注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

注塑模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)注塑模的澆注系統(tǒng)，是指從主流道的始端到型腔之間的熔體流動通道。其作用是使塑料熔體平穩(wěn)而有序地充填到型腔中，以獲得組織致密、外形輪廓清晰的塑件。澆注系統(tǒng)一般分為普通澆注系統(tǒng)和熱流道澆注系統(tǒng)兩類。澆注系統(tǒng)的組成：一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴四部分組成，如下圖所示：圖433澆注系統(tǒng)的狙成1-主流ilA-一級分流道3—分盜群冷料穴4"一繾升Ml諧5?主洗道隋料穴G澆口'塑件主流道設(shè)計(jì)主流道是連接注塑機(jī)噴嘴與分流道的一段通道，通常和注射機(jī)噴嘴在同一軸線上，橫截面為圓形，帶有一定的錐度，注射機(jī)的噴嘴與模具澆口套關(guān)系如下圖所示：為了防止?jié)部谔着c注射機(jī)噴嘴對接處溢膠，主流道與噴嘴的對接處應(yīng)設(shè)計(jì)成半球形凹坑，凹坑的深度為3~5mm，其球面半徑SR應(yīng)比注塑機(jī)噴嘴頭球面半徑SR0大1~2mm；主流道小端直徑d比注塑機(jī)噴嘴d0大0.5~1mm，以防止主流道口部積存凝料而影響脫模。為了減小對塑料熔體的阻力及順利脫出主流道凝料，澆口套內(nèi)壁表面粗糙度應(yīng)加工到R0.8um。主流道的圓錐角設(shè)計(jì)過小，會增加主流道凝料的脫出難度；設(shè)得過大，又會產(chǎn)生湍流或渦流，卷入空氣，所以，通常取。=2°~4°，對流動性差的塑料可取3°~6°。主流道大端呈圓角，半徑r=1~3mm，以減小料流轉(zhuǎn)向過渡時(shí)的阻力。在模具結(jié)構(gòu)允許的情況下，主流道長度盡可能短，一般取LW60mm，

過長會增加壓力損失，使塑料熔體的溫度下降過多，從而影響熔體的順利充型。另外，過長的流道還會浪費(fèi)塑料材料、增加冷卻時(shí)間。（6）最常見的主流道的類型有以下幾種形式，如下圖所示。由于澆口套在工作時(shí)經(jīng)常與注塑機(jī)噴嘴反復(fù)接觸、碰撞，所以澆口套常用優(yōu)質(zhì)合金鋼制造，也可以選用T8、T10，并進(jìn)行相應(yīng)的熱處理，保證足夠的硬度，但其硬度應(yīng)低于與注塑機(jī)噴嘴的硬度，以防止噴嘴被碰壞。（7）對于小型模具，可將主流道澆口套與定位圈設(shè)計(jì)成整體式，不過大多數(shù)情況下，是將主流道澆口套和定位圈設(shè)計(jì)成兩個零件，然后配合固定在模板上面。定位圈用于模具在注塑機(jī)上安裝定位時(shí)使用。（8）當(dāng)澆口套的底部與塑料熔體接觸面較小時(shí)，僅靠注射機(jī)噴嘴的推力就能使?jié)部谔讐壕o，此時(shí)，可以不設(shè)固定裝置。當(dāng)澆口套的底部與塑料熔體接觸面較大時(shí)，塑料熔體對澆口套產(chǎn)生的反作用力也較大，為防止?jié)部谔妆粩D出，可以用螺釘固定。冷料穴的設(shè)計(jì)冷料穴也稱冷料井，一般設(shè)在主流道和分流道的末端，其作用就是存放兩次注塑間隔而產(chǎn)生的冷料和料流前鋒的“冷料”，防止冷料進(jìn)入型腔而形成各種缺陷。