塑料模现代设计

§3.3浇注系统设计三、无流道浇注系统概念：无流道浇注系统是利用加热或绝热的办法，使从注射机喷嘴起到型腔入口为止这一段流道中的塑料一直保持熔融状态，从而在开模时只需取产品，而不必取浇注系统凝料。不需修剪浇口，省去浇口料挑选、粉碎、回收等工序，大大节省了人力缩短成型和脱模周期，有利于实现自动化生产，提高生产率、降低成本压力损失小，可低压注射，同时有利于压力传递、提高塑件质量基本上实现了无废料加工，节约塑料原料优点：缩短了模具的开模行程，提高了设备对深腔塑件的适应能力缺点：模具结构复杂、制造成本高，小批量生产时效果不大模具的设计和维护较难，生产中模具易产生各种故障对制件形状和使用的塑料适应性不广对于多型腔模具，采用无流道成型技术难度较高§3.3浇注系统设计设计原则：对温度不敏感，低温下易流动成型，高温下具有优良的热稳定性对压力敏感，不加注射压力不流动，但在低压下易流动热变形温度较高，制品在较高温度下可快速固化从模具内顶出塑件的热量应能迅速向模具传导，故热传导性能要好比热容小，塑料既易熔融又易凝固※原料：

※

流道和模体必须实行热隔离

※热流道板材料最好选用稳定性好、膨胀系数小的材料

※合理选用加热元件

※在需要的部位配备温度控制系统

※模具结构复杂，在设计时应考虑装拆检修方便§3.3浇注系统设计分类：单型腔井式喷嘴注射模多型腔的绝热流道模点浇口主流道型浇口绝热流道模单型腔延伸式喷嘴热流道模外加热式多型腔热分流道模内加热式热分流道模阀式浇口热流道模热管式热流道模热流道模§3.3浇注系统设计(一)绝热流道注射模具

模具的主流道和分流道都很粗大，模具不需加热，主要靠料流的冷硬层绝热保持流道内塑料的熔融状态。1.井坑式喷嘴(井式喷嘴、绝热主流道)在喷嘴与模具入口间加有主流道杯3（井坑），适用于单型腔模具。由于主流道杯内的物料层较厚，而且被喷嘴和每次通过的塑料不断地加热，所以其中心部分保持流动状态，允许物料通过。浇口离热源喷嘴甚远，这种形式仅适用于操作周期较短(3~5次/分钟)的模具。井坑式喷嘴用于加工温度范围较宽的塑料品种，如聚乙烯，聚丙烯等，但对聚苯乙烯、ABS等塑料则比较困难，对聚甲醛、硬聚氯乙烯等热敏性塑料则不适用。1－注射机喷嘴2－定位环3－主流道杯4－定模5－型芯§3.3浇注系统设计主流道杯尺寸：杯内塑料容积应为制件重量的1/2左右。流道杯料腔的直径不宜过大，否则在注射时，由于塑料反压力，使喷嘴后退而发生漏料。§3.3浇注系统设计结构改进：防主流道杯中熔体凝固过量，使浇口堵塞开模分离型：开模时使流道杯同喷嘴一道与模具主体稍微分离，可避免流道杯中的塑料因向模具传热而凝固。延伸喷嘴加热型：使高温的喷嘴前端伸入流道杯中一段距离的设计便于清理型：同上，且在停车时，可使流道杯中的凝料随喷嘴拔出1－定位环2－主流道杯3－注射机喷嘴4－型芯5－压缩弹簧6－定模§3.3浇注系统设计2.多型腔的绝热流道模具(绝热分流道模具)主流道和分流道都作得特别粗大，其断面呈圆形，分流道直径φ13~30mm，成型周期长的宜取大值。熔融料最后通过尺寸较小的浇口进入型腔。由于塑料的导热性甚差，因此流道内的塑料仅表层冻结，内芯保持熔融状态。停车后流道内的塑料即全部冻结，故在分流道的中心线上应设置能快速启闭的分型面，在下次开车前必须打开此分型面，并彻底清理全部凝料。流道内所有转弯交叉处都要圆滑过渡，减小流动的阻力。

