模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

叮叮小文庫(kù) 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) 46123II局部放大圖9-1 澆注系統(tǒng)的組成1 - 主流道 ；2 - 一級(jí)分流道 ；3 - 拉料槽兼冷料井4 - 冷料井 ；5 - 二級(jí)分流道 ；6 澆口59.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)原則9.1.1 澆注系統(tǒng)的組成 模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機(jī)噴嘴開(kāi)始到型腔入口為止的流動(dòng)動(dòng)通道，它可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無(wú)流道澆注系統(tǒng)兩大類(lèi)型。普通流道澆注系統(tǒng)包括主流道、分流道、冷料井和澆口組成。如圖9-1所示。9.1.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)遵循如下原則：1 . 結(jié)合型腔的排位，應(yīng)注意以下三點(diǎn)： a .盡可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔； b .型腔的布置和澆口的開(kāi)設(shè)部位盡可能使模具在注塑過(guò)程中受力均勻； c .型腔的排列盡可能緊湊，減小模具外形尺寸。2 . 熱量損失和壓力損失要小 a .選擇恰當(dāng)?shù)牧鞯澜孛妫?b .確定合理的流道尺寸； 在一定范圍內(nèi)，適當(dāng)采用較大尺寸的流道系統(tǒng)，有助于降低流動(dòng)阻力。但流道系統(tǒng) 上的壓力降較小的情況下，優(yōu)先采用較小的尺寸，一方面可減小流道系統(tǒng)的用料， 另一方面縮短冷卻時(shí)間。 c .盡量減少?gòu)澱?，表面粗糙度要低? . 澆注系統(tǒng)應(yīng)能捕集溫度較低的冷料，防止其進(jìn)入型腔，影響塑件質(zhì)量；4 . 澆注系統(tǒng)應(yīng)能順利地引導(dǎo)熔融塑料充滿型腔各個(gè)角落，使型腔內(nèi)氣體能順利排出；5 . 防止制品出現(xiàn)缺陷； 避免出現(xiàn)充填不足、縮痕、飛邊、熔接痕位置不理想、殘余應(yīng)力、翹曲變形、收 縮不勻等缺陷。6 . 澆口的設(shè)置力求獲得最好的制品外觀質(zhì)量 澆口的設(shè)置應(yīng)避免在制品外觀形成烘印、蛇紋、縮孔等缺陷。7 . 澆口應(yīng)設(shè)置在較隱蔽的位置，且方便去除，確保澆口位置不影響外觀及與周?chē)慵?發(fā)生干涉。8 . 考慮在注塑時(shí)是否能自動(dòng)操作9 .考慮制品的后續(xù)工序，如在加工、裝配及管理上的需求，須將多個(gè)制品通過(guò)流道連 成一體。 9.2 流道設(shè)計(jì)9.2.1 主流道的設(shè)計(jì) (1) 定義： 主流道是指緊接注塑機(jī)噴嘴到分流道為止的那一段流道，熔融塑料進(jìn)入模具時(shí)首先 經(jīng)過(guò)它。一般地，要求主流道進(jìn)口處的位置應(yīng)盡量與模具中心重合。 (2) 設(shè)計(jì)原則： 熱塑性塑料的主流道，一般由澆口套構(gòu)成，它可分為兩類(lèi)：兩板模澆口套和三板模 澆口套。