根據(jù)冷料穴所處位置不同，可分為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鉤形或下凹的凹槽或倒錐形，使冷料穴兼有開模時(shí)將主流道凝料從主流道中拉出來附在動模邊的作用。根據(jù)冷料穴不同，其構(gòu)成主流道冷料穴底部的零件也不同，常見的有拉料桿、推桿等。（2）分流道冷料穴分流道冷料穴一般采用兩種形式：一種是將冷料穴開設(shè)在動模的深度方向，其設(shè)計(jì)方式與主流道冷料穴類似；另一種是將分流道在分型面上延伸成為冷料穴。分流道設(shè)計(jì)分流道是主流道與澆口之間的通道，一般開設(shè)在分型面上，起分流和轉(zhuǎn)向的作用。多型腔模具必須設(shè)置分流道，單型腔大型塑件在使用多個點(diǎn)澆口時(shí)也要設(shè)置分流道。分流道是塑料熔體進(jìn)入型腔前的通道，可通過優(yōu)化設(shè)置分流道的橫截面形狀、尺寸大小及方向，使塑料熔體平穩(wěn)充型，從而保證最佳的成型效果。（1）影響分流道的設(shè)計(jì)因素制品的幾何形狀、壁厚、尺寸大小及尺寸的穩(wěn)定性、內(nèi)在質(zhì)量及外觀質(zhì)量要求。塑料的種類。注射機(jī)的壓力、加熱溫度及注塑速度。主流道及分流道的脫落方式。型腔的布置、澆口位置及澆口形式的選擇。（2）分流道的設(shè)計(jì)原則塑料流經(jīng)分流道時(shí)的壓力損失及溫度損失要小。分流道的固化時(shí)間應(yīng)稍后于制品的固化時(shí)間，以利于壓力的傳遞及保壓。保證塑料迅速而均勻地進(jìn)入各個型腔。分流道的長度應(yīng)盡可能短，其容積要小。要便于加工及刀具選擇。（3）分流道橫截面形狀的選擇通常分流道的橫截面形狀有圓形、矩形、梯形、U形和正六邊形等。為了減少流道內(nèi)的壓力損失和傳熱損失，希望流道的橫截面積大、表面積小，因此可用流道橫截面積S與其周長的比值來表示流道的效率，各種橫截面的尺寸與效率見下圖表所示：正六邊.噠.r-L6<4Kd二W5等就尺寸（tei岫it為加燦業(yè)里的尺心從上圖中可以得出，圓形橫截面的效率最高，即具有最小的壓力降和熱損失，故圓形橫截面的分流道應(yīng)用是最廣泛的一種截面。正方形流道凝料脫模困難，效率低。U形橫截面的流動效率低于圓形與正六邊形橫截面，但加工容易，又比圓形和正方形橫截面流道容易脫模，所以U型橫截面流道使用也較為廣泛。雖然梯形橫截面的流道與圓形相比有較大的熱量損失，但是梯形橫截面的流道便于選擇加工刀具，同時(shí)加工也較容易，所以，梯形橫截面的分流道使用也較為廣泛，特別是對于雙分型面模具。（4）分流道橫截面尺寸的確定方法a.根據(jù)各種塑料的流動性來選用，結(jié)合每種材料的注塑情況，來粗略估計(jì)分流道的直徑，常用塑料的圓形橫截面分流道直徑如下表所示：塑料名稱分流道橫截面直徑/mm塑料名稱分流道橫截面直徑/mmABS、AS4.8?9.5PS3.5?10尼龍類1.6?9.5軟質(zhì)PVC3.5?10PE1.6?9.5硬質(zhì)PVC6.5?16PP5?10PC3.5?8.0分流道的橫截面尺寸應(yīng)根據(jù)塑件的大小、壁厚、形狀與所用塑料的工藝性能、注塑速率及分流道的長度等因素來確定。對于常見2.0?3.0mm壁厚，采用的圓形截面分流道的直徑一般在3.5?7.0mm之間變動。