塑料模4_浇注系统.ppt

3 3浇注系统设计 一 概述 定义 指由注射机喷嘴中喷出的塑料进入型腔的流动通道 作用 使塑料熔体平稳有序地填充型腔 并在填充和凝固过程中把注射压力充分传递到各个部位 以获得组织紧密 外形清晰的塑件 分类 普通浇注系统 冷流道无流道浇注系统 热流道 绝热流道设计浇注系统的影响因素 塑料及其流动特性 温度 压力 剪切速率 塑件的外形 尺寸和对外观的要求型腔的数量注射机的形式 3 3浇注系统设计 1 要适应塑料的成型工艺性能 停滞现象容易使工件的某些部分过度保压 某些部分保压不足 从而使內应力增加许多 尽量减少停滞现象 浇注系统设计是否合理直接影响塑件的外观 物性 尺寸精度和成形周期 设计浇注系统时应遵循以下基本原则 2 要能保证塑件的质量 避免常见的充填问题 了解塑料的成型工艺性能 如塑料熔体的流动特性 温度 剪切速度对粘度的影响 型腔内的压力周期等 使浇注系统适应于所用塑料的成型特性要求 以保证塑件质量 3 3浇注系统设计 尽量避免过度保压和保压不足 当浇注系统设计不良或操作条件不当 会使熔料在型腔中保压时间过长或是承受压力过大就是过度保压 过度保压会使产品密度较大 增加內应力 甚至出现飞边 保压不足 过度保压 尽量减少流向杂乱 流向杂乱会使工件强度较差 表面的纹路也不美观 尽量避免出现熔接痕 熔接痕的存在主要会影响外观 使得产品的表面较差 而出现熔接痕的地方强度也会较差 3 3浇注系统设计 3 尽量减小及缩短浇注系统的断面及长度 减小塑料用量和模具外形尺寸 降低成本 减少塑料熔体的热量损失与压力损失 4 型腔布局要合理 1 尽量采用平衡式布局 从而保证在同一时间内塑料熔体充满各型腔 而且使每个型腔入口的压力相等 2 型腔布置和浇口开设部位力求沿模具轴线对称 避免在模具的单面开设浇口 以防止模具承受偏载而产生溢料现象 3 使型腔及浇注系统在分型面上投影的中心与注射机锁模机构的锁模力作用中心相重合 以使锁模可靠 锁模机构受力均匀 5 有利于型腔中气体的排出 浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个角落 使型腔及浇注系统中的气体有序排出 保证充填过程中不产生紊流 避免因气体积存而引起凹陷 气泡 烧焦等塑件成型缺陷 3 3浇注系统设计 6 防止型芯的变形和嵌件的位移 应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件 以防止熔体冲击力使细小型芯变形 使嵌件位移 7 保证塑件外观质量 应使浇注系统凝料与塑件容易分离 浇口痕迹易于清除修整 无损塑件的美观和使用 所以浇口应开设在隐蔽的地方 8 提高生产效率 在满足各型腔充满的前提下 尽可能使塑件不进行或少进行后加工 以缩短成型周期 提高生产效率 3 3浇注系统设计 二 普通浇注系统 一 普通浇注系统的组成 主流道 分流道 浇口 冷料井 卧式注射机浇注系统 3 3浇注系统设计 主流道 指紧接注射机喷嘴到分流道为止的那一段流道 主流道断面一般为圆形 其断面尺寸 可能是变化的 也可以是不变的 冷料井 储存料流中的前锋冷料 如冷料进入型腔将造成制件的冷接缝 甚至在未进入型腔前冷料头即将浇口堵塞而不能进料 冷料井一般设在主流道末端 有时分流道末端也有 分流道 将从主流道中来的塑料沿分型面引入各个型腔的那一段流道 因此它开设在分型面上 分流道的断面可以呈圆形 半圆形 梯形 矩形 U字型等 浇口 指流道末端将塑料引入型腔的狭窄部分 起着调节控制料流速度 补料 防止倒流等作用 其断面形状 常见的有圆形 矩形等 角式注射机浇注系统 3 3浇注系统设计 二 塑料熔体的流动行为 研究塑料熔体在流道中流动的压力降 流动速率 物料特性和流道几何尺寸之间的关系 当在浇注系统或型腔中的塑料熔体在外力作用下发生流动时 由于各点流速不同 靠近模壁处流动速度最低 必然存在剪应力 设剪应力于定温下施于相距dy的两平行液层 致使两平行液层间以du的相对速度移动 du dy称为剪切速率 假定塑料熔体为等温稳定流动 且与流道壁无滑移 对于牛顿液体来说 剪应力 N cm2 与剪切速率 s 1 成正比 塑料熔体多数符合指数方程式的非牛顿液体 牛顿粘度 N s cm2 是液体流动难易程度的量度 温度恒定时为一常数 