圖 9-2 噴嘴與澆口套裝配關(guān)系SR1DSR2d澆口套注塑機(jī)噴嘴 參照?qǐng)D9-2，無(wú)論是哪一種澆口套，為了保證主流道內(nèi)的凝料可順利脫出,應(yīng)滿足: D = d + (0.5 1) mm (1) R1= R2 + (1 2) mm (2) 其它相關(guān)尺寸詳見(jiàn)第十六章第四節(jié)。9.2.2 冷料井的設(shè)計(jì) (1) 定義及作用： 冷料井是為除去因噴嘴與低溫模具接觸而在料流前鋒產(chǎn)生的冷料進(jìn)入型腔而設(shè)置。它一般設(shè)置在主流道的末端，分流道較長(zhǎng)時(shí)，分流道的末端也應(yīng)設(shè)冷料井。 (2) 設(shè)計(jì)原則 ： 一般情況下，主流道冷料井圓柱體的直徑為6 12mm，其深度為6 10mm。對(duì)于大型制品，冷料井的尺寸可適當(dāng)加大。對(duì)于分流道冷料井，其長(zhǎng)度為(1 1.5)倍的流道直徑。HdHdHdd1d圖 9-3 底部帶頂桿的冷料井DD (3) 分類(lèi)： a . 底部帶頂桿的冷料井 由于第一種加工方便，故常采用。Z形拉料桿不宜多個(gè)同時(shí)使用，否則不易從拉料桿上脫落澆注系統(tǒng)。如需使用多個(gè)Z形拉料桿，應(yīng)確保缺口的朝向一致。但對(duì)于在脫模時(shí)無(wú)法作橫向移動(dòng)的制品，應(yīng)采用第二種和第三種拉料桿。根據(jù)塑料不同的延伸率選用不同深度的倒扣d。若滿足： (D-d)/D D2 D3；d1大于澆口最小截面,一般取(1.52.0)mm，h = d1，錐度a及b一般取23，d應(yīng)盡可能大。為了減少拉料桿對(duì)流道的阻力，應(yīng)將流道在拉料位置擴(kuò)大，如圖9-7c所示；或?qū)⒗衔恢米鲈诹鞯劳瓢迳?，如圖9-7d 所。 在圖9-7的b 圖中，H D1，錐度a及b一般取23，錐形流道的交接處尺寸相差0.51.0mm，對(duì)拉料位置的要求與圖9-7a 相同。 9.3 澆口設(shè)計(jì) 澆口是澆注系統(tǒng)的關(guān)鍵部分，澆口的位置、類(lèi)型及尺寸對(duì)膠件質(zhì)量影響很大。在多數(shù)情況下，澆口是整個(gè)澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小的部分(除主流道型的直接澆口外)。 對(duì)于圓形流通截面，圓管兩端的壓力降為DP，有以下關(guān)系式：式中 ha - 為熔融塑料的表觀粘度 L - 圓形通道的長(zhǎng)度 Q - 熔融塑料單位時(shí)間的流量 (cm3/sec) R - 圓管半徑 對(duì)于模具中常見(jiàn)的窄縫形流動(dòng)通道，經(jīng)推導(dǎo)有 W - 窄縫通道的寬度 H - 窄縫通道的深度 8haLQDP= 式(9-1) pR4a b c 圖 9 8 直接式澆口 8haLQDP = 式(9-2) WH3 從式(9-1)和(9-2)可知，當(dāng)充模速率恒定時(shí)，流動(dòng)中的模具入口處的壓力降DP與下列因素有關(guān)： (1) 通道長(zhǎng)度越長(zhǎng)，即流道和型腔長(zhǎng)度越長(zhǎng)，壓力損失越大； (2) 壓力降和流道及型腔斷面尺寸有關(guān)。流道斷面尺寸越小，壓力損失越大。矩形 流道深度對(duì)壓力降的影響比寬度影響大得多。 一般澆口的斷面面積與分流道的斷面面積之比約為0.030.09，澆口臺(tái)階長(zhǎng)1.0 1.5mm左右。斷面形狀常見(jiàn)為矩形、圓形或半圓形。9.3.1 澆口的類(lèi)型1.直接式澆口優(yōu)點(diǎn)：(1) 壓力損失??； (2) 制作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：(1) 澆口附近應(yīng)力較大； (2) 需人工剪除澆口(流道)； (3) 表面會(huì)留下明顯澆口疤痕。