1－定模底板2－流道板3－浇口衬套4－绝热层5－定模型腔板6－型芯多型腔绝热流道模具§3.3浇注系统设计(1)主流道型浇口绝热流道模具特点：浇口的始端向流道内凸出，深入分流道的中心，从流道芯部进热料，能有效避免浇口冻结注意：尽量减少流道板和浇口衬套与型腔板的接触面积，来减少接触传热。缺点：塑件上带一小段浇口凝料待后序处理图a：列有主要尺寸图b：在主流道衬套始端周围装有加热圈，可用于成型周期较长的模具1.5~14°衬套加热§3.3浇注系统设计(2)点浇口绝热流道模具特点：脱模时制件从浇口处断开，不必再进行修整。缺点：浇口处易冻结失效。只能用于成型周期甚短和容易成型的塑料品种。为了克服这一缺点，可在模具给料喷嘴处安放加热装置。121－主流道衬套2－冻结层3－熔融塑料4－定模底板5－流道使用时的锁链6－导柱7－导套8－型芯固定板9－动模垫板10－型芯11－脱模板12－定模型腔板§3.3浇注系统设计对浇口进行加热，但分流道仍然处于绝热状态探针不能与浇口的边壁相碰，否则其尖端的温度迅速降低浇口处的物料既不能凝结也不能因温度过高而发生流延和拉丝现象分流道的主体部位无加热器，应设置流道分型面，以便在停车后清理流道凝料模具流道部分的温度(M段)亦应高于型腔部分的温度(N段)。三角形的翼片可保证其对中性蝶形弹簧控制加热探针上下运动§3.3浇注系统设设计(二)热热流道注射射模具分流道带有加热器的热流道是无流道模具的主要形式模具不受塑件成型周期的限制停机后也不需打开流道板取出流道凝料，开车时再加热即可对流道的加热装置、温度调节系统、模具绝热措施要求更严注意防止浇口的凝固和流涎现象适用的塑料品种范围甚宽分流道中压力传递好，可以降低塑料成型温度和注射压力，这样减少了塑料的热降解，又降低了制品的内应力模具内设加热器，使浇注系统塑料一直保持熔融状态§3.3浇注系统设设计1.单型型腔延伸式式喷嘴热流流道模具将喷嘴延伸至浇口附近，采用点浇口进料，只能用于单型腔注射模喷嘴与型腔间采用(a)塑料绝热或(b)空气绝热(a)喷嘴伸入模模具直到浇浇口附近，，喷嘴2与模具之间间有一圆环环形承压面面A，此面面积宜小，，以减少二二者间的热热传递。喷嘴的球面面与模具间间留有不大大的间隙，，此间隙为为塑料所充充满起绝热热作用。间间隙最薄处处在浇口附附近，厚约约0.5mm，最大大不能超过过1.5mm，若厚厚度太大则则浇口容易易凝固绝热间隙的的投影面积积不能过大大，否则注注射时反推推力将超过过注射座移移模油缸的的推力，喷喷嘴后退造造成漏料。。浇口尺寸一一般为0.75～1.5mm左右与井式喷嘴嘴相比，浇浇口不易堵堵塞，应用用范围较广广。由于绝绝热间隙存存料，故不不适于热敏敏性塑料。。图3-3-58§3.3浇注系统设设计(b)喷嘴2与浇口衬套4间，浇口衬衬套与定模型腔板板5间除必要的的定位面外外，均流出出1mm的的间隙，起起绝热作用用。延伸式喷嘴嘴通过直径径0.75～1.2mm，台台阶长度1mm左右右的点浇口直接注入型型腔。喷嘴与型腔腔在浇口附附近是直接接接触，为为了降低传传热量，应应减少二者者间接触面面积。由于与喷嘴嘴尖端接触触处的型腔腔壁很薄，，易被喷嘴嘴顶坏或变变形，不能能靠它来承承受喷嘴的的全部推力力，因此在在喷嘴与模模具之间还还设计有一一环形的承承压面A图3-3-59空空气绝热的的延伸式喷喷嘴§3.3浇注系统设设计图3-3-60为喷喷嘴端面构构成型腔一一部分的空空气绝热延延伸式喷嘴嘴，其优点点是喷嘴不不易凝固堵堵塞。空气气绝热的延延伸式喷嘴嘴型腔靠近近喷嘴的部部分温度较较高，因此此生产某些些塑料制件件(例如聚聚苯乙烯等等)时，在在浇口附近近容易出现现变形，表表面质量和和透明度降降低。