K 熔体稠度n 非牛顿指数 3 3浇注系统设计 对于圆形流道 3 3浇注系统设计 对于矩形或窄缝形流道 对于梯形流道 对于U字截面形流道 对于圆形流道 w 流道宽度h 流道高度 B1 B2 上 下底宽度h 梯形流道高度 Rn 当量半径 3 3浇注系统设计 对于矩形或窄缝形流道 对于圆形流道 压力损失随流动长度L增加而增大 流道断面尺寸越小 压力损失越大 矩形流道深度对压力降影响比宽度影响大得多 压力损失和熔融塑料的表观粘度成正比大多数塑料属于 剪切变稀 假塑性液体塑料熔体的表观粘度一般随温度升高而降低 在模具设计时 K n等求解比较麻烦 因而常采用以表观剪切速率和表观粘度 a之间的实验关系为基础的计算式 若浇注系统和型腔流动阻力较小 则在型腔充满之前 qv取决于注射机注射油泵的供油速率 为一恒定值 而压力损失与下述因素有关 3 3浇注系统设计 1 挤压用聚砜 350 2 注射模塑用聚砜 350 3 低密度聚乙烯 210 4 聚碳酸酯 315 5 聚苯乙烯 200 注 剪切速率为100s 1时测定 1 注射模塑用聚砜2 聚碳酸酯3 聚苯醚4 高密度聚乙烯5 聚苯乙烯 剪切速率及物料温度与表观粘度的关系 3 3浇注系统设计 三 模具型腔压力周期 充模阶段 补料阶段 倒流阶段 冷却阶段 0 t1 充模 t1 t2 补料 t2 t3 倒流 t3 t4 冷却 3 3浇注系统设计 1 充模阶段希望物料的粘度低 浇注系统的阻力小 这样充模速度较快 料温不会有明显的降低 否则将在制件上形成冷接缝 由于粘度低充模快 在充模阶段分子定向少 所得制品的各向性能均匀 2 向模内补料阶段如果没有补料阶段 制品会由于收缩而形成凹陷 缩孔或收缩率过大等缺陷 但补料时间过长 熔融塑料层的温度也逐渐降低 在高粘度下由于补料引起的剪切流动特别容易使链状的分子沿剪切流动的方面取向 这种高度冻结取向造成了制品的内应力 甚至引起制品的应力开裂 或翘曲变形 因此浇口的断面尺寸设计得过大将造成补料时间过长 是不适当的 补料时制件中心层仍处于流动状态 温度较高 由于分子热运动 制品中心层取向最小 3 3浇注系统设计 3 倒流 泄料 阶段补料阶段结束后 注射机的活塞或螺杆停止施压而退回原始位置 这时型腔中压力将比浇口前方的压力高 如果浇口尚未完全冻结就会发生型腔内物料通过流道系统倒流的现象 倒流使模内压力迅速下降 如图3 3 6中t2 t3 随温度进一步降低 浇口完全冻结时倒流阶段结束 或者型腔内压力与外界压力相等时倒流也会停止 倒流量较大的制品 进一步冷却时 会由于收缩而产生负压 造成真空泡或收缩凹痕等缺陷 如果浇口尺寸合适 补料时间恰当 则在注射机的柱塞返回时 浇口已冻结 不再发生倒流现象 此时模内压力沿图3 3 6中t2 t4上一条曲线变化 采用小尺寸的浇口或阀式浇口 可以缩短或正确控制补料时间 从而有效降低冻结取向和制品应力 3 3浇注系统设计 4 浇口封闭后的冷却阶段该阶段制品在型腔内是沿一恒定密度线而改变温度和压力的 如图 脱模时制品必须具有足够的刚性 即应低于某一温度Ts 模具温度若为T0 则制品脱模时的温度应在Ts与T0之间 制品对型腔壁的残余压力过大 在顶出制品时就会产生划伤 卡住或破裂的现象 若过分冷却则产生负压 负压过大不单造成制品收缩率较大或产生凹痕 缩孔等缺陷 而且在有型芯的模具中 由于收缩率大对型芯的包紧力也大 将引起脱模困难 或产生划伤破裂等缺陷 因此制品残余应力应限制在 PR和 PR之间 如图所示 3 3浇注系统设计 四 普通浇注系统的设计 1 主流道的设计 主流道通常设计成圆锥形 其锥角 2 4 对流动性较差的塑料可取 3 6 便于凝料从主流道中拔出 内壁表面粗糙度一般为Ra 0 63 m 由于主流道要与高温的塑料和喷嘴反复接触和碰撞 所以需采用可拆卸更换主流道衬套 并防止主流道贯穿几块模板时 模板间的拼合缝溢料 以致主流道凝料无法取出 3 3浇注系统设计 为防止主流道与喷嘴处溢料 主流道对接处应制成半球形凹坑 二者应严密配合 凹坑半径R2 R1 1 2 mm 其小端直径d1 d2 0 5 1 mm 否则主流道凝料将无法脱出 凹坑深度取h 3 5mm 为减小料流转向过渡时的阻力 主流道大端呈圆角过渡 其圆角半径r 1 3mm 流道长度L由定模板厚度确定 应尽可能短 一般L 