GATE澆口設(shè)計(jì)

1、技術(shù)專欄 : 塑料射出成型模具的澆口設(shè)計(jì)澆口(Gate)在射出成型模具的澆注系統(tǒng)(Feed System)中是連接流道(Runner)和型腔(Cavity)的熔膠通道。澆口設(shè)計(jì)和塑件質(zhì)量有著密不可分的關(guān)系。1. 澆口的位置和數(shù)目1.1. 澆口位置與噴流(Jetting)的關(guān)系澆口若能布置成沖擊型澆口 - 也就是使得進(jìn)澆后的塑料熔體立刻沖擊到一阻擋物(如型腔壁、芯型銷等)，讓塑流穩(wěn)定下來，就可以減少噴流的機(jī)率。1.2. 澆口的位置和數(shù)目與熔接線(Weld Line)的關(guān)系熔接線是兩股熔膠的波前(Melt Front)相遇后所形成的線條。 就塑件的外觀或是強(qiáng)度而言，熔接線都是負(fù)

2、面的。每增加一個(gè)澆口，至少要增加一條熔接線，同時(shí)還要增加一個(gè)澆口痕(Gate Mark)、較多的積風(fēng) (Air Trap)以及流道的體積。所以在型腔能夠如期充填的前提下，澆口的數(shù)目是愈少愈好。為了減少澆口的數(shù)目，每一澆口應(yīng)在塑流力所能及的流動(dòng)比之內(nèi)(Flow Length to Thickness Ratio)，找出可以涵蓋最大塑件面積的進(jìn)澆位置。更改澆口位置以后，能夠?qū)⑷劢泳€自敏感處移除為上策。 如果熔接線無法移除，那么增加波前的熔膠溫度(Melt Temperature)；或是減少兩相遇波前的熔膠溫度差(Melt Temperature Difference)；或是增加兩波前相遇后的熔膠壓

3、力(Melt Pressure)；或是增加熔膠波前相遇時(shí)的遇合角(Meeting Angle)，都可以改善熔接線的質(zhì)量。1.3. 澆口的位置和數(shù)目與積風(fēng)(Air Trap)的關(guān)系積風(fēng)是型腔內(nèi)的空氣和熔膠釋出的氣體被熔膠包圍后的缺陷。 積風(fēng)的存在，重則導(dǎo)致短射(Short Shot)或焦痕(Burn Mark)，輕亦影響外觀和強(qiáng)度。每增加一個(gè)澆口，就會(huì)增加積風(fēng)發(fā)生的機(jī)率。 當(dāng)塑件厚薄差異大時(shí)，如果澆口位置設(shè)置不當(dāng)，就會(huì)因?yàn)榕艿垃F(xiàn)象(Race Track Effect)而導(dǎo)致積風(fēng)。1.4. 澆口位置與遲滯效應(yīng)(Hesitation Effect)的關(guān)系遲滯效應(yīng)是熔膠流到厚薄交接處的時(shí)候，由于薄處的

4、流阻較大，而在該處阻滯不前的效應(yīng)。 這種效應(yīng)重則產(chǎn)生短射，輕亦形成遲滯痕(亦即高殘余應(yīng)力帶)。澆口應(yīng)置于距離可能發(fā)生遲滯效應(yīng)的最遠(yuǎn)處，以消除或減輕遲滯。1.5. 澆口位置與縮痕(Sink Mark)和縮孔(Void)的關(guān)系澆口應(yīng)置于厚壁處以確保補(bǔ)縮的塑流(Compensation Flow)能夠維持得最久， 厚壁處才不會(huì)因?yàn)檩^大的收縮，而使得縮痕和縮孔更容易發(fā)生。1.6. 澆口位置與溢料(Flash)的關(guān)系型腔布置和澆口開設(shè)部位應(yīng)立求對(duì)稱，防止模具承受偏載而產(chǎn)生溢料現(xiàn)象。 如(圖一)所示，b)的布置較之a(chǎn))為合理。1.7. 澆口位置與流動(dòng)平衡(Flow Balance)的關(guān)系就單型腔模具而言，

5、熔膠波前于同一時(shí)間抵達(dá)型腔各末端，就叫做流動(dòng)平衡。 流動(dòng)平衡的設(shè)計(jì)使得熔膠的壓力、溫度以及體積收縮率的分布比較均勻，塑件的質(zhì)量較好。所以澆口位置的選擇以是否達(dá)成流動(dòng)平衡為準(zhǔn)。流動(dòng)平衡與否，可以模擬充模的CAE進(jìn)行確認(rèn)。對(duì)澆口數(shù)目相同但是澆口位置不同的設(shè)計(jì)而言，能以最小的射壓 (Injection Pressure)和鎖模力(Clamp Force)充模的設(shè)計(jì)是流動(dòng)最平衡的設(shè)計(jì)。就多型腔模具(Multi-cavity Mould)而言，熔膠波前于同一時(shí)間抵達(dá)各型腔末端，就叫做流動(dòng)平衡。在非平衡布置的多型腔模具中，注道到各型腔的流道長(zhǎng)度不同，或者各型腔的形狀和尺寸不盡相同。 這時(shí)可以調(diào)整澆口上游的

