浇口设计ppt课件

3.3.5浇口设计,如前所述，浇口设计是模具浇注系统设计的重要内容之一。浇口设计主要解决以下问题：浇口形式结构尺寸进浇位置为解决好这些问题，我们必须了解浇口种类及其结构、尺寸对成型过程的影响。,1,1、浇口类型及其对成型过程的影响,塑料熔体从流道进入型腔的最后关口就是浇口，是浇注系统末端与型腔连接的通道。按其断面尺寸大小浇口可分为两种类型：大浇口和小浇口,浇口,塑件,2,大浇口截面积等于或大于流道截面积，对充模流动及保压过程无明显影响，又称为非限制性浇口。大浇口断面尺寸大、流动阻力小，有利于物料和压力传递，适用于大型、长流程、厚壁制品和高粘度物料的成型。但浇口凝封慢，浇口处易产生因倒流或过度保压导致的制品缺陷。另外，浇口尺寸大，去除料把困难，去除料把后的残留痕迹大，易对制品外观和使用造成影响。,3,小浇口截面积比流道小的多（通常只有分流道截面积的3%9%），其微小的尺寸变化对充模速度、补料时间、料流状态、压力降等都有着明显的影响，故称为限制性浇口。,4,小浇口断面尺寸小，流动阻力大、压降大，有利于多型腔均衡成型；而且还可使物料流经时的剪切速率大幅度提高，对假塑性熔体有切力变稀和升温作用。同时，浇口尺寸小，易凝封，可控制补料时间、限制倒流，缩短成型周期。另外，浇口尺寸小，有利于浇道凝料与制品自动分离，易实现自动化生产；浇口痕迹小，易修整，浇口位置可灵活设置。,5,注射模常用浇口主要有侧浇口、点浇口和直接浇口三种基本形式，以及若干种衍生形式。其中除直接浇口为大浇口外其余均为小浇口，分述如下：,2、常用浇口形式及特点,6,直接浇口,直接浇口实际上就是流道以自身断面形状尺寸直接与型腔相连。最常用的直接浇口为主流道型浇口。浇口断面为与主流道大端等径的圆形，是目前应用较多的唯一一种大浇口。,浇口,7,直接浇口浇注系统结构尺寸、设计思路与前述主流道设计基本一致，大端直径取浇口处塑件厚度的2倍左右为宜。直接浇口用于普通浇注系统时，仅适用于单腔模，主要用于成型大型、长流程、厚壁制品或高粘度物料的模具。在热流道多腔模中，由于其尺寸大、凝封慢的特点，可有效避免因浇口冻结导致浇注系统失效，应用相对较多（后述）。,8,侧浇口,侧浇口，又称边缘浇口，因其通常开设在型腔侧边（制品边缘）而得名。常用结构尺寸为：h=0.52mmb=1.55mmL=0.51.5mm这是一种广泛应用于单分型面多腔模普通浇注系统的浇口形式，适用于各种塑料。,9,侧浇口属于小浇口，具有小浇口的一般特性。这种浇口的最大优点是易于加工和修整，可协调封凝时间与充模速率之间的关系。可通过设定浇口深度h，控制封凝时间，深度h确定后可通过调整浇口宽度b，改变浇口截面积控制充模速率。侧浇口位于制件边缘，容易切除，去除料把后的浇口痕迹小，对制品外观质量影响小。,10,侧浇口与分流道断面形状尺寸差异较大，连接处要求尽可能平滑过度（下图），避免死角滞料、影响充模流动的稳定性。,11,设计侧浇口时可根据型腔结构尺寸和物料特性按下面的经验公式计算截面尺寸,浇口长度则宜短不宜长。式中：h浇口深度，mm；w浇口宽度，mm；制件厚度，mm；A型腔表面积（制件外表面积），mm2；k塑料材料系数（参见表3.3-a）计算结果需满足流经浇口的熔体剪切速率要求（Q为要求的充模速率）,12,表3.3-a塑料材料系数k,13,点浇口,点浇口，又称针点浇口，因形状似针刺小孔而得名。点浇口是典型的小浇口（限制性浇口）具有小浇口的一般特性，如：剪切速率高，切力变稀和升温作用明显、浇口附近物料取向度高；流动阻力大，压力降大；封凝快，不倒流；料把与制品连接强度低，可自行拉断，浇口痕迹小等等。