60mm 3 3浇注系统设计 当浇口套与塑料接触面很大时 受到模腔内塑料的反压增大 易退出模具 这时可设计成图3 3 11所示结构 将定位环与衬套分开设计 当反压力很大时 可设计成如图b所示结构 将定位环的周边凸出使其紧压在注射机的固定板下 但若主流道衬套断面尺寸很小时 则靠注射机的注射座通过喷嘴的推力就能将它压紧 而不必另用螺钉连接 浇口套的尺寸与安装 右图主流道衬套与定位环设计为整体式 浇口套大端圆盘高出定模端面5 10mm 起定位环作用 与注射机定模板的定位孔呈间隙配合 材料 采用碳素工具钢 如T8 T10等 材料制造 淬火处理 硬度HRC53 57 3 3浇注系统设计 在角式注射机用模具中 主流道开设在分型面上 因不需沿轴线上拔出凝料 一般设计成等粗的圆柱形 其中心线就在动定模的合模面上 主流道上端与喷嘴接触处多作成平面或半球形 并在模具上局部镶一块硬度较高的钢材 以减少此处在使用过程中的变形和磨损 如图3 3 2所示 1 镶块2 主流道3 分流道4 浇口5 型腔6 冷料井 角式注射机用模具的浇注系统 3 3浇注系统设计 2 冷料井和拉料杆的设计 冷料井作用 贮存冷料 因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料 防止熔体冷料进入型腔 1 带Z型头拉料杆的冷料井 利用侧凹钩住 2 带球形头拉料杆的冷料井 3 无拉料杆冷料井 冷料井位置 角式注射机用模具的冷料井为主流道的延长部分见图3 3 2所示 卧式或立式注射机用模具的冷料井 设在主流道正对面的动模上 直径宜稍大于主流道大端直径 以利冷料流入 冷料井形状 冷料井底部常作成曲折的钩形或下陷的凹槽 使冷料井兼有分模时将主流道凝料从主流道中拉出并附在动模一侧的作用 冷料井形式 3 3浇注系统设计 1 带Z型头拉料杆的冷料井 图 a 为一种常用的冷料穴 其底部成钩形 塑件成型后 穴内冷料与拉料杆的钩头搭接在一起 拉料杆固定在推杆固定板上 开模时 拉料杆通过钩头拉住穴内冷料 使主流道凝料脱出定模 然后随推出机构运动 将凝料与塑件一起推出动模 取塑件时须朝钩头的侧向稍许移动 即可将塑件与凝料一起取下 图 b c 开模时靠倒锥或环形凹槽起拉料作用 然后由推杆强制推出 这两种冷料穴用于弹性较好的塑料品种 由于取凝料不需要侧向移动 较容易实现自动化操作 3 3浇注系统设计 Z型头拉料杆 倒锥形冷料井 圆环槽冷料井 错误使用Z形头拉料杆 对于有些塑件 由于受其形状限制 在脱模时无法侧向移动 不宜采用Z形头推料杆 这时可采用倒锥形或环槽形冷料穴 3 3浇注系统设计 2 带球型头拉料杆的冷料井 这种拉料杆专用于制件以推件板脱模的模具中 塑料进入冷料穴后 紧包在拉料杆的球形头或菌形头上 拉料杆的底部固定在动模边的型芯固定板上 开模时将主流道凝料拉出定模 当推件板推塑件时 就将主流道凝料从球形头拉料杆上硬刮下来 这两种冷料井适合弹性较好的塑料 锥形拉料杆无储存冷料的作用 它靠塑料收缩的包紧力而将主流道拉住 故可靠性亦不如上面两种 为增大锥面的摩擦力 可采用小锥度 或增加锥面的粗糙度 但尖锥的分流作用较好 适用于单腔模成型带中心孔的制件 3 3浇注系统设计 球形 菌形 锥形 3 无拉料杆的冷料井 特点是在主流道末端开一锥形凹坑 在凹坑锥壁上垂直钻一深度不大的小盲孔 开模时靠小盲孔内塑料的固定作用将主流道凝料从定模中拉出 脱模时推杆顶在塑件或分流道上 穴内冷料先沿小盲孔轴线移动 然后全部脱出 为使冷料能沿斜向移动 分流道必须设计成S形或类似带有挠性的形状 1 定模2 分流道3 冷料井4 动模 3 3浇注系统设计 3 分流道的设计 一般设置在多腔模中 1 圆形断面分流道 2 正六边形分流道 3 梯形断面分流道 4 U形断面分流道 5 半圆形断面分流道 6 矩形断面分流道 作用 使塑料熔体的流向得到平稳的转换并尽快地充满型腔 1 分流道的截面形状 原则 尽量减小熔体在流道内的压力损失和热量损失 还要易于加工 比表面积是表征截面形状性能的一个主要参数 为流道表面积与其容积之比 或截面周长与截面面积之比 要减小压力损失则希望流道截面积大 要减少热量损失则希望流道表面积小 故比表面积越小越好 且流道不能太长 3 3浇注系统设计 圆形截面 优点 流道比表面积最小 效率较高 