的分流道应用是最广泛的一种截面。正方形流道凝料脱模困难，效 率低。U形横截面的流动效率低于圆形与正六边形横截面，但加工容易，又比圆 形和正方形横截面流道容易脱模，所以U型横截面流道使用也较为广泛。虽然 梯形横截面的流道与圆形相比有较大的热量损失，但是梯形横截面的流道便于选 择加工刀具，同时加工也较容易，所以，梯形横截面的分流道使用也较为广泛， 特别是对于双分型面模具。（4）分流道横截面尺寸的确定方法a.根据

8、各种塑料的流动性来选用，结合每种材料的注塑情况，来粗略估计分 流道的直径，常用塑料的圆形横截面分流道直径如下表所示：塑料名称分流道横截面直径/mm塑料名称分流道横截面直径/mmABS、AS4.8 9.5PS3.510尼龙类1.69.5软质PVC3.510PE1.69.5硬质PVC6.516PP510PC3.58.0分流道的横截面尺寸应根据塑件的大小、壁厚、形状与所用塑料的工艺性能、 注塑速率及分流道的长度等因素来确定。对于常见2.03.0mm壁厚，采用的圆形 截面分流道的直径一般在3.57.0mm之间变动。对于流动性能好的塑料，比如 PE、PA、PP等，当分流道很短时，可小到直径2.5mm。对

9、于流动性能差的塑料， 比如HPVC、PC、PMMA等，分流道较长时，直径可达1013mm。试验证明，对 于多数塑料，分流道直径在56mm以下时对流动影响最大。但在直径8mm以 上时，在增大其直径，对改善流动的影响已经很小了。另外，对于质量小于200g，壁厚在3mm以下的塑件，可用下列经验公式确 定分流道的当量直径：D=0.2654 (m) 1/2 (L)1/4公式中，D是流道的当量直径（mm）； m是流经分流道的熔体的质量（g）； L是分 流道的长度（mm）。b.在确定主流道的尺寸后，分流道尺寸可按6D= （0.80.9）6D计算6D 是主流道大端直径，6D为一级分流道的当量直径。另外，如果在

10、模具上还设有 二级甚至三级分流道，则下级分流道的当量半径可取相邻的上级分流道当量半径 的 80%90%。（5）分流道内塑料熔体流动剪切速率的校核。生产实践表明，当注塑主流 道和分流道的剪切效率Y =5 X 1025 X 103S-1、浇口的剪切速率Y =104105s-i时， 所成型的塑件质量比较好。校核分流道剪切速率的步骤如下图所示：（J）酬i定分沛就诛根览最ii辨,跛汗野注*眺模具中息的理科诲烬的舛枳v,I忌=- Vl式中.H担刑藤的数目=七!是鲫件酒你祝;h上是蜥杲统的灶体剧 r【舞:注射机的公称注射址.井音表4 8磷定注射时间吠尝 一 1% /0. 8来4为 注躬机公祢洼朝 I*,与性

11、槃时间的关璃注豺时间公描注射出Vxcz&OCQ一2.0舸00.1珈心12EK1D8.02.5L60M9.DJtlCO3.210.0%mow小硕12. B3）计算分流道体积滤量（2）计算敦切速率如果计算的结果在最佳的剪切速率范围内，则确定的分流道尺寸是合理的， 否则还要作适当的调整。（6）分流道的长度确定，分流道的长度与塑件的大小，型腔的布置、排列 有关。具体的后面会进行详细讲解。（7 ）分流道表面粗糙度，分流道的表面不必很光滑，表面粗糙度可设为 Ra1.252.5um。这是因为相对较粗糙的表面能增加外层塑料熔体的阻力，使与 其表面相接触的塑料熔体凝固并形成一层绝热层，从而有利于内部的塑料熔体的

12、 保温。（8）分流道与浇口的连接，分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆 孤过渡，有利于塑料熔体的流动及填充。5. 分流道的布置在多型腔的模具中，分流道的布局形式很多。研究分流道的布局，实质上就 是研究型腔的布局问题。分流道的布局是围绕型腔的布局而设置的，即分流道的 布局形式取决于型腔的布局，两者应统一协调，相互制约。分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式两种：(1) 平衡式分布，从主流道到各个型腔的分流道，其长度、横截面尺寸及 其形状都完全相同，以保证各个型腔同时均衡进料，同时充满。大体有如下一些 排布形式。a. 辐射式。将型腔分布在以主流道为圆心沿圆周处均匀分布，分流道将均匀 辐射至型腔处

13、，如下图所示的几种排布形式：上图中，a图分流道中未设置冷料穴，其冷料有可能会进入型腔。b图在分 流道末端设置冷料穴，设计就比较合理。图c是最理想的布局，克服了前面两个 图分流道分布过密不足，节省了凝料用量，制造起来也较为方便。辐射式分布的 缺点，由于排列不够紧凑，在同等情况下使成型区域的面积较大，分流道较长， 则必须在分流道上设顶料杆。同时，加工和划线时必须采用极坐标，给操作带来 麻烦。b. 单排列式，常见的基本形式如下图所示，均在多型腔模具中采用：图卜怀草排列式分流谊布蓟当产品需要侧向抽芯的多型腔模中，如斜导柱或斜滑块的抽芯模中，为了简 化模具结构和均衡进料，往往采用S形分流道的结构形式，如

14、上图b所示，但必 须把分流道设在定模一侧，便于流道凝料完整取出，和不妨碍侧分型的移动。c. Y形。它是以3个型腔为一组按Y形布局排列，用于型腔数为3的倍数的 模具，如下图所示：图4-5 Y形分施.局d. X形，是以4个型腔为一组，分流道呈交叉的X状布局。e. H形，这是最常用的一种，是以4个型腔为一组按H形布局排列，用于型 腔数量为4的偶倍数的模具。特点是排列紧凑，对称平衡，且他们的尺寸都在模 体的X/Y方向上变化，易于加工，在多型腔的模具中得到广泛应用。f. 综合型。多型腔的分流道有时采用Y/X/H形综合的形式。分流道中的分布，主要还是要结合实际产品综合考虑，选用最合适的排布。（2）非平衡式

15、布置，主要分为两种情况：一种是各个型腔的尺寸和形状相 同，只是诸型腔距主流道的距离不同；另一种是各型腔大小与流道长度均不同。 为了使各个型腔同时均衡进料，必须将各型腔的浇口做成不同大小的横截面，或 者不同长度。6. 浇口设计浇口是连接分流道与型腔之间的一端细短通道，其作用是使分流道流过来的 塑料熔体以比较快的速度进入并充满型腔，型腔充满后，浇口部分的熔体能迅速 地凝固而封闭浇口，防止型腔内的熔体倒流。浇口的形状、位置和尺寸对塑件的 质量影响很大。注塑成型时，许多缺陷都是由于浇口设计不合理导致的，所以要 特别重视浇口的设计。（1）浇口的类型及特点1）直接浇口，是熔融塑料从主流道直接注入型腔的最普通的浇口，又称为 主流道浇口。位置一般在模具中心，只适用于单腔的深腔塑件和大型塑件。一般 设在塑件的底部，为防止冷料注入塑件的底部，在不影响塑件使用的前提下，应 该在浇口对侧设置一个深度为塑件厚度一半的冷料穴，而主流道长度应尽量的短， 浇口的大直径D尽量的小，一般情况下不超过壁厚的2倍，以