對于流動性能好的塑料，比如PE、PA、PP等，當(dāng)分流道很短時(shí)，可小到直徑2.5mm。對于流動性能差的塑料，比如HPVC、PC、PMMA等，分流道較長時(shí)，直徑可達(dá)10?13mm。試驗(yàn)證明，對于多數(shù)塑料，分流道直徑在5~6mm以下時(shí)對流動影響最大。但在直徑8mm以上時(shí)，在增大其直徑，對改善流動的影響已經(jīng)很小了。另外，對于質(zhì)量小于200g，壁厚在3mm以下的塑件，可用下列經(jīng)驗(yàn)公式確定分流道的當(dāng)量直徑：D=0.2654(m)1/2(L)1/4公式中，D是流道的當(dāng)量直徑（mm）；m是流經(jīng)分流道的熔體的質(zhì)量（g）；L是分流道的長度（mm）。b.在確定主流道的尺寸后，分流道尺寸可按6D’=（0.8?0.9）6D計(jì)算°6D是主流道大端直徑，6D’為一級分流道的當(dāng)量直徑。另外，如果在模具上還設(shè)有二級甚至三級分流道，則下級分流道的當(dāng)量半徑可取相鄰的上級分流道當(dāng)量半徑的80%?90%。（5）分流道內(nèi)塑料熔體流動剪切速率的校核。生產(chǎn)實(shí)踐表明，當(dāng)注塑主流道和分流道的剪切效率Y=5X102~5X103S-1、澆口的剪切速率Y=104~105s-i時(shí)，所成型的塑件質(zhì)量比較好。校核分流道剪切速率的步驟如下圖所示：（J）酬i定分沛就誅根覽最ii?辨,跛汗野注*眺模具中息的理科誨燼的舛枳v,I"忌=-V^l式中.H擔(dān)刑藤的數(shù)目=七!是鯽件酒你祝;h上是蜥杲統(tǒng)的灶體劇r【舞:注射機(jī)的公稱注射址.井音表4?8磷定注射時(shí)間吠嘗一1%/0.8來4為注躬機(jī)公禰洼朝I*,與性槃時(shí)間］的關(guān)璃注豺時(shí)間「％公描注射出Vxcz&OCQ一2.0舸00?.1珈心12EK1D8.02.5L60M9.DJtlCO3.210.0%mow小碩12.B3）計(jì)算分流道體積濾量（2）計(jì)算敦切速率如果計(jì)算的結(jié)果在最佳的剪切速率范圍內(nèi)，則確定的分流道尺寸是合理的，否則還要作適當(dāng)?shù)恼{(diào)整。（6）分流道的長度確定，分流道的長度與塑件的大小，型腔的布置、排列有關(guān)。具體的后面會進(jìn)行詳細(xì)講解。（7）分流道表面粗糙度，分流道的表面不必很光滑，表面粗糙度可設(shè)為Ra1.25~2.5um。這是因?yàn)橄鄬^粗糙的表面能增加外層塑料熔體的阻力，使與其表面相接觸的塑料熔體凝固并形成一層絕熱層，從而有利于內(nèi)部的塑料熔體的保溫。（8）分流道與澆口的連接，分流道與澆口的連接處應(yīng)加工成斜面，并用圓孤過渡，有利于塑料熔體的流動及填充。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，實(shí)質(zhì)上就是研究型腔的布局問題。分流道的布局是圍繞型腔的布局而設(shè)置的，即分流道的布局形式取決于型腔的布局，兩者應(yīng)統(tǒng)一協(xié)調(diào)，相互制約。分流道和型腔的分布有平衡式和非平衡式兩種：平衡式分布，從主流道到各個型腔的分流道，其長度、橫截面尺寸及其形狀都完全相同，以保證各個型腔同時(shí)均衡進(jìn)料，同時(shí)充滿。