热量不易散失 阻力小 应用较广 缺点 制造较困难 成本较高 稍不注意会造成流道交错而影响流动效率 直径一般在5 10mm之间 梯形截面 制造简便 且热量损失和阻力损失均不大 故最常用 断面尺寸 h 0 84 0 93b1 b2 0 7 0 83b1 斜边与分模线的垂线呈5 10 的斜角 六角形截面 圆形的变异 优点同上 其比表面积略大于圆形分流道 但加工稍易 常用于小断面尺寸的流道 U形截面 梯形的变异 优缺点与梯形断面分流道基本相同 也经常使用 其深度h 5 4R 矩形截面 半圆形截面 比表面积较大 且矩形截面脱模困难 故不经常使用 3 3浇注系统设计 2 分流道的设计要点 制品的体积和壁厚 分流道的截面厚度要大于制品的壁厚 成型树脂的流动性 对于流动性较差的塑料 流道截面要大一些 分流道应尽量减少弯折 流道方向改变的拐角处应适当设置冷料穴 使塑件和浇道在分型面上的投影面积的几何中心与锁模力的中心重合 各型腔之间距离恰当 应有足够空间排布冷却水道 螺钉等 并有足够截面积承受注塑压力 为了增加分流道与模具接触的外层塑料的流道阻力 以使外层塑料较好地形成绝热层 分流道内表面粗糙度Ra一般取1 6 m 分流道的尺寸尽可能短 比表面积尽可能小 要便于加工及刀具的选择每一节流道要比下一节流道大10 20 分流道与浇口的连接处应加工成斜面 并用圆弧过渡 以利于塑料熔体的流动和填充 3 3浇注系统设计 3 分流道的尺寸设计 流道的直径过大 不仅浪费材料 而且冷却时间增长 成型周期也随之增长 造成成本上的浪费 流道的直径过小 材料的流动阻力大 易造成充填不足 或者必须增加射出压力才能充填 因此流道直径应适合产品的重量或投影面积 流道长度宜短 因为长的流道不但会造成压力损失 不利于生产性 同时也浪费材料 但过短 产品的残余应力增大 并且容易产生毛边 3 3浇注系统设计 4 分流道的布置 流道排列的原则 尽可能使熔融塑料从主流道到各浇口的距离相等 使型腔压力中心尽可能与注射机的中心重合 流道的布置 不平衡 自然平衡 人工平衡 平衡式布置 从主流道到各个型腔的分流道 其长度 形状 断面尺寸都是对应相等的 人工平衡 通过人工干预的方法 调整分流道和浇口的相关几何参数或通过调整注射成型工艺参数 如注射的压力 温度和时间等 等来实现系统平衡的浇注系统 3 3浇注系统设计 分流道的平衡式布置 平衡系统比较 型腔采用圆周式布置图 a 比横列式布置 b c 好 因为圆周式布置不仅缩短了流程 而且还减少了流动时的转折和压力损失 但这种布置除圆形塑件外 加工比较困难 所以除了精密的塑件外 对于一般的矩形塑件 大多还是采用横列式布置 缺点 与非平衡浇注系统相比 平衡式浇注系统的流道总长度要长一些 模板尺寸要大一些 增加了塑料在流道中的消耗量和模具的成本 3 3浇注系统设计 分流道的非平衡式布置 分两种情况 一种是各个型腔的尺寸和形状相同 只是各型腔距主流道的距离不同而使得浇注系统不平衡 另一种是型腔和流道长度均不相同而使得浇注系统不平衡 实行人工平衡的方法使使各个型腔能同时均衡地充满 优点 型腔数量较多时可缩短流道的长度 模具机构紧凑 缺点 精度要求特别高的塑件不宜采用 3 3浇注系统设计 为什么一模多腔模具浇注系统应平衡 如果各个型腔不是同时被充满 那么最先充满的型腔内的熔体就会停止流动 浇口处的熔体便开始冷凝 此时型腔内的注射压力并不高 只有当所有的型腔全部充满后 注射压力才会急剧升高 若此时最先充满的型腔浇口已经封闭 该型腔内的塑件就无法进行压实和保压 因而也就得不到尺寸正确和物理性能良好的塑件 所以必须对浇注系统进行平衡 人工平衡的措施 分流道内的流动阻力比浇口处熔体所遇的流动阻力小得多 故熔体在浇口处凝结而不再继续进入型腔 当整个分流道全被充满 流道内熔体的压力升高后 熔体首先充满离主流道最远的型腔 然后再返回来 顺序冲开凝结时间较短的浇口 分别将各型腔充满 此时 为了使各型腔能基本上同时充满 应将靠近主流道处的浇口做得大些 以达到平衡的效果 这种平衡方法只适用于分流道截面大 流程短的中小型模具 各浇口的尺寸除可借助于流道平衡模拟软件初步确定外 尚无行之有效的简易定量计算办法 一般是根据试模的情况 对浇口进行1 3次的修正 以便得到合理的浇口尺寸 缺点 采用非平衡式布置的分流道 