應(yīng)用：(1) 可用于大而深的桶形膠件，對(duì)于淺平的膠件，由于收縮及應(yīng)力的原因，容易 產(chǎn)生翹曲變形。 (2) 對(duì)于外觀不允許澆口痕跡的膠件，可將澆口設(shè)于膠件內(nèi)表面，如圖9-8c所 示。這種設(shè)計(jì)方式，開(kāi)模后膠件留于前模，利用二次頂出機(jī)構(gòu)(圖中未示出) 將膠件頂出。2.側(cè)澆口HLW圖 9-9 側(cè)澆口 d優(yōu)點(diǎn):1.)形狀簡(jiǎn)單，加工方便， 2.)去處澆口較容易。 缺點(diǎn):1.)膠件與澆口不能自行分離， 2.)膠件易留下澆口痕跡。LHW圖 9 -10 搭接式澆口參數(shù):1.)澆口寬度W為(1.55.0)mm，一般取W=2H。大膠件、 透明膠件可酌情加大 ； 2.)深度H為(0.51.5)mm。具體來(lái)說(shuō)，對(duì)于常見(jiàn)的ABS、 HIPS，常取H=(0.40.6)d ,其中d為膠件基本壁厚；對(duì)于流動(dòng)性能較差的PC、 PMMA，取 H=(0.60.8)d；對(duì)于POM、PA來(lái)說(shuō)，這些材料流道性能好，但凝固 速率也很快，收縮率較大，為了保證膠件獲得充分的保壓，防止出現(xiàn)縮痕、 皺紋等缺陷，建議澆口深度H=(0.60.8)d；對(duì)于PE、PP等材料來(lái)說(shuō)，且小澆 口有利于熔體剪切變稀而降低粘度，澆口深度H=(0.4 0.5)d。應(yīng)用：1.)適用于各種形狀的膠件，但對(duì)于細(xì)而長(zhǎng)的桶形膠件不以采用。3.搭接式澆口優(yōu)點(diǎn)：1.)它是側(cè)澆口的演變形式，具有側(cè)澆口的各種優(yōu)點(diǎn)； 2.)是典型的沖擊型澆口，可有效的防止塑料熔體的 噴射流動(dòng)。缺點(diǎn)：1.)不能實(shí)現(xiàn)澆口和膠件的自行分離； 2.)容易留下明顯的澆口疤痕。參數(shù)：可參照側(cè)澆口的參數(shù)來(lái)選用。應(yīng)用：適用于有表面質(zhì)量要求的平板形膠件。4.針點(diǎn)澆口優(yōu)點(diǎn)：1.)澆口位置選擇自由度大， 2.)澆口能與膠件自行分離， 3.)澆口痕跡小， 4.)澆口位置附近應(yīng)力小。缺點(diǎn)：1.)注射壓力較大， 2.)一般須采用三板模結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)較復(fù)雜。圖 9 -11 針點(diǎn)澆口 dR1R2R3dLha參數(shù)：1.)澆口直徑d一般為(0.81.5)mm， 2.)澆口長(zhǎng)度L為(0.81.2)mm。 3.)為了便于澆口齊根拉斷，應(yīng)該給澆口做一 錐度a，大小1520左右；澆口與流道相 接處圓弧R1連接，使針點(diǎn)澆口拉斷時(shí)不致?lián)p傷 膠件，R2為(1.52.0)mm，R3為(2.53.0)mm， 深度h=(0.60.8)mm。應(yīng)用：常應(yīng)用于較大的面、底殼，合理地分配澆口有助于減少流動(dòng)路徑的長(zhǎng)度，獲得較 理想的熔接痕分布；也可用于長(zhǎng)桶形的膠件，以改善排氣。5.扇形澆口HWL圖912 扇形澆口優(yōu)點(diǎn)：1.)熔融塑料流經(jīng)澆口時(shí)，在橫向得到 更加均勻的分配，降低膠件應(yīng)力； 2.)減少空氣進(jìn)入型腔的可能，避免產(chǎn)生銀絲、 氣泡等缺陷。缺點(diǎn)：1.)澆口與膠件不能自行分離， 2.)膠件邊緣有較長(zhǎng)的澆口痕跡，須用工具才能 將澆口加工平整。參數(shù)：1.)常用尺寸深H為(0.251.60)mm， 2.)