注塑模具浇注系统设计

注塑模浇注系统设计注塑模浇注系统设计作用模具浇注系统的作用是让高温熔体在高压下高速进入模具型腔，实现型腔填充。模具的进料料方式、浇口的形式和数量，往往决定了模架的规格型号。浇注系统的设计是否合理，将直接影响成型品的外观、内部质量、尺寸精度和成型周期，故其重要性不言而喻。浇注系统概念及分类模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔入口为止的一段熔体通道，它可分为普通流道浇注系统和热流道浇注系统两大类型。普通流道浇注系统又分为侧浇口浇注系和点浇口浇注系统，它们都由主流道、分流道、冷料穴和浇口组成。如图所示。热流道浇注系统没有主流道及分流道，熔体经过热流道板和热射嘴直接由浇口进入型腔。热流道浇注系统将在后章详细探讨，本章只探讨普通流道浇注系统。如图所示。浇注系统的设计原则（1）保证制品的外观质量（2）保证制品的内部质量（3）阻力最小（4）不影响自动化生产（1）保证制品的外观质量任何浇口都会在制品表面留下痕迹，从而影响其表面质量。为不影响产品外观，应尽量将浇口设置于制品的隐蔽部位，若无法做到，则应使浇口容易切除，切除后在制品上留下的痕迹最小。（2）保证制品的内部质量①浇口的形式和数量要选择合理，保证塑料熔体迅速填充型腔，减少压力与热量损失，使制品内部组织细密。②浇注系统设计时应防止制品出现充填不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收缩不匀、蛇纹、抽丝、树脂降解等缺陷。③浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出，避免制品内形成气泡。④浇注系统应能收集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响制品质量。⑤尽可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔，使各腔收缩率均匀一致，提高塑件的尺寸精度，保证其装配的互换性。（3）阻力最小流道设计要尽量短，并尽量减少弯折，流道截面积要尽量合理，宜小不宜大。原因是：①小了加大简单，大了减小很难；②减少了由于流道产生的废料比例，可以提高模具的经济效益；③熔体可以在最快的时间内填满型腔，以缩短成型周期，提高模具的劳动生产率；④浇注系统内的空气少，减轻了模具的排气负担；⑤熔体在流道内的温度和压力损失小，容易保证制品的成型质量。（4）不影响自动化生产若模具要采用自动化生产，则浇注系统凝料应能自动脱落。浇注系统设计的内容和步骤（1）选择浇注系统的类型（2）浇口的设计(3)主流道的设计（4）分流道的设计（5）辅助流道的设计（6）冷料穴的设计（1）选择浇注系统的类型根据制品的结构、大小、形状以及制品批量大小，分析其填充过程，确定是采用侧浇口浇注系统，点浇口浇注系统，还是无流道浇注系统。进而确定是采用点浇口模架，还是侧浇口模架。（2）浇口的设计根据制品的结构、大小和外观要求，确定浇口的形式、位置、数量和大小。(3)主流道的设计确定主流道的尺寸和位置。（4）分流道的设计根据制品的结构形状、大小以及塑料品种，确定分流道的形状、截面尺寸和长短。（5）辅助流道的设计根据后续工序或制品结构，确定是否要设置辅助流道以及辅助流道的形状和大小的设计。（6）冷料穴的设计根据分流道的长短及制品结构形状，确定冷料穴的位置和尺寸。主流道设计主流道的概念主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段锥形流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。主流道直径对注塑的影响主流道直径的大小与塑料流速及充模时间的长短有密切关系。①直径太大时，则造成回收冷料过多，冷却时间增长，而流道空气过多也易造成气泡和组织松散，极易产生涡流和冷却不足。②另外，直径太大时，熔体的热量损失会增大，流动性降低，注射压力损失增大，造成成型困难；③直径太小时，则增加熔体的流动阻力，同样不利于成型。