即使经过仔细修模达到各型腔同时充满 但也不一定能保证各型腔浇口同时冻结 因此补料的时间各不相同 即使各型腔的尺寸是完全相同的 同模生产出的几个制品的尺寸和性能也各不一样 因此对于要求特别高的制件 最好采用平衡式布置的分流道 3 3浇注系统设计 4 浇口 内浇口 的设计 浇口 连接分流道和型腔的桥梁 是浇注系统中最关键的环节 熔料经狭小的浇口增速 增温 利于填充型腔 注射保压补缩后浇口处首先凝固封闭型腔 减小塑件的变形和破裂 狭小浇口便于浇道凝料与塑件分离 修整方便 浇口作用 浇口的位置 数量 形状 尺寸等是否适宜直接影响到产品外观 尺寸精度 物理性能和成型效率 浇口过大 浇口周围产生过剩的残余应力 导致产品变形或破裂 且浇口的去除加工困难等 浇口过小 易造成充填不足 短射 收缩凹陷 熔接痕等外观上的缺陷 且成型收缩会增大 3 3浇注系统设计 1 浇口尺寸设计 浇口断面尺寸约为分流道断面尺寸的3 9 浇口处塑料的流动阻力大 剪切速率也很高 大浇口 非限制性浇口 尺寸的上限 牛顿流体 体积流量qv与圆形浇口半径R4或矩形浇口尺寸wh3成正比 非牛顿流体 一方面qv随浇口尺寸增大而增大 另一方面浇口尺寸增大 熔体通过浇口的剪切速率降低 表观粘度升高 反使得qv减小 因此 浇口断面尺寸的增大有个极限值 这就是大浇口尺寸的上限 小浇口 限制性浇口 尺寸的下限 浇口尺寸越小 熔体的剪切速率越大 表观粘度 a越低 越有利于充模 流量qv也越大 且由于熔体高速流过小浇口 部分动能因高速摩擦转变为热能 浇口处的局部温度升高 使熔体的表观粘度进一步下降 流量qv再次得到增加 但这并不意味着 浇口越小越好 当剪切速率达到极限值 一般为 106s 1 时 表观粘度不再随剪切速率的增高而下降 此时浇口的断面尺寸 就是小浇口尺寸的下限 3 3浇注系统设计 表观粘度随剪切速率升高而降低 并不是匀速的 其关系为 在较低的剪切速率范围内 剪切速率的微小波动会引起 a的很大变化 使注射过程难于控制 会发生充模不均 制品表面不光滑 内应力高 收缩不均 翘曲变形等弊病 充模宜选择剪切速率相当高的范围 此时表观粘度较低且趋于稳定 成型时容易充模 基于这种观点 采用小浇口比采用大浇口有利 减小浇口台阶长度将会降低流动阻力 增加流量 因此在任何场合缩短台阶长度都是适合的 台阶长度一般不超过2 5mm 3 3浇注系统设计 小浇口的优点 小浇口可以增加物料通过时的流速 同时浇口前后两端有较大的压力差 这样可以明显地降低某些非牛顿塑料熔体的表观粘度 使充模容易 小浇口处有较大的摩擦阻力 塑料熔体通过浇口时 一部分能量转变成摩擦热 使塑料熔体的温度明显升高 温度上升也会降低表观粘度 增加流动性 这对提高薄壁制件或带有精细花纹的制品的质量是有好处的 小浇口冻结快 可以控制并缩短补料时间 从而降低制品内应力 如果浇口尺寸较大 补料时间就会延长会增加大分子的冻结取向和冻结应变 造成很大的补料内应力 特别在浇口附近的内应力更大 降低了模塑周期 由于小浇口固化块 在生产某些制品时 可以不待整个截面完全固化就可脱模 不会发生倒流现象 在多腔模中 小浇口可以平衡各型腔的进料速度 特别在分流道呈非平衡式布置的模具中 便于制件修整 大浇口往往需要在机床上或通过锯割 才能除去 小浇口可以用手工快速切除 或在脱模时 利用特殊的模具结构自动切除 3 3浇注系统设计 下述情况宜采用大的浇口 成型大型塑件 多浇口除外 为避免在充模阶段产生过大的流动阻力 必须采用大浇口 例如大型壳体 盒 桶等常用主流道型浇口 否则会延长充模时间 甚至充不满型腔而缺料 对于厚壁和特厚制品 为了延长补料时间而必须采用相当大的浇口 否则会产生很大的体积温度应力 内部发生缩孔 表面产生凹陷 对于接近牛顿型的高粘度的塑料熔体 采用小浇口虽然提高了剪切速率 但表观粘度变化不大 因此浇口尺寸缩小会迅速降低体积流量 热敏性塑料由于小浇口会引起温度急剧上升 可能会造成塑料分解 在浇口附近产生明显的烧焦变色痕迹 因此宜采用较大的浇口 3 3浇注系统设计 2 常见浇口形式 1 点浇口 橄榄形浇口 菱形浇口 2 潜伏式浇口 隧道式浇口 剪切浇口 3 边缘绕口 标准浇口 侧浇口 4 扇形浇口 5 平缝浇口 薄片式浇口 膜状浇口 6 盘形浇口和圆环形浇口 7 轮辐浇口 8 爪浇口 9 护耳式浇口 