模具澆注系統(tǒng)設計

1、澆注系統(tǒng)設計圖9-1澆注系統(tǒng)的組成1 -主流道；2-一級分流道；3-拉料槽兼冷料井4 -冷料井;5 -二級分流道;6 -澆口9.1澆注系統(tǒng)設計原則澆注系統(tǒng)的組成模具的澆注系統(tǒng)是指模具中從注塑機 噴嘴開始到型腔入口為止的流動動通道， 它可分為普通流道澆注系統(tǒng)和無流道澆注 系統(tǒng)兩大類型。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。澆注系統(tǒng)設計時應遵循如下原則： 1 .結合型腔的排位，應注意以下三點：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設部位盡可能使模具在注塑過程中受力均勻；c .型腔的排列盡可能緊湊，減小模具外形尺寸。

2、2 .熱量損失和壓力損失要小a .選擇恰當?shù)牧鞯澜孛妫籦 .確定合理的流道尺寸；在一定圍，適當采用較大尺寸的流道系統(tǒng)，有助于降低流動阻力。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間。c .盡量減少彎折，表面粗糙度要低。3 .澆注系統(tǒng)應能捕集溫度較低的冷料，防止其進入型腔，影響塑件質(zhì)量；4 .澆注系統(tǒng)應能順利地引導熔融塑料充滿型腔各個角落，使型腔氣體能順利排出；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、殘余應力、翹曲變形、收 縮不勻等缺陷。6 .澆口的設置力求獲得最好的制品外觀質(zhì)量澆口的設置應避免在制品

3、外觀形成烘印、蛇紋、縮孔等缺陷。7 .澆口應設置在較隱蔽的位置，且方便去除，確保澆口位置不影響外觀及與周圍零件發(fā)生干涉。8 .考慮在注塑時是否能自動操作oodDooaHHH徑。成一體。9.2流道設計921主流道的設計(1) 定義:主流道是指緊接注塑機噴嘴到分流道為止的那一段流道，熔融塑料進入模具時首先經(jīng)過它。一般地，要求主流道進口處的位置應盡量與模具中心重合(2) 設計原則:熱塑性塑料的主流道，一般由澆口套構成，它可分為兩類：兩板模澆口套和三板模澆口套9.2.2 冷料井的設計在料流前鋒產(chǎn)生的冷料進入型腔而設置。它一般設置在主流道的末端，分流道較長時，分流道的末端也應設冷料井設計原則：型制品，冷

4、料井的尺寸可適當加大。對于分流道冷料井，其長度為(1 1.5)倍的流道直9.考慮制品的后續(xù)工序，如在加工、裝配及管理上的需求，須將多個制品通過流道連參照圖9-2，無論是哪一種澆口套，為了保證主流道的凝料可順利脫出,應滿足:(1)定義及作用:SR2冷料井是為除去因噴嘴與低溫模具接觸而圖9-2噴嘴與澆口套裝配關系般情況下，主流道冷料井圓柱體的直徑為6 12mm,其深度為6 10mm=對于大分類:D = d + (0.5 1) mm (1)其它相關尺寸詳見第十六章第四節(jié)底部帶頂桿的冷料井d(t)圖9-3底部帶頂桿的冷料井R1= R2 + (1 2) mm澆口套注塑機噴嘴SR1由于第一種加工方便，故常

5、采用。Z形拉料桿不宜多個同時使用，否則不易從拉料桿 上脫落澆注系統(tǒng)。如需使用多個 Z形拉料桿，應確保缺口的朝向一致。但對于在脫模時 無法作橫向移動的制品，應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。若滿足：（D-d）/D1，則表示冷料井可強行脫出。其中1是塑料的延伸率表9-1樹脂的延伸率（%）樹脂PSASABSPCPAPOMLDPEHDPERPVCSPVCPP10.511.5122531102b .推板推出的冷料井這種拉料桿專用于膠件以推板或頂塊脫模的模具中。拉料桿的倒扣量可參照表9-1錐形頭拉料桿（圖9-4 c所示）靠塑料的包緊力將主流道拉住，不如球形頭拉料桿和 菌

6、形拉料桿（圖9-4 b、c所示）可靠。為增加錐面的摩擦力，可采用小錐度，或增加錐面 粗糙度，或用復式拉料桿（圖9-4d所示）來替代。后兩種由于尖錐的分流作用較好，常用 于單腔成型帶中心孔的膠件上，比如齒輪模具I D(b)圖9-4用于推板模的拉料桿1-前模；2 -推板：3 -拉料桿：4-型芯固定板:c .無拉料桿的冷料井對于具有垂直分型面的的注射模，冷料井置于左右兩半模 的中心線上，當開模時分型面左右分開，制品于前鋒冷料一起拔出，冷料井不必設置拉料桿。見圖9-5。d .分流道冷料井般采用圖9-6中所示的兩種形式：圖a所示的將冷料井做5-后模：6 -頂塊冷料井圖9-5無拉料桿冷料井在后模的深度方向