1－延伸式式喷嘴2－加热圈圈3－浇口衬衬套4－定模5－型芯A－圆环形形承压面图3-3-60喷喷嘴端面构构成型腔的的延伸式喷喷嘴§3.3浇注系统设设计图3-3-61为在在模具内有有一段外加加热流道的的空气隔热热的热流道道模具，其其原理类似似于空气绝绝热的延伸伸式喷嘴(图3-3-59)，结构构简单可靠靠。浇口直径为为φ0.5～1.5mm，台台阶长度1.5～3mm，台台阶有锥度度。流道大大端φ6mm，小小端φ3mm。外外面有电阻阻丝加热套套，流道前前端与型腔腔有φ6～～10mm的圆形接接触面积，，其余为空空气间隙。。图3-3-61空空气绝热外加热热流道单腔腔模1－喷嘴2－加热线线圈3－定模型型腔板§3.3浇注系统设设计图3-3-62结构构原理与3-3-60所示的的延伸式喷喷嘴相似，，加热流道道的端面伸伸入型腔，，构成型腔腔的一部分分。与图3-3-61不同的的是，空气气间隙中填填充了其它它绝热材料料。图3-3-62喷嘴嘴构成型腔腔一部分的的外加热热流流道道单单腔腔模模1－－喷喷嘴嘴2、、6－－隔隔热热层层3－－加加热热线线圈圈4－－线线圈圈骨骨架架5－－支支持持套套7－－定定模模8－－型型芯芯§3.3浇注注系系统统设设计计2.外外加加热热式式多多型型腔腔热热分分流流道道模模具具特点点：流流道道板板加加热热，，它它与与其其余余部部分分利利用用绝绝热热材材料料或或空空气气间间隙隙尽尽量量隔隔离离绝绝热热；；主主流流道道、、分分流流道道断断面面多多为为圆圆形形，，其其尺尺寸寸约约φφ5～～12mm，，均均在在流流道道板板内内。。(1)多多型型腔腔主流流道道型型浇浇口口热分分流流道道模模具具(a)浇浇口口部部分分不不加加热热热流流道道板板2加热热之之后后要要发发生生明明显显的的热热膨膨胀胀，，在在模模具具设设计计时时必必须须予予以以充充分分考考虑虑，，留留出出膨膨胀胀间间隙隙，，否否则则由由于于膨膨胀胀产产生生的的力力会会使使模模具具变变形形、、破破坏坏或或发发生生其其它它问问题题。。图3-3-63所所示示结结构构中中流流道道板板的的热热膨膨胀胀，，可可以以通通过过端端面面接接触触的的喷喷嘴嘴和和滑动动压压环环5的滑滑动动来来补补偿偿。。图3-3-63§3.3浇注注系系统统设设计计(b)浇浇口口部部分分设设加加热热器器图3-3-64利利用用软软质质钢钢或或高高强强度度镍镍青青铜铜所所作作的的喷喷嘴嘴的的挠挠性性来来补补偿偿流流道道板板的的热热膨膨胀胀。。主主流流道道浇浇口口在在制制品品上上残残留留有有较较长长的的料料把把(图图3-3-64所所示示由由于于喷喷嘴嘴外外加加热热，，料料把把较较短短)，，脱脱模模后后还还得得再再行行除除掉掉。。图3-3-64多多型型腔腔主主流流道道型型浇浇口口热热流流道道模模具具1－－定定模模底底板板2－－垫垫块块3－－圆圆销销4－堵堵头5－螺螺钉6－热热流道道板7－支支架8－喷喷嘴9－加加热线线圈10－－定模模型腔腔板11－－动模模型腔腔板§3.3浇注系系统设设计(2)多多型腔腔点浇口口热分流流道模模具(最常常用)热流道道板用用电热热棒或或电热热圈加加热。。二级喷喷嘴用用导热热性能能优良良、强强度高高的铍铍铜合合金制制造，，以利利热量量传至至前端端。喷嘴前前端有有塑料料隔热热层，，与塑塑料隔隔热的的延伸伸式喷喷嘴相相似，，绝热热层中中部最最薄处处厚0.4～0.8mm。二级喷嘴与与型腔外壁壁有一环状状的接触面面积，故称称半绝热式喷喷嘴。喷嘴与流道道板间是滑滑动连接，，以胀圈作作密封。