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：囲卜33浇注系统的组成1主iit道 A级分流适分流留冷料弋4-二级竹範酋5-主流道冷料氏G浇口 了塑件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：图1 34主检價参数1浇打珪2宗股匪祓3注

2、肘机喷哺4 吋4).5-JtUDSRuSIt0 + 1 -2mm,r7=2曲=扣,h =(卜丰欧（1）为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢胶，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SR。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。m。（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Ra0.8 口a（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a=2 4，对流动性差的塑料 可取

3、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，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，

4、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

5、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

6、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. 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

7、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，各种横截面的尺寸与效率见 下图表所示：时堆卿川寸*制W（| M时 I的卩两IIX2I7B压跖占 | fi. 285 H4i. lf.3JHTlEir-.64R勿工也龍UTH-Dd-l-3W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。

8、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、

9、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

10、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D= (0.80.9)D计算 是主流道大端直径，D为一级分流道的当量直径。另外，如果在模具上还设有 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 =5X 1025X 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：汁律介流道怵积泄W(4-19)20(-17)计篦轴

11、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。(J)戲宦的诡址iK枳喘册1汁典诙汗射注人復棋具中总的型斜舞怵的体枳叫.v- va代中-是犁霊的數口 爲!星塑件的休胡；14拦恢沖累说初曲怵歆2)汁算注射机的舍称汪射母井世衷4T矽宦注射时间 V_ /0. g側注吃甘注射时间小吿体连射Jit“小注阳吋时1=儿WJ.M4OMw&OCQ昇:z.o脚00.1珈盂212EK1D8.05M2.5L60WI9.DJOCO3.2昭COD10.02MU3SMH艸aocoI冏财12. B衷心 蛙射机址琢淫射誉14与性射时问的笑索(6) 分流道的长度确定，分流道的长度与塑

12、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 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 弧过渡，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

13、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，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，

14、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：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：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

15、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