大體有如下一些排布形式。輻射式。將型腔分布在以主流道為圓心沿圓周處均勻分布，分流道將均勻輻射至型腔處，如下圖所示的幾種排布形式：上圖中，a圖分流道中未設(shè)置冷料穴，其冷料有可能會進(jìn)入型腔。b圖在分流道末端設(shè)置冷料穴，設(shè)計(jì)就比較合理。圖c是最理想的布局，克服了前面兩個圖分流道分布過密不足，節(jié)省了凝料用量，制造起來也較為方便。輻射式分布的缺點(diǎn)，由于排列不夠緊湊，在同等情況下使成型區(qū)域的面積較大，分流道較長，則必須在分流道上設(shè)頂料桿。同時(shí)，加工和劃線時(shí)必須采用極坐標(biāo)，給操作帶來麻煩。單排列式，常見的基本形式如下圖所示，均在多型腔模具中采用：圖卜懷草排列式分流誼布薊當(dāng)產(chǎn)品需要側(cè)向抽芯的多型腔模中，如斜導(dǎo)柱或斜滑塊的抽芯模中，為了簡化模具結(jié)構(gòu)和均衡進(jìn)料，往往采用S形分流道的結(jié)構(gòu)形式，如上圖b所示，但必須把分流道設(shè)在定模一側(cè)，便于流道凝料完整取出，和不妨礙側(cè)分型的移動。Y形。它是以3個型腔為一組按Y形布局排列，用于型腔數(shù)為3的倍數(shù)的模具，如下圖所示：圖4-5^Y形分施■.局X形，是以4個型腔為一組，分流道呈交叉的X狀布局。H形，這是最常用的一種，是以4個型腔為一組按H形布局排列，用于型腔數(shù)量為4的偶倍數(shù)的模具。特點(diǎn)是排列緊湊，對稱平衡，且他們的尺寸都在模體的X/Y方向上變化，易于加工，在多型腔的模具中得到廣泛應(yīng)用。綜合型。多型腔的分流道有時(shí)采用Y/X/H形綜合的形式。分流道中的分布，主要還是要結(jié)合實(shí)際產(chǎn)品綜合考慮，選用最合適的排布。（2）非平衡式布置，主要分為兩種情況：一種是各個型腔的尺寸和形狀相同，只是諸型腔距主流道的距離不同；另一種是各型腔大小與流道長度均不同。為了使各個型腔同時(shí)均衡進(jìn)料，必須將各型腔的澆口做成不同大小的橫截面，或者不同長度。澆口設(shè)計(jì)澆口是連接分流道與型腔之間的一端細(xì)短通道，其作用是使分流道流過來的塑料熔體以比較快的速度進(jìn)入并充滿型腔，型腔充滿后，澆口部分的熔體能迅速地凝固而封閉澆口，防止型腔內(nèi)的熔體倒流。澆口的形狀、位置和尺寸對塑件的質(zhì)量影響很大。注塑成型時(shí)，許多缺陷都是由于澆口設(shè)計(jì)不合理導(dǎo)致的，所以要特別重視澆口的設(shè)計(jì)。（1）澆口的類型及特點(diǎn)1）直接澆口，是熔融塑料從主流道直接注入型腔的最普通的澆口，又稱為主流道澆口。位置一般在模具中心，只適用于單腔的深腔塑件和大型塑件。一般設(shè)在塑件的底部，為防止冷料注入塑件的底部，在不影響塑件使用的前提下，應(yīng)該在澆口對側(cè)設(shè)置一個深度為塑件厚度一半的冷料穴，而主流道長度應(yīng)盡量的短，澆口的大直徑D盡量的小，一般情況下不超過壁厚的2倍，以防止主流道冷卻時(shí)間過長，影響注塑效率。直接澆口的優(yōu)點(diǎn)：澆口橫截面積較大，流動阻力小，常用于成型深腔塑件、厚壁塑件，或高粘度、流動性差的殼類塑件；有利于排氣及消除熔接痕；保壓補(bǔ)縮作用強(qiáng)，易于完整成型；模具結(jié)構(gòu)簡單緊湊，流道短，便于加工。