,14,点浇口结构如图所示：中间一段小圆孔为浇口；上面的小锥度大孔，为点浇口的引导孔，是最后一级分流道末端；下面的大锥度小孔，为保护制品而设，避免拉断浇口时伤及制品表面。,15,点浇口结构形式及常用尺寸分述如下：,单腔模单点浇口用于单腔模单点（中心点）进浇模具。其料把形似橄榄，又叫菱形浇口或橄榄形浇口。,16,多点进浇点浇口用于需多点进浇的大制品单腔模和多腔模浇注系统。,17,点浇口直径d常用值为0.51.8mm，具体取值可根据型腔结构尺寸和物料特性按下面的经验公式计算式中：d点浇口直径，mm；A型腔表面积（由该浇口供料的制件外表面积），mm2；k塑料材料系数（参见表3.3-a）；C与塑件壁厚有关的系数（见表3-3-2）。浇口尺寸应满足流经浇口的熔体剪切速率（Q为要求的充模速率）浇口长度L取值0.50.75mm。,18,表3-3-2点浇口计算系数C,点浇口断面尺寸很小，流经的物料剪切速率高，主要适用于流动性好、热稳定性好的低粘度物料，特别适用于假塑性非牛流体。对粘度高、流动性差、热敏性物料不太适用。点浇口流动阻力大，封凝快，不适合用料量大、补缩要求高的厚壁制品成型。,19,为脱出浇道凝料，采用点浇口的普通浇注系统模具必须专设脱浇道凝料分型面，因而模具结构为带顺序分型机构的三板式。,点浇口附近充模剪切速率高，取向度高，固化残余应力大，为减弱其影响，须适当增加浇口处的壁厚，图3-3-30。,20,其它浇口,除以上三种典型的浇口之外，还有几种由它们衍变而来的浇口形式也比较常见。简介如下：,21,1）潜伏式浇口,潜伏式浇口是由点浇口衍变而成的一类浇口。其共同点是：将点浇口的引导孔斜插潜入分型面一侧的模板内，使点浇口得以设置在制品侧面、底面和内表面等隐蔽处。,分型面,22,23,潜伏式浇口具优点浇口的一切优点。而且，可避免浇口设在制品表面导致的浇口痕迹对制品外观的影响。另外，采用潜伏式浇口分流道和制品可设置在同一分型面上，因而模具不必设计成三板式。开模推出时，由于制品与模板的相对运动，浇口被自行剪断，可实现推出时制品和料把自动分离。,24,但是，这类浇口脱模时须强制脱出料把，而且是靠开模力或推出力切断浇口，而浇口处物料高度取向，强度较高，所以需要较大的推出力。过大的推出力可能导致制件变形。另外，制品浇口处内应力大，脱模时受力又大，易产生脱模损伤。所以，制品用强韧物料成型时，浇口不易剪断，不宜采用潜伏式浇口。,25,潜伏式浇口应用实例,26,2）扇形分流道浇口,最后一级分流道呈由窄变宽、由深变浅的鱼尾形（扇形）。,27,扇形分流道浇口是一种变形的侧浇口，图3-3-23。浇口为宽深比w/h较大的窄缝，计算思路及方法与侧浇口相同，常用尺寸范围为：深度h=0.251.5,宽度b=6B/4（B进浇侧型腔宽度）。最后一级分流道由窄变宽、由深变浅，结构及断面尺寸设计类似于鱼尾形板片膜挤出机头。这种浇口主要用于较宽的扁平制件或长扁制件。与一般侧浇口相比扇形浇口物料入模均匀、制品内应力小、裹入空气的可能性小，但浇口薄、凝封快，浇口痕长、修饰困难。,28,3）平缝浇口,最后一级分流道与进浇侧型腔边缘平行，浇口为开在其侧壁上的宽而浅的一条窄缝。,29,平缝浇口也是一种变形的侧浇口。浇口附近流道结构类似于支管板片膜挤出机头的内腔。最后一级分流道与进浇侧型腔边缘平行，浇口为开在其侧壁上宽而浅的一条窄缝。平缝形浇口常用尺寸为：深h=0.250.5mm，宽b=B/4B，（B进浇侧型腔宽度）长L=0.51.0mm（L分流道侧壁与型腔距离）这种浇口的特点、用途与扇型浇口类似。