7、；圖b所示的將分流道在分型面上延伸成為冷 料井。有關尺寸可參考圖9-6。923熔融塑料沿分流道流動時，要求它盡快的充滿型腔，流動中溫度降盡可能小，流動 阻力盡可能低。同時，應能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。所以，在流道設計時， 應考慮：(1)流道截面形狀的選用較大的截面面積，有利于減少流道的流動阻力；較小的截面周長，有利于減少熔融塑料的熱量散失。我們稱周長與截面面積的比值為比表面積(即流道表面積與其體積的比值)，用它來衡量流道的流動效率。即比表面積越小，流動效率越高。表9-2不同截面形狀分流道的流動效率及散熱性能名稱圓形正六邊形U形正方形梯形半圓形矩形流 道 截 面圖形 及尺 寸代 號效 率

8、(P=S/L)值通用表達式0.250 D0.217 b0.250 d0.250 b0.250 d0.153 dhb/20.167 bb/40.100 bb/60.071 b截面 面積S = nR2時的P值0.250 D0.239 D0.228 D0.222 D0.220 D0.216 Dhb/20.209 Db/40.177 Db/60.155 D使截面面積S = n R 2時應取的尺 寸D = 2 Rb =1.1 Dd =0.912 Db =0.886 Dd =0.879 Dd =1.414 Dhb/21.253 Db/41.772 Db/62.171 D熱量損失最小小較小較大大更大最大從表

9、9-2中，我們可以看出相同截面面積流道的流動效率和熱量損失的排列順序圓形截面的優(yōu)點是：比表面積最小，熱量不容易散失，阻力也小。缺點是：需同時開設在前、后模上，而且要互相吻合，故制造較困難。U形截面的流動效率低于圓形與正六邊形截面，但加工容易，又比圓形和正方形截面流道容易脫模，所以，U形截面分流道具有優(yōu)良的綜合性能。以上兩種截面形狀的流道應優(yōu)先采用，其次，采用梯形截面。U形截面和梯形截面兩腰的斜度一般為 5° 10°。(2)分流道的截面尺寸分流道的截面尺寸應根據(jù)膠件的大小、壁厚、形狀與所用塑料的工藝性能、注射速率及分流道的長度等因素來確定。對于我們現(xiàn)在常見(2.03.0)mm

10、壁厚,采用的圓形分流道的直徑一般在3.57.0mm之間變動，對于流動性能好的塑料，比如：PE、PA PP等，當分流道很短時，可小到2.5mm對于流動性能差的塑料，比如： HPVC PC PMMA 等，分流道較長時，直徑可100 13mm實驗證明，對于多數(shù)塑料，分流道直徑在 56mn以下時，對流動影響最大。但在8.0mm以上時，再增大其直徑，對改善流動的影 響已經(jīng)很小了。一般說來，為了減少流道的阻力以及實現(xiàn)正常的保壓，要求:a.在流道不分支時，截面面積不應有很大的突變；b.流道中©對于R1R3D2D32)R2 -diD3 = D2 (0.51. 0)的最小橫斷面面積大于澆口處的最小截面

11、面積。圖9-7三板模流道結構及尺寸在圖9-7的a圖中，H D1 D2 D3; d1大于澆口最小截面,一般取D2(1.52.0)mm般取2° 3°， 應盡可能大。為了減少拉料桿對流道的阻力,，h = d1 ，錐度及應將流道在拉料位置擴大，如圖9-7c所示；或?qū)⒗衔恢米鲈诹鞯劳瓢迳希鐖D9-7d所。在圖9-7的b圖中，H D1，錐度 及 一般取2° 3°，錐形流道的交接處尺寸相差0.51.0mm,對拉料位置的要求與圖9-7a相同。9.3 澆口設計對于圓形流通截面，圓管兩端的壓力降為澆口是澆注系統(tǒng)的關鍵部分，澆口的位置、類型及尺寸對膠件質(zhì)量影響很大。在 多數(shù)

12、情況下，澆口是整個澆注系統(tǒng)中斷面尺寸最小的部分 (除主流道型的直接澆口外)。P，有以下關系式：式中8aLQP=R為熔融塑料的表觀粘度式(9-1)圓形通道的長度Q -熔融塑料單位時間的流量 (cm3/sec)圓管半徑對于模具中常見的窄縫形流動通道，經(jīng)推導有 窄縫通道的寬度WH -窄縫通道的深度8 aLQP =3WH式(9-2)從式(9-1)和(9-2)可知，當充模速率恒定時,流動中的模具入口處的壓力降F列因素有關:(1)通道長度越長，即流道和型腔長度越長，壓力損失越大;壓力降和流道及型腔斷面尺寸有關。流道斷面尺寸越小，壓力損失越大。矩形流道深度對壓力降的影響比寬度影響大得多。般澆口的斷面面積與分