典型结构：：图3-3-65多多型腔点点浇口热流流道模具(半绝热热式喷嘴)1－支架2－定位螺螺钉3－压紧螺螺钉4－流道密密封钢球5－定位螺螺钉6－定模底底板7－加热孔孔道8－热流道道板9－胀圈10－热流流道喷嘴11－浇口口衬套12－浇口口板13－定模模型腔板14－型芯芯§3.3浇注系统设设计多型腔点浇浇口热分流流道模具§3.3浇注系统设设计喷嘴局部放大图与上图类似似，但铍铜铜喷嘴不与与型腔直接接接触，两两者通过滑动压环9隔离，使它它全部由塑塑料层隔热热(全绝热式式喷嘴)。浇口直径径为0.7mm，用用于生产小小型制品图3-3-66多多型腔点点浇口热流流道模具(全绝热热式喷嘴)1－定位环环2－主流道道衬套3－石棉垫垫圈4－支撑柱柱5－热流道道板6－热电偶偶测温孔7－热流道道喷嘴8－浇口衬衬套9－滑动压压环10－动模模板11－定模模板12－加热热器13－压紧紧螺钉14－堵头头15－定模模底板16－定位位螺钉§3.3浇注系统设设计浇口直径为为1.5mm，用于于生产重量量1.3kg以上的的大型制品品。滑动压环5与浇口衬套3的接触平面面应加工良良好，并维维持适当的的接触压力力。图3-3-67生生产大型型制品的点点浇口喷嘴嘴1－动模板板2－塑件3－浇口衬衬套4－定模板板5－滑动压压环6－热流道道喷嘴7－热流道道板§3.3浇注系统设设计热流道板和和型腔部分分在工作时时，由于温温度不同而而产生不同同的横向热热膨胀值，，但由于喷喷嘴和型腔腔之间有绝绝热间隙，，两者即使使有少量的的相对位移移亦不致发发生干涉，，设计时应应事先考虑虑好由于温温差而应预预留的偏心心距，如图图3-3-68所示示。当定模和动动模间温差差较大时，，也会引起起热膨胀的的不一致。。在要求高高的模具中中可将其中中一半(型型芯)作成成浮动的结结构，如图图3-3-69所示示，图中A为浮动距距离以保持持型腔准确确配合。图3-3-68热热膨胀产产生的偏心心距图3-3-69采采用浮动动结构以补补偿热膨胀胀带来的偏偏心1－运转时时喷嘴中心心线2－运转时时喷嘴位置置3－浇口中中心4－常温时时喷嘴中心心线5－常温时时喷嘴位置置1－型芯2－动模板板3－定模板板4－凹模§3.3浇注系统设设计热流道模具具最重要的的是准确地地控制浇口附近的温度度。热流道道板一般沿沿流道四周周钻孔插入入棒状电热热器，或在在板的外围围装上电热热圈。图3-3-70所示为为带有四个个喷嘴的热热流道板加加热器的配配置情况。。加热器应应能在半小小时到一小小时的时间间内，将热热流道板的的温度从常常温升到200~300℃，，其功率可可按下式进进行计算：：图3-3-70四四型腔热热流道板板(外加热热式)还可粗略认认为每公斤斤流道板需需要0.1～0.15千瓦的的加热功率率。喷嘴加热器孔分流道§3.3浇注系统设设计图3-3-71喷喷嘴内加加热的热流流道模具在给料喷嘴嘴内部安装装棒状加热器器(即中心鱼鱼雷体)，，如图3-3-71所示，，可防止成成型周期过过长时浇口口发生冻结结。鱼雷体4的尖端呈针针形，延伸伸到浇口的的中心。1－定模板板2－喷嘴3－鱼雷头头4－鱼雷体体5－内加热热器6－引线接接头7－冷却水水孔图3-3-72浇浇口加热热探针局部部放大图圆锥形的喷喷嘴头部与与型腔之间间留有0.5mm的的塑料绝热热层，加热热器的尖端端从喷嘴前前端伸出，，深入浇口口中部，离离型腔约0.5mm，图3-3-72所示为该该处局部放放大图。安安装在鱼雷雷体中心的的棒式加热热器体积很很小(φ6.25~9.42mm)，，功率较大大(150~600W)，，其制造安安装和引线线是比较困困难的，运运转中也容容易过载而而提前损坏坏。