分接式浇口 10 直浇口 直接浇口 主流道型浇口 中心浇口 小浇口 大浇口 侧浇口 3 3浇注系统设计 1 点浇口 点浇口是一种尺寸很小的浇口 应用广泛 点浇口的直径d为0 4 2mm 常见为0 6 1 5mm 台阶长度l为0 5 1 2mm 常见为0 5 0 8mm 适用场合 它适用于表观粘度随剪切速率变化而明显改变的塑料熔体和粘度较低的塑料熔体 优点 开模时浇口可自动拉断 有利于自动化操作 浇口残留痕迹小 不影响塑件外观 在多型腔模具中易取得浇注系统的平衡 点浇口能有效增大塑料熔体的剪切速率并产生较大的剪切热 导致熔体粘度下降 流动性增加 利于填充 缺点 流动阻力大 需提高注射压力 必须使用三板式双分型面模具 并采用顺序脱模机构 结构复杂 费用较高 3 3浇注系统设计 点浇口自动脱模机构 3 3浇注系统设计 典型的点浇口 a 为常用的形式 流道圆锥形 小端通过一小段截面为圆形的浇口与塑件相连 制造简单 但去除浇口时容易损伤塑件 b 与点浇口相连的流道圆锥形小端带有圆角R 增加了此处的截面积 减小了冷凝速度 有利于补料 但制造相对 a 较为困难 c 在点浇口底部增加一个小凸台 浇口与塑件相连处采用圆弧或倒角 使浇口拉断时断裂在凸台小端处 塑件表面不受损伤 但塑件表面留有高起的凸台 d 为在多腔模中点浇口与分流道相接的情况 转弯处采取倒角R 可减少流动阻力 3 3浇注系统设计 对于薄壁制件 由于针点浇口附近的剪切速率过高 会造成分子的高度定向 增加局部应力 甚至开裂 为了改善这一情况 在不影响使用的情况下 可以将浇口对面壁厚增加并呈圆弧过渡 同时圆弧R还有储存冷料的作用 当制件尺寸较大时 可以从几点同时进料 这样可缩短流程 加快进料速度 降低流动阻力 减少翘曲变形 3 3浇注系统设计 2 潜伏式浇口 潜伏式浇口是由点浇口演变而来的 不同的是采用潜伏浇口只需二板式单分型面模具 它除了具备点浇口的特点外 其进料部分一般选在制件侧面较隐蔽处 不致影响制品的美观 浇口潜入分型面的下面 沿斜向进入型腔 在动定模分型或推出时流道和制件被自动切断 不需要进行浇口处理 但有时在塑件侧面留有浇口痕迹 且分型或推出时必须有较强的力量 对于过于强韧的塑料 潜伏式浇口是不适宜的 潜伏式浇口拉断动画 3 3浇注系统设计 典型的潜伏式浇口 a 由一个锥体形成 加工较方便 b 流道为一个截头圆锥 其一角与型壁相交贯通形成浇口 该分流道较粗 利于补料 c 在大型制件中广为采用 塑料熔体由潜伏式浇口经开设在推杆的二次流道进入型腔 在制品上很隐蔽 制件外观好 这种浇口许用大的注射压力 3 3浇注系统设计 1 推件板2 动模3 环形型芯4 推杆5 型芯6 定模7 中心推杆 潜伏式浇口成型活塞环 3 3浇注系统设计 3 边缘浇口 边缘浇口一般开在分型面上 从制件边缘进料 断面形状 矩形或接近矩形 优点 便于机械加工 修整方便 去除浇口方便 浇口痕迹小 因此侧浇口广泛地应用于中小型塑件 最大特点 可以分别调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间 浇口封闭时间即补料时间主要由浇口厚度决定 当厚度决定后 根据塑料的流动性能选择适当的流动速度 再根据制品的重量确定浇口的宽度 可以根据塑件形状和填充需要 灵活选择进料位置 缺点 塑件容易形成熔接痕 缩孔 凹陷等缺陷 注射压力损失较大 壳形塑件容易排气不良 典型尺寸 深0 5 2 0mm 通常取制品最大壁厚的1 3 2 3 视材料的收缩情况和补缩需要而定 宽1 5 5mm 台阶长0 5 2 0mm 视制件重量和材料流动性能而定 3 3浇注系统设计 边缘浇口与分流道的连接形状 a 形状最好 b 分流道逐步变窄补料阶段冷却较快 产生较大的压力损失 c 浇口不在分流道中心 在流道壁处易冷却 效果较差 且可能把流道壁处冷料皮推入型腔 使浇口附近泛白 但当分流道开设在一个模板上时 不得不采用这种形式 a A R D 2 b A D 2 c A D 2 3 3浇注系统设计 4 扇形浇口 特点 是边缘浇口的一种变异形式 常用来成型宽度较大的薄片状制品 组成 浇口由鱼尾形过渡部分和浇口台阶组成 过渡部分沿进料方向逐渐变宽 厚度逐渐减薄 并在浇口处迅速减至最薄 尺寸 扇形浇口与型腔连接处的浇口台阶宽而浅 