13、流道的斷面面積之比約為0.030.09，澆口臺階長1.01.5mm 左右。斷面形狀常見為矩形、圓形或半圓形。澆口的類型1.直接式澆口優(yōu)點:(1)壓力損失小;制作簡單。缺點:(1)澆口附近應力較大;圖9 -8直接式澆口需人工剪除澆口(流道)；表面會留下明顯澆口疤痕。應用:(1)可用于大而深的桶形膠件，對于淺平的膠件，由于收縮及應力的原因，容易產(chǎn)生翹曲變形。(2) 對于外觀不允許澆口痕跡的膠件，可將澆口設于膠件表面，如圖9-8c所(圖中未示出)示。這種設計方式，開模后膠件留于前模，利用二次頂出機構將膠件頂出。2.側(cè)澆口優(yōu)點：1.)2.)形狀簡單，加工方便, 去處澆口較容易。H缺點：1.)2.)膠件

14、與澆口不能自行分離, 膠件易留下澆口痕跡。參數(shù):1.)2.)澆口寬度 W為(1.55.0)mm，般取 W=2H大膠件、透明膠件可酌情加大；深度H為(0.51.5)mm。具體來說，對于常見的 ABSW圖9-9 側(cè)澆口LPCHIPS ，常取 H=(0.40.6),其中 為膠件基本壁厚;對于流動性能較差的PMMA ，取 H=(0.60.8)速率也很快，收縮率較大，皺紋等缺陷，建議澆口深度 H=(0.60.8)口有利于熔體剪切變稀而降低粘度，澆口深度;對于POM PA來說，這些材料流道性能好，但凝固 為了保證膠件獲得充分的保壓，防止出現(xiàn)縮痕、;對于PE、PP等材料來說，且小澆H=(0.4 0.5)應用

15、：1.)適用于各種形狀的膠件，但對于細而長的桶形膠件不以采用。3.搭接式澆口優(yōu)點：2.)缺點:1.)它是側(cè)澆口的演變形式，具有側(cè)澆口的各種優(yōu)點; 是典型的沖擊型澆口，可有效的防止塑料熔體的 噴射流動。1.)不能實現(xiàn)澆口和膠件的自行分離； 容易留下明顯的澆口疤痕。2.)參數(shù)：可參照側(cè)澆口的參數(shù)來選用。應用：適用于有表面質(zhì)量要求的平板形膠件。4.針點澆口優(yōu)點：2.)3. )4. )1.)澆口位置選擇自由度大, 澆口能與膠件自行分離, 澆口痕跡小， 澆口位置附近應力小。H1 '£廠f%1- iW圖9 -10 搭接式澆口R1hdR2R3圖9 -11針點澆口缺點：1.)注射壓力較大，2

16、. )一般須采用三板模結構,結構較復雜。L 參數(shù)：1.)澆口直徑d 一般為(0.81.5)mm，2. )澆口長度 L 為(0.81.2)mm。3. )為了便于澆口齊根拉斷，應該給澆口做一錐度，大小15° 20°左右；澆口與流道相接處圓弧R1連接，使針點澆口拉斷時不致?lián)p傷 膠件，R2為(1.52.0)mm，R3為(2.53.0)mm， 深度 h=(0.60.8)mm。應用：常應用于較大的面、底殼，合理地分配澆口有助于減少流動路徑的長度，獲得較理想的熔接痕分布；也可用于長桶形的膠件，以改善排氣。5. 扇形澆口優(yōu)點：1.)熔融塑料流經(jīng)澆口時，在橫向得到更加均勻的分配，降低膠件應力

17、；2. )減少空氣進入型腔的可能，避免產(chǎn)生銀絲、氣泡等缺陷。缺點：1.)澆口與膠件不能自行分離，2. )膠件邊緣有較長的澆口痕跡，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大與分流道的橫斷面積應用：常用來成型寬度較大的薄片狀膠件，流動性能較差的、透明膠件。比如PC、PMMA等。6. 潛伏式澆口(雞嘴入水)優(yōu)點：1.)澆口位置的選擇較靈活；2.)澆口可與膠件自行分離；dA3.)澆口痕跡小；A4.)兩板模、三板模都可采用。H缺點：1.)澆口位置容易拖膠粉；2.)入水位置容易產(chǎn)生烘印；