充模时物料经分流道均压后沿窄缝平行进入型腔，物料入模比扇形浇口更均匀。为补偿最后一级分流道内沿轴线方向的压差，浇口深度h可采用渐变设计图3-3-24。,30,4）圆环形浇口,31,圆环形浇口可看成平缝形浇口的变异形式，图3-3-25。相当于把平缝形浇口的最后一级分流道变成侧壁与型腔边缘等距的圆环（图3-3-25e）或圆盘（图3-3-25a、b、c），浇口成为圆环形窄缝。圆环形浇口和盘形浇口主要用于圆筒形或带中心孔的制品。这种浇口制品圆周进料比较均匀，避免了用侧浇口时型芯对面的熔接痕。利于保证制品的同心度和圆度。,32,5）轮辐式浇口,这种浇口是盘形浇口的一种变异形式。是将盘形浇口的圆周同时进料变成沿圆周均布的几段小圆弧进料，当小圆弧（浇口）数量无限多时则还原为盘形浇口。对型腔而言，轮辐式浇口相当于多个侧浇口同时进浇。,33,6）爪形浇口,这种浇口是轮辐式浇口的一种变异形式。分流道开在伸入定模的型心头部，与浇口不在同一平面上，是将轮辐隆起的轮辐式浇口。因伸入定模的型心头部部分与定模配合，型芯定位精确而且稳定，对型芯较细的小中心孔管状制品尤其适用。,34,7）护耳式浇口,在制件边缘设置护耳，浇口开在护耳上，脱模后去除护耳及料吧。这种浇口可减弱甚至消除浇口对制品内在质量影响。,35,以上介绍了普通浇注系统常用的浇口形式及特点。注射模的浇口形式多种多样，除上述几种外，还有避免喷射充模的重叠式浇口、用于热敏性物料的多段浇口和阻尼浇口等等。设计时主要根据制品成型要求，选择使用或革新拓展，以兴利除弊，获得良好的制品质量。,36,3、进浇位置选择,浇口位置的确定对模具设计非常关键。不仅流道长度、分流道布置、浇口形式及数量等浇注系统设计与浇口位置有关，浇口位置还决定着物料在型腔内的流动情况、充填顺序、收缩、取向等成型过程，从而对制品能否顺利成型及制品质量都有着非常重要的影响。设计模具时，进浇位置选择是与总体结构设计、型腔布置、浇注系统设计等同步进行的。,37,根据制品结构及使用要求，初选几种可行的进浇点设置方案。根据型腔数目和不同的进浇点设置方案，分别进行型腔布置、浇注系统及模具总体结构设计。通过分析、判断（或CAE模拟成型过程），比较采用不同进浇点设置方案时的成型效果物料在浇注系统、型腔内的流动情况，充模后型腔内物料的温度、压力分布，收缩、取向等。结合补缩、冷却等要求，选定合理的进浇点设置方案，确定浇口数量、浇口形式和进浇位置。,进浇位置设计方法具体如下：,38,选择进浇位置时主要考虑解决以下问题：,避免喷射充模和熔体破碎减小、均化或利用取向作用有利于模内流动和补料有利于排气提高熔接强度、减少熔接痕实际流动比要小于可达流动比防止型芯或嵌件变形减小模内压降、均衡型腔压力浇口痕迹不能影响制品外观,39,避免喷射充模和熔体破碎,喷射充模成因：理想的充模过程应是物料在型腔内逐渐推进的扩展流充模，即层流（图a）。但因注射充模过程中料流速度很高，当小浇口开在较大的型腔处时，从浇口射出的高速料流就可能形成对空喷射，形成喷射充模（图b）。若浇口处熔体剪切速率超过临界值c还会造成熔体破碎。,40,喷射充模及熔体破碎对制品质量的影响：喷射充模会因开始喷入的物料冷却后与后续入模的物料不能良好融合而形成流痕。喷射充模物料易裹入气体造成制品内气泡。喷射充模易堵塞排气通道而影响后续充模过程，导致熔接不良甚至局部烧焦。熔体破碎则会导致搓痕、皱纹、桔皮纹等制品表面缺陷。所以，浇口位置选择时应尽可能避免小浇口直对大型腔。,41,喷射充模及熔体破碎对制品质量的影响,42,改变浇口位置：变非冲击型浇口为冲击型浇口。