常用的尺寸是深t 0 25 1 6mm 长l约0 8 1 2mm 宽度从6mm至浇口所在型腔宽度的1 4 整个扇形浇口的长度L在6mm左右 浇口的横断面积不宜大于分流道的横断面积 由于浇口两侧比中心部位流动距离长 可加深浇口两侧的深度 如图A A断面所示 优点 扇形浇口使物料在横向得到更均匀的分配 可降低制品内应力和卷入空气的可能性 缺点 浇口去除较困难 痕迹较明显 3 3浇注系统设计 5 平缝式浇口 特点 对于大面积的扁平制件 如片状物 可以采用平缝式浇口 这时物料通过特别开设的平行流道得到均匀分配 以较低的线速度平行地均匀地进入型腔 降低的制件的内应力 特别是减少了因取向而产生的翘曲 提高了制件质量 尺寸 平缝式浇口比普通矩形浇口薄 t约为0 25 0 65mm 但宽度b很大 其宽度为浇口边型腔宽度的1 4至此边的全宽 浇口台阶长L约0 65 1 5mm 如将浇口台阶两侧厚度加深 能得到更好的平行流动 1 塑件2 平缝式浇口3 分流道4 主流道 缺点 但这类浇口的去除比扇形浇口更加困难 浇口痕迹也更明显 3 3浇注系统设计 6 盘形浇口和圆环形浇口 定义 沿塑件内圆周进料的叫盘形浇口 沿外圆周进料的叫环形浇口 特点 它主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品 优点 可使进料均匀 在整个圆周上取得大致相同的流速 空气容易顺序排出 同时无熔接缝 缺点 浇注系统耗料较多 浇口去除比较困难 常用车削或冲切的办法去除 尺寸 在设计时仍可作为矩形浇口看待 其典型厚度为0 25 1 6mm 浇口台阶长约0 75 1mm 盘形浇口 圆环形浇口 3 3浇注系统设计 几种圆环形浇口 a 主要用于圆筒形制品 b 用于中间带有孔的制品 c 圆环形浇口的另一种形式 用来模塑中间有通孔的制件 锥形型芯起分流作用 由于这种浇口是逐渐减薄的 减薄距离长 所以浇口厚度不能过分薄 d 为旁侧进料的环形浇口 主型芯两端均可以固定 塑料在圆环流道内沿圆周均匀分配 但实际上在圆环入口区附近压力会大一些 这将促使此区域内塑料的流速增加 但随着圆环断面尺寸的加大 流速的不均匀性将得到改善 3 3浇注系统设计 7 轮辐式浇口 特点 轮幅浇口又称为四点浇口或是十字浇口 它的适用范围类似于圆环形浇口 但是它把整个圆周进料改成了几小段圆弧进料 适用于圆筒形制件 优点 浇口容易去除 浇口回头料少和节省材料 同时还由于型芯上部得以定位而增加了型芯的稳定性 缺点 制件上带有好几条拼合缝可能会产生熔接痕 而且不可能制造出完善的真圆 对制件也强度有一定影响 典型尺寸 浇口厚度是0 8至4 8mm 宽度为1 6至6 4mm 3 3浇注系统设计 8 爪浇口 特点 它是轮辐式浇口的一种变异形式 与轮辐式浇口的区别仅在于分流道与浇口不在一个平面内 适用场合 适用于管状制件 尤其适于制件内孔较小的管状制件和同心度要求高的制件 优点 由于型芯的顶端伸入定模内 起到定位作用 减少了型芯弯曲变形 保证了同心度 缺点 增加了熔接痕 会影响塑件的强度和外观质量 3 3浇注系统设计 9 护耳浇口 优点 小尺寸的内浇口易产生喷射而造成制件的各种缺陷 或因在浇口附近有较大的内应力而引起翘曲 在浇口附近形成脆弱点 采用护耳式浇口就可以避免上述缺陷 塑料熔体冲击在凸出块对面的壁上 从而降低速度 改变流向 避免了喷射 使物料均匀地进入型腔 缺点 需要较大注射压力 护耳式浇口的凸出块在制件成型后予以切除 1 护耳2 主流道3 分流道4 浇口 典型尺寸 凸出块的长度L 15 20mm 宽度W L 2 厚度为进口处型腔断面厚度的7 8 浇口在凸出块的侧面1 2处 宽1 6 3 2mm 深度与凸出块深度相同 台阶长1mm 当制品的宽度过大时 300mm以上 可采取多个凸出块 如b图所示 此种浇口常用于聚碳酸酯 ABS和有机玻璃等塑料的成型 3 3浇注系统设计 10 直接浇口 特点 由主流道直接进料 优点 注塑压力和热量损失最小 具有很好的成型性 流动阻力小 进料速度快 缺点 由于于它的尺寸大 故固化时间长 延长了补料时间 注射压力直接作用在制品上 容易产生残留内应力 浇口凝料去除比较困难 当采用这种浇口时 主流道的根部不宜设计得太粗 否则该处的温度高 容易产生缩孔 浇口截除后缩孔留在制件表面上 