6、支流道的剖面尺寸(如直徑或厚度等)，以達(dá)到流動(dòng)平衡的目的。 一般調(diào)整澆口剖面尺寸的作法并不可取，一來此非長(zhǎng)久之計(jì)(澆口小，容易耗蝕，流動(dòng)平衡不能持久) ，二來若是澆口厚度也在調(diào)整之列，就會(huì)失去澆口作為劃一封凝時(shí)間 (Freeze Time或Seal Time)的功能。當(dāng)支流道比較細(xì)長(zhǎng)(一般在200mm以上)，可采用以下公式來平衡塑流：1.8. 澆口位置與塑件平面度的關(guān)系澆口的布置若能形成單一方向流(Uni-directional Flow) - 也就是塑料熔體進(jìn)入型腔后，其波前能以一平直的形式推進(jìn)，那么塑料在流動(dòng)方向和垂直流動(dòng)方向的收縮就不會(huì)相互牽制，可以產(chǎn)生平面度高的塑件。澆口的布置若能使得

7、塑料熔體先流經(jīng)型腔的平直部分，后流到型腔的彎曲部分，就可以減少殘余應(yīng)力對(duì)塑件中心面的不對(duì)稱度，發(fā)生翹曲的可能性可以減少。1.9. 澆口位置與型芯偏移的關(guān)系正確的澆口位置使得進(jìn)澆后的塑料熔體對(duì)型芯施加相互抵消的壓力，免得型芯因單邊受力太大而偏移，以致成型的塑件在壓力大的一側(cè)較厚，而在壓力小的一側(cè)較薄，這也會(huì)造成脫模困難以及塑件損壞。2. 澆口的型式和尺寸2.1. 邊緣澆口(Edge Gate)又稱為側(cè)澆口(Side Gate)，剖面有矩形，也有圓形，一般開設(shè)在分模面上，從型腔外側(cè)面進(jìn)料。矩形邊緣澆口(Rectangular Edge Gate)是最常見的澆口，常用于兩板式多型腔模具，形狀簡(jiǎn)單，加

8、工方便，去除澆口容易，澆口痕跡小但是容易形成熔接線和積風(fēng)。如(圖二)所示。主要的尺寸有三：考慮單面(凸?；虬寄Ｐ颓幻?即可。2.2. 扇形澆口(Fan Gate)通過以上公式中算出的邊緣澆口的寬度若大于澆口上游的支流道直徑或?qū)挾?，就可采用扇形澆口。?圖三)所示，澆口開設(shè)在分模面上，從型腔外側(cè)面進(jìn)料，澆口沿進(jìn)料方向逐漸加寬，厚度則逐漸減薄。 從此澆口進(jìn)入型腔的塑料熔體波前較為平直，可減少翹曲變形，用來成型寬度較大的板狀塑件頗為適宜。主要的尺寸有三：2.3. 薄片式澆口(Film Gate)又稱為平縫式澆口，常用來成型平直的大面積薄壁塑件。如(圖四)所示，澆口的分配流道與型腔側(cè)邊平行，其長(zhǎng)度通常

9、大于塑件寬度。從此澆口進(jìn)入型腔的塑料熔體波前可保持單一方向流，可避免翹曲變形，常用來成型平直的大面積薄壁塑件。2.4. 重迭式澆口(Overlap Gate)又稱為搭接澆口，如(圖五)所示?？刹贾脼闆_擊型澆口，有效的防噴流，但是澆口處易產(chǎn)生縮痕，澆口切除較為困難，澆口痕跡明顯。主要的尺寸有三： 2.5. 凸耳式澆口(Tab Gate)如(圖六)所示，在型腔側(cè)面開設(shè)耳槽，熔膠通過澆口沖擊在耳槽側(cè)面上，經(jīng)調(diào)整方向和速度后再進(jìn)入型腔，如此應(yīng)力得以釋放，可以避免噴流。但是這種澆口切除較為困難，澆口痕跡較大。 主要的尺寸有六：2.6. 針點(diǎn)澆口(Pin Point Gate或Pin Gate)針點(diǎn)澆口位

10、置限制小，澆口痕跡小，開模時(shí)澆口可自動(dòng)拉斷，有利于自動(dòng)化操作，如(圖七)所示。就薄壁塑件而言，澆口附近剪切速率(Shear Rate)過高，殘余應(yīng)力高，容易開裂，可局部增加澆口處塑件壁厚，如上圖所示，以圓弧R形成酒窩(Dimple)狀過渡，以行改善。主要的尺寸有二：2.7. 潛伏式澆口(Submarine Gate或Subsurface Gate)又稱為隧道式澆口(Tunnel Gate)，如(圖八)所示，流道開設(shè)在分模面上，澆口潛入分型面下，熔膠斜向進(jìn)入型腔。塑件和流道分別設(shè)置推出機(jī)構(gòu)，開模時(shí)澆口自動(dòng)被切斷，流道凝料自動(dòng)脫落。 塑料過軔(如PA)或過脆(如PS)并不適用，前者不易切斷，后者易于斷裂，容易堵塞澆口。主要的尺寸有：2.8. 盤形澆口(Diaphragm Gate)盤形澆口用于內(nèi)孔較大的圓筒形塑件，或具有較大長(zhǎng)方形內(nèi)孔的塑件，澆口在整個(gè)內(nèi)孔周邊上。如圖九(a)和(b)所示，塑料熔體從內(nèi)孔周邊以大致同步的方式注入型腔，型芯受力勻稱，熔接線可以避免，排氣順暢，但是會(huì)在塑件內(nèi)緣留下明顯的澆口痕跡。盤形澆口的主要的尺寸有二：2.9. 圓環(huán)形澆口(Ring Gate) 圓環(huán)形澆口設(shè)置在與圓筒形型腔的外側(cè)，即在型腔周圍設(shè)置澆口，適用于薄壁長(zhǎng)管型塑件，如(圖十)所示，塑料熔體環(huán)繞型芯以大致同步的方式注入型腔，型芯受力勻稱，熔接線可以避免，排氣順暢，但是會(huì)在塑