如图ab，cd，ef，使入模料在短距离内直接冲击腔壁或型芯，以改变料流方向、降低料流速度，避免喷射充模。,避免喷射充模的方法：增大浇口尺寸：流率一定，流通面积加大，流速降低。改变浇口位置,43,型腔中物料取向对制品性能的影响：高速充模引起的分子取向是不可避免的，取向方向及取向度不同会导致的制品各向异性和翘曲变形。如图，中心进浇径向收缩率大于周向收缩率。,减小、均化或利用取向作用,44,径向收缩率大于周向收缩率，导致翘曲变形,45,减小、均化分子取向作用：浇口位置设计时应考虑料流情况，尽可能减小或均化取向作用，以减小因取向度及收缩率不同导致的制品各向异性和翘曲变形。如图图3-3-38,46,a、多点进浇，弱化取向（各向同性、不易翘曲）,b、采用平缝浇口，控制取向方向（各向异性，不易翘曲）,c、一侧两点进浇，控制取向方向（各向异性，翘曲程度降低）,47,利用取向作用：各向异性对大多数模塑制品都是不利的。但对有些制品也可根据其使用要求考虑利用充模取向作用造成的各向异性，使制品使用时在受力方向上获得较高的强度。如图图3-3-39,48,利用取向提高铰链强度和耐弯折性。,49,有利于模内流动和补料,因为制品薄壁处型腔截面小，料流压力损失大，而且冷却固化快，所以浇口设在薄壁处时很容易造成厚壁部分充填不足。即使能充满，因厚壁部分用料多、收缩量大、所需补料量也大，而通过压降大、固化快的薄壁处为其补料难度很大，所以很容易形成缩痕、缩孔等缺陷。为便于压力传递和补缩，浇口应设在制件用料较多、收缩量大的厚壁部位，图a对b错。,50,有利于排气,排气不良对制品性能的影响：充模时模腔内气体不能顺利排出可能导致光泽不良、银丝纹、气泡、缺料、熔接不良、局部烧焦等多种缺陷。排气情况与进浇位置的关系：考虑浇口位置时应分析物料在模腔内的流动情况，保证料流汇集在设有排气通道的部位，以使模腔最后充满处气体可以排出。如图图3-3-43,51,杯盖顶、圈厚度和浇口位置对流动、排气及补缩的影响。,52,提高熔接强度、减少熔接痕,熔接强度与熔接痕：模腔内料流被型芯分隔形成的料锋再相会结合（汇合）在一起称为熔接，料锋汇合后的结合强度称为熔接强度，料锋结合处称为熔接痕。当料锋温度或压力较低时往往造成熔接强度低、熔接痕明显，从而影响制品质量。熔接痕多少及其熔接强度与浇口数量、位置关系密切。制品结构一定时，浇口多熔接痕越多（熔接痕数=浇口数1+型芯数）。浇口少，熔接强度低（浇口少，物料流程长，温降、压降大）。图3-3-46、3-3-47,53,54,设计浇口时考虑熔接痕的数量及位置：对一定形状的制品来说减少熔接痕和提高熔接强度是矛盾的，设计时应综合考虑。实际上，只要物料流程足够短，料锋温降、压降小，汇合后能很好地熔接，则熔接强度高，熔接痕不可见，熔接痕多少对制品影响不大，而熔接不良的熔接痕（冷接缝）再少也会对制品构成危害。所以，通常以提高熔接强度为主，在保证熔接强度的前提下进量减少熔接痕。必要时需增加浇口数量，以提高熔接强度。图3-3-48、图3-3-49、图3-3-50,55,56,57,58,对于必然存在熔接痕的多型芯制品，除应注意熔接牢度外，还应注意熔接痕的方位，尽量减小其对制品性能的影响。,59,浇口位置决定着熔体流程的长短。设计浇口位置时必须考虑物料流动比保证实际流动比小于实际加工条件下可达到的流动比，流程多转折的复杂型腔实际流动比更要远小于可达流动比。以保证制品充满、密实和足够的熔接强度。,实际流动比要小于可达流动比,60,几种物料的流动比（参见教材P72表3-3-3）