寬W為8.00mm至澆口側(cè)型腔寬度的1/4。 3.)澆口的橫斷面積不應(yīng)大與分流道的橫斷面積。應(yīng)用：常用來(lái)成型寬度較大的薄片狀膠件，流動(dòng)性能較差的、透明膠件。比如 PC、PMMA 等。6.潛伏式澆口(雞嘴入水)優(yōu)點(diǎn)：1.)澆口位置的選擇較靈活；abdHd圖 9-13 潛伏式澆口A 2.)澆口可與膠件自行分離； 3.)澆口痕跡??； 4.)兩板模、三板模都可采用。缺點(diǎn)：1.)澆口位置容易拖膠粉； 2.)入水位置容易產(chǎn)生烘印； 3.)需人工剪除膠片； 4.)從澆口位置到型腔壓力損失較大。參數(shù)：1.)澆口直徑d為0.81.5mm， 2.)進(jìn)膠方向與鉛直方向的夾角a為3050之間， 3.)雞嘴的錐度b為1525之間。 4.)與前模型腔的距離A為(1.02.0)mm。應(yīng)用：適用于外觀不允許露出澆口痕跡的膠件。對(duì)于一模多腔的膠件，應(yīng)保證各腔從澆 口到型腔的阻力盡可能相近，避免出現(xiàn)滯流，以獲得較好的流動(dòng)平衡。7.弧形澆口AD0.8D圖 914 弧形澆口2.5min*d優(yōu)點(diǎn)： 1.)澆口和膠件可自動(dòng)分離；圖 9-16 圓環(huán)形澆口ABL圖 9-15 護(hù)耳式澆口HW 2.)無(wú)需對(duì)澆口位置進(jìn)行另外處理： 3.)不會(huì)在膠件的外觀面產(chǎn)生澆口痕跡。缺點(diǎn)： 1.)可能在表面出現(xiàn)烘?。?2.)加工較復(fù)雜； 3.)設(shè)計(jì)不合理容易折斷而堵塞澆口。參數(shù)： 1.)澆口入水端直徑d為(0.81.2)mm，長(zhǎng)(1.01.2)mm； 2.)A值為 2.5D 左右； 3.)2.5min* 是指從大端0.8D 逐漸過(guò)渡到小端2.5。應(yīng)用：常用于ABS、HIPS。不適用于POM、PBT等結(jié)晶材料，也不適用于PC、PMMA等剛性好的材料，防止弧形流道被折斷而堵塞澆口。8.護(hù)耳式澆口優(yōu)點(diǎn)：有助于改善澆口附近的氣紋。缺點(diǎn)：(1) 需人工剪切澆口； (2) 膠件邊緣留下明顯澆口痕跡。參數(shù)：(1) 護(hù)耳長(zhǎng)度A=(1015)mm，寬度B=A/2，厚度為進(jìn) 口處型腔斷面壁厚的7/8；澆口寬W為(1.63.5)mm， 深度H為(1/22/3)的護(hù)耳厚度，澆口長(zhǎng)(1.02.0)mm。應(yīng)用：常用于PC、PMMA等高透明度的塑料制成的平板形膠件。9.圓環(huán)形澆口優(yōu)點(diǎn)：(1)流道系統(tǒng)的阻力??； (2)可減少熔接痕的數(shù)量； (3)有助于排氣； (4)制作簡(jiǎn)單。缺點(diǎn)：(1)需人工去除澆口； (2)會(huì)留下較明顯的澆口痕跡。參數(shù)：(1)為了便于去除澆口，澆口深度h一般為(0.40.6)mm； (2) H為(2.02.5)mm。 應(yīng)用：適用于中間帶孔的膠件。10.斜頂式弧形澆口優(yōu)點(diǎn)：1)不用擔(dān)心弧形流道脫模時(shí)被拉斷的問(wèn)題； 2)澆口位置有很大的選擇余地； 3)有助于排氣。缺點(diǎn)：1)膠件表面易產(chǎn)生烘??； 2)制作較復(fù)雜； 3)弧形流道跨距太長(zhǎng)可能影響冷卻水的布置。參數(shù)：可參考側(cè)澆口的有關(guān)參數(shù)。應(yīng)用：1)主要適用于排氣不良的或流程長(zhǎng)的殼形膠件； 2)為了減少弧形流道的阻力，推薦其截面形狀選用U形截面(見(jiàn)圖示)； 3)斜頂?shù)脑O(shè)計(jì)可參照“第7.7節(jié) 斜頂、擺桿機(jī)構(gòu)”； 4)澆口位置應(yīng)選擇在膠件的拐角處或不顯眼處。 