18、3.)需人工剪除膠片；圖9-13潛伏式澆口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. )進膠方向與鉛直方向的夾角為30° 50°之間,3. )雞嘴的錐度為15° 25°之間。4. )與前模型腔的距離A為(1.02.0)mm。應用：適用于外觀不允許露出澆口痕跡的膠件。對于一模多腔的膠件，應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，以獲得較好的流動平衡7. 弧形澆口優(yōu)點：1.)澆口和膠件可自動分離；2.)無需對澆口位置進行另外處理：3.)不會在膠件的外觀面產(chǎn)生澆口痕跡缺點：1.)可能在表面出現(xiàn)烘?。?.)加工

19、較復雜；3.)設計不合理容易折斷而堵塞澆口。參數(shù)：Ad圖9 -14弧形澆口2.5min *0.8D1. ) 澆口入水端直徑d為(0.81.2)mm,長(1.01.2)mm ;2. )A 值為2.5 D左右;3. )2.5min*是指從大端0.8 D逐漸過渡到小端 2.5應用：常用于ABS HIPS不適用于POM PBT等結晶材料，也不適用于 PC PMM等剛性 好的材料，防止弧形流道被折斷而堵塞澆口。AB8. 護耳式澆口L優(yōu)點：有助于改善澆口附近的氣紋。H缺點：(1)需人工剪切澆口；W(2)膠件邊緣留下明顯澆口痕跡。參數(shù)：圖9-15 護耳式澆口 (1)護耳長度A=(1015)mm寬度B=A/2

20、，厚度為進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)的護耳厚度，澆口長(1.02.0)mm。應用：常用于PC PMM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：(1)流道系統(tǒng)的阻力小;(2) 可減少熔接痕的數(shù)量；(3) 有助于排氣；(4) 制作簡單。缺點：(1)需人工去除澆口；(2)會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。應用：適用于中間帶孔的膠件。10. 斜頂式弧形澆口優(yōu)點：1)不用擔心弧形流道脫模時被拉斷的問題；2) 澆口位置有很大的選擇余地；3

21、) 有助于排氣。缺點：1)膠件表面易產(chǎn)生烘印；2) 制作較復雜；3) 弧形流道跨距太長可能影響冷卻水的布置 參數(shù)：可參考側(cè)澆口的有關參數(shù)。應用:2)1)主要適用于排氣不良的或流程長的殼形膠件；3)斜頂?shù)脑O計可參照“第7.7節(jié) 斜頂、擺桿機構”；4)澆口位置應選擇在膠件的拐角處或不顯眼處。DETAIL OF "廠(弧形流道截面)為了減少弧形流道的阻力，推薦其截面形狀選用U形截面(見圖示)；932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度根據(jù)客戶對膠件的要求，把熔接痕控制在較隱蔽及受力較小的位置。同時，避免各熔 接痕在孔與孔之間連成一條線，降低膠件強度。如圖9-18(a)所

22、示，膠件上兩孔形成的熔接痕連成了一條線，這將降低膠件的強度。應將澆口位置按圖9-18(b)來布置。為了增加熔接牢度，可以在熔接痕的外側(cè)開設冷料井，使前鋒冷料溢出。對于大型框架型膠件， 可增設輔助流道，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。(町輔助流道2.防止長桿形膠件在注塑壓力的作用下發(fā)生變形；見圖9-21，在方案(a)中,型芯在單側(cè)注塑壓力的沖擊下，會產(chǎn)生彎曲變形，從而導致圖9-21長桿形膠件的澆口布置方案七)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，澆口位置設在缺口

23、上，以防止裝配時與相關膠件發(fā)生干涉。如圖9-22(b)所示，澆口潛伏在膠件的骨位上，來澆口位置很隱蔽，二來沒有附加膠片，便與注塑時自動生產(chǎn)3(t)圖9-22澆口位置的布置不影響裝配及外觀4. 防止出現(xiàn)蛇紋、烘印，應采用沖擊型澆口或搭底式澆口;熔融塑料從流道經(jīng)過小截面的澆口進入型腔時， 速度急劇升高，如果這時型腔里沒有阻力來降低熔 體速度，將產(chǎn)生噴射現(xiàn)象，如圖9-23 (a)所示，輕 微時在膠口附近產(chǎn)生烘印，嚴重時會產(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，均圖9-23避免產(chǎn)生噴射的澆口布置勻地充填型腔。圖9-24(a)由于熔體進入型腔時沒有受到阻力，而在膠件的前端產(chǎn)生氣紋;按9-24 (b)改進后，以上缺陷可消除。1圖9-24噴射造成膠件的澆口附近烘 印I-5. 為了便於流動及保壓，澆口應設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)，將會在頂部A處形成困氣，導致熔接痕或