侧浇口浇注系统和点浇口系统中的主流道形状大致相同，但尺寸有所不同。见图。图中：D1=3.2～3.5mm，E1=3.5～4.5mm，R=1～3mm，α=2°～4°，β=6°～10°。热塑性塑料的主流道，一般在浇口套内，浇口套做成单独镶件，镶在定模板上，但一些小型模具也可直接在定模板上开设主流道，而不使用浇口套。浇口套可分为两大类：两板模浇口套和三板模浇口套。主流道的设计原则(1)主流道的长度L越短越好(2)为便于脱模，主流道在设计上大多采用圆锥形(3)主流道尺寸要满足装配要求(4)主流道应设计在浇口套内(5)主流道应尽量和模具中心重合(1)主流道的长度L越短越好尤其是点浇口浇注系统主流道，或流动性差的塑料，主流道更应尽可能短。主流道越短，模具排气负担越轻，流道料越少，缩短了成型周期，减少了熔体的能量(温度和压力)损失。(2)为便于脱模，主流道在设计上大多采用圆锥形两板模主流道锥度取2°～4°，三板模主流道锥度可取5°～10°(如图10-4所示)。粗糙度为Ra1.6～0.μm，锥度须适当，太大造成速度减小，产生斡流，易混进空气，产生气孔；锥度过小，会使流速增大，造成注射困难，同时还会使主流道脱模困难。(3)主流道尺寸要满足装配要求为了保证注射成型时，主流道与注射机喷嘴之间不溢料而影响脱模，设计时要注意：主流道小端直径D2要比料筒喷嘴直径D1大0.5～1mm，一般情况下，D2=3.2～4.5mm；大端直径应比最大分流道直径大10%～20%。一般在浇口套大端设置倒圆角(R1～3mm)，以利于料流。见图10-3。(4)主流道应设计在浇口套内主流道尽量避免直接做在模板内，或采用镶拼结构，以防塑料进入接缝造成脱模困难。(5)主流道应尽量和模具中心重合避免浇口套位置偏心或采用倾斜式主流道。倾斜式主流道设计倾斜式主流道设计一般地，要求主流道的位置应尽量与模具中心重合，否则会有如下不良后果。①主流道偏离模具中心时，导致锁模力和胀型力不在一条线上，使模具在生产时受到扭矩的作用，这个扭矩会使模具一侧张开产生飞边，或者使型芯错位变形，最终还会导致磨具导柱，甚至注射机拉杆变形等严重后果。②主流道偏离模具中心时，顶棍孔也要偏离模具中心，制品推出时，推杆板也会受到一个扭力的作用，这个扭力传递给推杆后，会导致推杆磨损，甚至断裂。因此，设计时应尽量避免主流道偏离模具中心，但在侧浇口浇注系统中，常常由于以下原因，主流道位置必须偏离模具中心：①一模多腔中的制品大小悬殊；②单型腔，制品较大，中间有较大的碰穿孔，可以从内侧进料。但中间碰穿孔偏离模具中心。如果主流道偏离模具中心不可避免，那么，可以采取三种措施，来避免或减轻不良后果对模具的影响：①增加推杆固定板导柱(中托边)来承受顶棍偏心产生的扭力；②模具较大时，也可采用双顶棍孔或多顶棍孔，使推杆固定板受到多点推力的作用时，较易平衡推出；③采用倾斜式主流道，避免顶棍孔偏心(见图)倾斜角度图中浇口套的倾斜角度α和塑料品种有关，对韧性较好的塑料，如PE、PP、PA等，其倾斜角度α最大可达30°；对韧性一般或较差的塑料，如PS、PMMA、POM、ABS、SAN等，其倾斜角度α最大可达20°。分流道设计分流道设计连接主流道与浇口的熔体通道叫分流道，分流道起分流和转向作用。侧浇口浇注系统的分流道沿内模镶件之间的分型面走，点浇口浇注系统的分流道在浇口推板和定模板之间的分型面以及定模板内的竖直部分。在一模多腔的模具中，分流道的设计必须解决如何使塑料熔体对所有型腔同时填充的问题。如果所有型腔体积形状相同，分流道最好采用等截面和等距离。否则，必须在流速相等条件下，采用不等截面来达到流量不等，使所有型腔差不多同时充满。有时还可以改变流道长度来调节阻力大小，保证型腔同时充满。熔融塑料沿分流道流动时，要求它尽快地充满型腔，流动中热量损失要尽可能小，流动阻力要尽可能低。同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。