缺點(diǎn)：只適用于單腔模具，去除澆口凝料比較困難，塑件上有明顯的澆口痕跡；容易產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力，引起塑件變形，或產(chǎn)生氣泡、開裂、縮孔等缺陷；在澆口附近熔體冷卻較慢，延長注塑成型周期，影響成型效率。2）中心澆口，熔體從中心流向型腔。這種澆口的進(jìn)料點(diǎn)對稱，充型均勻，能消除拼縫線且模具排氣順利，澆口的余料去除方便。這類澆口一般用于單型腔注塑模，適用于圓筒形、圓環(huán)形或中心帶孔的塑件成型。常見的主要有四種，盤形澆口，環(huán)形澆口，輪輻式澆口，爪型澆口。3）點(diǎn)澆口，又稱針點(diǎn)澆口，是比較常用的一種澆口形式，通常用于流動性較好的塑料制品，如PE、ABS、PA等。點(diǎn)澆口的主要形式如下圖所示

其中圖a是比較常見的點(diǎn)澆口。圖b、c則適用于壁厚較薄的塑件，可在澆口與塑件的接觸處設(shè)（0.5~1）X45。的斜角或做成r0.2~0.5mm的喇叭口。這樣可以避免澆口凝料在拉斷時(shí)損傷塑件表面，同時(shí)也可以減少型芯收到的沖擊力及減小流動阻力，并有利于延緩澆口處熔體的固化，有利于向型腔補(bǔ)料。圖d是模多腔時(shí)點(diǎn)澆口的結(jié)構(gòu)，為便于流動，在其拐角處均應(yīng)設(shè)圓弧過渡。圖e是對大塑件采用的多點(diǎn)進(jìn)膠方式，以縮短流程，提高注射效率，降低流動阻力，減少塑件的翹曲變形。圖f，是點(diǎn)澆口剖面圖。點(diǎn)澆口的尺寸依塑件的大小及塑料的性能而定，一般點(diǎn)澆口的直徑d在0.8~1.6mm之間。點(diǎn)澆口的優(yōu)點(diǎn)：當(dāng)熔體通過點(diǎn)澆口時(shí)，有很高的剪切速率和摩擦，產(chǎn)生熱量，提高熔體的溫度和降低熔體粘度，有利于熔體的流動，從而能獲得外形清晰、表面光澤的塑料制品。塑料制品的澆口在開模的同時(shí)即被拉斷，澆口痕跡呈圓點(diǎn)狀，不明顯，所以點(diǎn)澆口可開在塑件的表面及任何位置，并不影響制品的外觀。點(diǎn)澆口一般開在塑件頂部，因其注射流程短，拐角小，排氣條件又好，因此很容易成型。適用于外觀要求較高的殼類，或盒類塑件的單腔模、多腔模等各種模具，使用比較廣泛。點(diǎn)澆口缺點(diǎn)：注射壓力損失較大，多數(shù)情況下必須采用三板模結(jié)構(gòu)，其模具結(jié)構(gòu)相對比較復(fù)雜，成型周期較長，流道與制品的比例較大。4）側(cè)澆口，一般設(shè)在分型面上，從塑件的側(cè)面進(jìn)料。廣泛應(yīng)用于一模多腔的模具中，適用于成型各種形狀的塑件。常見的側(cè)澆口有矩形澆口、扇形側(cè)澆口、薄片式側(cè)澆口等。矩形側(cè)澆口。矩形側(cè)澆口的橫截面形狀是矩形，有的是從塑件外側(cè)進(jìn)膠，有的是從塑件內(nèi)側(cè)進(jìn)膠，為了使?jié)部诿撃７奖?，往往把澆口兩?cè)做成5°的斜面。