加工薄壁制品时 浇口根部的直径 最多等于制品壁厚的两倍 适用场合 常用于大型 厚壁 长流程的制品 如大型容器壳体 以利于补缩 对熔融粘度很高的塑料 如聚碳酸酯 聚砜等也常采用 只适于单型腔模具 3 3浇注系统设计 五 塑件上浇口开设部位的选择 1 避免熔体破裂现象在塑件上产生缺陷 设计时应考虑塑料流动性质 填充顺序 冷却和补料等因素 从而使塑料快速 均匀及更好的单方向性流动 并且有着合适的浇口凝固时间 如果浇口的尺寸比较小 同时正对着一个宽度和厚度都比较大的型腔 则高速的塑料流过浇口时 由于受到很高的剪切应力 将产生喷射和蠕动 蛇形流 等熔体断裂现象 在没有阻挡的情况下塑料熔体直接从型腔一端喷道型腔的另一端 造成折叠 在制品表面产生波纹状痕迹 或在高剪切速率下 喷出的高度定向的细丝或断裂物很快冷却 与后进入的塑料不能很好地熔合 而造成制品缺陷或表面疵瘢 此外 喷射还会使型腔中空气难以顺序排除 形成空气泡和焦痕 喷射造成的制品缺陷1 未填充部分2 喷射流3 填充部分4 填充完毕5 喷射造成表面疵瘢 3 3浇注系统设计 消除办法 可以加大浇口的断面尺寸 使流速降低到不发生喷射 采用冲击型浇口 即浇口开设方位正对着型腔壁或粗大的型芯 高速塑料流冲击在型腔壁或型芯上 从而改变流向 降低流速 均匀地填充型腔 采用护耳式浇口 a c e 非冲击型浇口 b d f 冲击型浇口 3 3浇注系统设计 2 考虑浇口位置与制品翘曲变形关系 注射塑件应尽量减少在充模和补料阶段大分子沿流动方向变形取向 对一个制品来说 垂直流向和平行于流动方向的强度 应力开裂倾向等都有差别 一般来说沿取向方向的收缩率大于非取向方向的收缩率 沿分子取向方向的强度大于垂直于取向方向的强度 以中心浇口聚乙烯圆盖为例 设流动方向收缩率为2 垂直于流向收缩率为1 2 塑件收缩后等边三角形变成了顶角为60 32 的等腰三角形 就全圆而言顶角之和为363 14 这样的圆盖必定是翘曲的 这种翘曲使制品成螺旋浆形 即所谓螺旋桨形翘曲 3 3浇注系统设计 消除办法 将中心浇口改为多点浇口 缩短了流动和补料时间 同时改变了单一的流向而使翘曲变形大大降低 如图 a 改变浇口的位置 从中心进浇改为一侧进浇 如图 b 对矩形平面最后用平缝浇口代替点浇口 这时虽然纵横两个方向收缩率不同 但不会发生翘曲 采用图 c 所示的从一端两点进浇 也是改善的办法之一 这时即使不能获得完美的平行流动 但也会有很大的改善 3 3浇注系统设计 3 考虑浇口位置与分子取向关系 注塑制品由于分子取向使垂直于流向和平行于流动方向的强度有差异 应力开裂倾向亦有所不同 一般来说通过调整工艺条件和改进模具设计可以减少注塑制品的分子取向的影响 右图所示为一带有金属嵌件的聚苯乙烯制件 由于塑料收缩而使金属嵌件周围的塑料层有很大的周向应力 浇口开在A的位置分子取向与周向应力方向垂直 此制件使用几个月后即开裂 浇口开在B的位置 分子取向顺着周向应力的方向使应力开裂现象大为减少 图3 3 37定向方位对应力开裂的影响 3 3浇注系统设计 在特殊情况下 也可利用分子的高度取向来改善制品的某些性能 例如聚丙烯铰链为达到几千万次弯折而不断裂 要求在铰链处高度定向 为此 将两点浇口开设在A的位置 如图3 3 39所示 塑料通过很薄的铰链 厚约0 25mm 充满盖部的型腔 在铰链处产生高度定向 脱模时又立即使它弯曲 以使获得拉伸定向 又如注射模制杯状或管状塑件 在注射的适当阶段转动型芯 由于型芯和型腔壁的的塑料受到剪切作用而沿圆周定向 大大地提高了制品的周向强度 1 盖2 铰链3 底 3 3浇注系统设计 4 有利于充模流动 排气和补料 要避免包风 当制件壁厚相差较大时 应在避免喷射的前提下 把浇口开在接近截面最厚处 如果浇口开设在截面最薄的地方 则物料进入型腔后 不但流动阻力大 而且很容易冷却 缩短了物料的充模距离和补料时间 当制件上设有加强筋时 可以利用加强筋作改善塑料流动的通道 同时浇口位置应有利于型腔内气体的排出 如果型腔内的气体不能顺利排出 将造成制品的气泡 疏松 充模不满 熔接不牢 甚至在注射时由于气体被压缩所产生的高温 使制品局部烧焦炭化 因此在远离浇口的部位 在型腔最后充满处 应设置排气槽 或利用顶出杆的间隙 活动型芯的间隙来排气 浇口的位置应该有利于包风的排除