弧形流道斜頂膠件膠件( 弧形流道截面 )圖 9-17 斜頂式弧形澆口圖 9-18 澆口位置對(duì)熔接痕的影響 圖9-19 過(guò)渡澆口增加熔接痕牢度輔助流道熔接痕連成一線9.3.2 澆口的布置1. 避免熔接痕出現(xiàn)于主要外觀面或影響膠件的強(qiáng)度 根據(jù)客戶對(duì)膠件的要求，把熔接痕控制在較隱蔽及受力較小的位置。同時(shí)，避免各熔接痕在孔與孔之間連成一條線，降低膠件強(qiáng)度。如圖9-18(a)所示，膠件上兩孔形成的熔接痕連成了一條線，這將降低膠件的強(qiáng)度。應(yīng)將澆口位置按圖9-18(b)來(lái)布置。為了增加熔接牢度，可以在熔接痕的外側(cè)開(kāi)設(shè)冷料井，使前鋒冷料溢出。對(duì)于大型框架型膠件，可增設(shè)輔助流道，如圖9-19 所示；或增加澆口數(shù)目，如圖9-20所示，以縮短熔融塑料的流程，增加熔接痕的牢度。圖9-20 采用多澆口以增加熔接痕的牢度澆口位置2. 防止長(zhǎng)桿形膠件在注塑壓力的作用下發(fā)生變形； 見(jiàn)圖9-21，在方案(a)中,型芯在單側(cè)注塑壓力的沖擊下，會(huì)產(chǎn)生彎曲變形，從而導(dǎo)致膠件變形。采用方案(b),從型芯的兩側(cè)平衡的進(jìn)膠，可有效地消除以上缺陷。圖 9-21 長(zhǎng)桿形膠件的澆口布置方案 圖9-21 筆的兩種澆口設(shè)置方案比較圖9-20 避免產(chǎn)生噴射的澆口布置圖9-19 澆口位置的布置不影響裝配及外觀圖9-22 澆口位置的布置不影響裝配及外觀3. 避免影響零件之間的裝配或在外露表面留下痕跡； 如圖9-22(a)所示，為了不影響裝配，在按鍵的法蘭上做一缺口 ，澆口位置設(shè)在缺口上，以防止裝配時(shí)與相關(guān)膠件發(fā)生干涉。如圖9-22(b)所示，澆口潛伏在膠件的骨位上，一來(lái)澆口位置很隱蔽，二來(lái)沒(méi)有附加膠片，便與注塑時(shí)自動(dòng)生產(chǎn)。 4. 防止出現(xiàn)蛇紋、烘印，應(yīng)采用沖擊型澆口或搭底式澆口； 熔融塑料從流道經(jīng)過(guò)小截面的澆口進(jìn)入型腔時(shí)，速度急劇升高，如果這時(shí)型腔里沒(méi)有阻力來(lái)降低熔體速度，將產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，如圖9-23 (a)所示，輕微時(shí)在膠口附近產(chǎn)生烘印，嚴(yán)重時(shí)會(huì)產(chǎn)生蛇紋。如圖9-23 (b)所示，若采用厚模搭底，熔融塑料將噴到前模面上而受阻，從而改變方向，降低速度，均勻地充填型腔。圖9-24(a)由于熔體進(jìn)入型腔時(shí)沒(méi)有受到阻力，而在膠件的前端產(chǎn)生氣紋；按9-24 (b)改進(jìn)后，以上缺陷可消除。圖9-24 噴射造成膠件的澆口附近烘印圖9-23 避免產(chǎn)生噴射的澆口布置5. 為了便於流動(dòng)及保壓 ，澆口應(yīng)設(shè)置在膠件壁厚較厚處6. 有利于排氣 如圖9-25 所示，一蓋形膠件，頂部較四周薄，采用側(cè)澆口，如圖(a)，將會(huì)在頂部A處形成困氣，導(dǎo)致熔接痕或燒焦。改進(jìn)辦法如(b)圖,給頂面適當(dāng)加膠，這時(shí)仍有可能在側(cè)面位置A產(chǎn)生困氣；如按(c)圖所示，將澆口位置設(shè)于頂面，困氣現(xiàn)象可消除。圖 9-25 澆口位置對(duì)排氣的影響(1) A-熔接痕；紫色-流動(dòng)方向AA 如圖9-26所示，若按(a)圖的方案進(jìn)膠，預(yù)計(jì)將在位置A