各類材料通用的矩形側(cè)澆口的基本尺寸如下所示：塑料產(chǎn)品厚度塑料產(chǎn)品厚度t/mm塑件復(fù)雜性PE<1.5簡單復(fù)雜PP1.5-3.0簡單復(fù)雜PS>3簡單復(fù)雜PMMA<1.5簡單復(fù)雜ABS1.5-3.0簡單復(fù)雜POM>3.0簡單復(fù)雜PC<1.5簡單厚度h/mm寬度b/mm長度L/mm0.5-0.7中小型塑件（3-10）h；大型塑件＞10h0.7-20.5-0.60.6-0.90.6-0.80.8-1.10.8-1.00.6-0.80.5-0.81.2-1.40.8-1.21.2-1.51.0-1.40.8-1.2扇形側(cè)澆口，是矩形側(cè)澆口的變異形式，常用于成型寬度較大的薄片狀塑件及流動性能較差的、透明塑件，比如PC、PMMA等。扇形側(cè)澆口的形狀是沿進(jìn)料方向逐漸變寬，而厚度逐漸減至最薄的形式漸漸展開的，所以熔融的塑料在流經(jīng)澆口時(shí)在橫向得到更為均勻的分配，減少了流紋和定向小英，降低塑件的內(nèi)應(yīng)力和避免了帶入空氣的可能性，從而防止塑件翹曲變形和氣泡的產(chǎn)生。扇形澆口的缺點(diǎn)是：沿著塑件側(cè)壁有一比較長的澆口痕跡，切除澆口的工作量大，且影響塑件的美觀。為了便于清除澆口痕跡，澆口厚度盡量選得小些。常用尺寸深為（0.25-1.6）mm，寬度為8.0mm至澆口側(cè)型腔寬度的1/4。澆口的橫截面積不應(yīng)大于分流道的橫截面積。薄片式側(cè)澆口。薄片式側(cè)澆口也是從矩形澆口演變而來，適用于薄板狀或長條狀制品。當(dāng)塑料熔體流過薄片式澆口時(shí)，以較低的流速，呈平行狀態(tài)，平穩(wěn)均勻地注入型腔，降低了塑件的內(nèi)應(yīng)力，減少了因取向而產(chǎn)生的翹曲變形。設(shè)計(jì)側(cè)澆口時(shí)，應(yīng)注意如下兩個問題：第一，注塑壓力損失較大，在注塑過程中應(yīng)采取較大的注射壓力，而縮短澆口長度也可以起到減小注射壓力損失的作用；第二，側(cè)澆口容易形成熔接痕、縮孔、氣泡等缺陷，這應(yīng)從選擇澆口的位置和方向上以及排氣措施上予以考慮解決。5）潛伏式澆口，是點(diǎn)澆口的演變形式，其方式與點(diǎn)澆口大致相同。其結(jié)構(gòu)形式大致可以分為推切式澆口、拉切式澆口。彎鉤式澆口，如下圖所示：圖.32各神潛伏式澆口結(jié)構(gòu)舟A推劇式飩口b＞拉切式澆口心曾精式澆口圖a為推切式澆口，圖b為拉切式澆口，其中L必須NL]+L2,其中L1不能太短，應(yīng)該有足夠的距離讓澆口發(fā)生變形而脫離型腔，一般情況下，L1至少有8mm。圖c為彎鉤式澆口，澆口進(jìn)入型腔端直徑d為0.8-1.2mm，長1.0-1.2mm；A值為2.5D左右；62.5mm是指從大端0.8D逐漸過渡到小端62.5mm。由于潛伏式澆口凝料在脫模時(shí)必須有較大幅度的彈性變形，因此澆口應(yīng)選用較小的尺寸，以增強(qiáng)澆口的柔軟性，所以常用于ABS、HIPS材料，而不適用于POM、PBT等結(jié)晶材料，也適用于PC、PMMA以及PS等脆性大的材料，防止孤形流道被折斷而堵塞澆口。6）護(hù)耳形澆口，只適用于難于成型的塑料，如硬質(zhì)PVC、丙烯酸酯等。這些塑料的成型溫度范圍狹窄且流動性差，這樣在注射時(shí)，在澆口部位易造成變形、翹曲，形成脆弱區(qū)。護(hù)耳形澆口耳槽設(shè)在塑件的側(cè)面，從分流道來的料流經(jīng)過澆口，不是直接進(jìn)入型腔，而是先進(jìn)入耳槽，然后進(jìn)入型腔。料流經(jīng)過澆口時(shí)因摩擦而使其料溫升高，有利于物料的流動。料流再經(jīng)過與澆口垂直的耳