设计分流道必须考虑的因素:(1)塑料的流动性及制品的形状(2)型腔的数量(3)壁厚及内在外观质量要求(4)注射机的压力及注射速度(5)主流道及分流道的拉料和脱落方式(1)塑料的流动性及制品的形状对于流动性差的塑料，如PC、HPVC、PPO和PSF分流道应尽量短，分流道拐弯时尽量采用圆弧过渡，横截面积宜取较大值，横截面形状应采用圆形(侧浇口分流道)或“U”形(点浇口分流道)。分流道的走向和截面形状取决于浇口的位置和数量，而浇口的位置和数量又取决于制品形状。(2)型腔的数量它决定分流道的走向、长短和大小。(3)壁厚及内在外观质量要求这些因素决定了浇口的位置和形式，最终决定分流道的走向和大小。注意：如果要采用自动化注塑，则分流道必须确保在开模后留在后模，且容易推落。分流道的布置在确定分流道的布置时，应尽量使流道长度最短。但是，塑料以低温成型时，为提高成型空间的压力来减少成型制品收缩凹陷时，或欲得壁厚较厚的成型制品而延长保压时间，减短流道长度并非绝对可行。因为流道过短，则成型制品的残留应力增大，且易产生飞边，塑料的流动不均，所以流道长度应以适合成型制品的质量和结构为宜。分流道的分类(1)按特性分可分为平衡布置和非平衡布置。(2)按排位的形状分分为“O”形，“H”形，“X”形和“S”形。①平衡布置平衡布置是指熔体进入各型腔的距离相等，因为这种布置各型腔可以在相的注射工艺条件下同时充满，同时冷却，同时固化，收缩率相同，有利于保证制品的尺寸精度，所以精度要求较高的、制品有互换性要求的多腔注塑模，一般都要求采用平衡布置(见图)。②非平衡布置在这种布置中熔体进入各型腔的距离不相等，优点是分流道整体布置较简洁，缺点是各腔难以做到同时充满，收缩率难以达到一致，因此它常用于精度要求一般、没有互换性要求的多腔注塑模(见图10-7)。在非平衡布置中，如果能够合理地改变分流道的截面大小或浇口宽度，也可以保证各腔同时进料或差不多同时充满。具体做法是：靠近主流道的分流道，直径适当取小一些，见图；或者靠近主流道的型腔，其浇口宽度(而不是深度)适当取宽一点。但这种人工平衡进料很难完全做到平衡进料。①“O”形每腔均匀分布在同一圆周上，属平衡布置。有利于保证制品的尺寸精度。缺点是不能充分利用模具的有效面积及不便于模具冷却系统的设计，见图10-9。②“耳”形有平衡布置和非平衡布置两种。见图10-10。平衡布置：各型腔同时进料，有利于保证制品的尺寸精度。缺点是分流道转折多，流程较长，导致压力损失和热损失大。适用于PP，PE和PA等塑料。非平衡布置：型腔排列紧凑，分流道设计简单，便于冷却系统的设计。缺点是浇口大小必须做适当，以保证各腔差不多同时充满。③“X”形优点是流道转折较少，热、压力损失较少；缺点是有时对模具的利用面积不如“H”形。见图10-11。④“S”形S形分流道优点是可满足模具的热及压力的平衡；缺点是流道较长。适用于滑块对开式多腔模具的分流道排列。如图10-12所示平板类制品，如果熔体直冲型腔，易产生蛇纹等流痕，而采用“S”形分流道时，则不会出现这些问题。型腔的排列方式及分流道布置原则型腔的排列方式及分流道布置原则多腔注塑模的排列和分流道布置，往往有很多选择，在实际工作中应遵循以下设计原则。(1)力求平衡、对称。(2)分流道尽可能短。(3)对高精度制品，型腔数目尽可能少。(4)结构紧凑，节约钢材。(5)大近小远。(6)高度相近。(7)先大后小，见缝插针。(8)同一制品，大近小远。(9)排位时必须考虑模具注射的工艺性要好。(1)力求平衡、对称①一模多腔的模具，尽量采用平衡布置，使各型腔在相同温度下同时充模。如图10-13所示。②浇口平衡。见图10-14和图10-15。③大小制品对称布置，使模具保持压力平衡，即注射压力中心与锁模压力中心(主流道中心)重合，防止飞边。如图10-16所示。(2)分流道尽可能短。以降低浇注系统凝科比例、成型周期和热损失。(3)对高精度制品，型腔数目尽可能少因为每增加一个型腔，制品精度将下降5%。精密模具型腔数目以4个为宜，一般不超过8个。(4)结构紧凑，节约钢材如图10-17所示。(5)大近小远(6)高度相近高度相差悬殊的制品不宜排在