§3.3浇注系统设设计给料喷嘴附附近无塑料绝热热层的结构，如如图3-3-73所所示，只有有流道中靠靠近型腔壁壁的塑料形形成绝热层层，而在分分流梭表面面的塑料，，由于受内加热器的加热，维维持一个流流动层，塑塑料在压力力下沿加热热探针尖端端一直进入入型腔。图a、b在在分流梭尖尖端无外壳壳，使型腔腔上开设浇浇口的位置置比较灵活活，甚至可可在制品的的加强筋、、棱角以及及形状不规规则的表面面开设浇口口，同时浇浇口周围的的模壁较厚厚，耐压比比c高。图图c的结构构喷嘴前端端有外壳和和浇口，其其断面构成成型腔的一一部分，并并有一短的的配合段，，其余部分分留出空气气间隙与型型腔板绝热热。加热棒分流梭无头热喷嘴嘴与带头热热喷嘴§3.3浇注系统设设计3.阀式式浇口的热热流道模具具注射和保压压阶段靠塑塑料的注射射压力使针针阀开启保压结束，，注射压力力消失后针针阀关闭阀的启闭可可采用专门门的液压式式或机械驱驱动机构，，或采用带带压缩弹簧簧的针形阀阀优点：当塑料的熔熔融粘度很很低时可避避免流延；；温度偏高高时可减少少拉丝现象象由于针阀的的往复运动动能减少浇浇口处的冻冻结，如将将针阀的前前端伸入浇浇口与型腔腔平齐，这这时在制品品上基本不不留浇口痕痕迹可准确地控控制补料时时间，这样样就降低了了塑件的内内应力，减减小应力开开裂和翘曲曲变形，增增加塑件尺尺寸稳定性性在阀芯开启启前可以在在注射机料料筒内施以以预压，当当浇口开启启的一瞬间间，预先压压缩的体积积迅速膨胀胀，增加了了塑料的最最大流程。。由于快速速进料和快快速封闭使使成型总周周期大为缩缩短缺点：模具结结构复杂杂、精确确度高，，增加了了模具的的制造成成本§3.3浇注系统统设计图3-3-74单单型腔弹弹簧阀式式浇口热热流道模模具图3-3-74所示为为国内自自行设计计的阀式式浇口，，用于单单腔模的的结构。。注射物物料产生生的高压压使阀芯芯退回，，将浇口口开启，，阀芯后后端的弹弹簧被压压缩，注注射压力力消除后后靠弹簧簧的压力力将浇口口关闭。。1－定模模型腔板板2－－脱模板板3－型芯芯4－喷嘴嘴头5－针形形阀6－加热热线圈骨骨架7－聚四四氟乙烯烯碗形隔隔热圈8－加热热线圈9－绝热热套骨架架10－绝绝热圈11－定定位环12－绝绝热杯13－－绝热隔隔垫14－弹弹簧15－鱼鱼雷体16－浇浇口套17－－定模底底板§3.3浇注系统统设计图3-3-75多多型腔弹弹簧阀式式浇口热热流道模模具图3-3-75所示为为国内自自行设计计并已推推广的另另一种阀阀式浇口口，既可可用于多多腔模亦亦可用于于单腔模模，其加加热元件件装在喷喷嘴周围围和主流流道周围围，用环环氧玻璃璃钢压制制成的罩罩壳10进行绝绝热。1－定模模底板2－热流流道板3－喷嘴嘴盖4－压力力弹簧5－活塞塞杆6－定位位环7－主流流道衬套套8－加热热器9－针形形阀10－隔隔热外壳壳11－加加热器12－喷喷嘴体13－喷喷嘴头14－定定模型腔腔板15－脱脱模板16－型型芯§3.3浇注系统统设计图3-3-76液液压杠杆杆阀式浇浇口热流流道模具具图3-3-76所示的的阀式浇浇口的启启闭由模模具所附附加的液液压机构构来完成成，液压缸13通过杠杠9带动针形阀8的阀芯作作往复运运动，完完成浇口口启闭动动作。1－动模模板2－定模模型腔板板3－浇口口衬套4－喷嘴嘴头5－定模模底板6－喷嘴嘴体7－压板板8－针形形阀9－杠杆杆10－支支撑板11－锁锁紧螺母母12－喷喷嘴盖(进料口口)13－油油压缸14－活活塞杆15－压压紧螺钉钉16－加加热孔道道§3.3浇注系统统设计图3-3-77喷喷嘴内加热的阀式浇浇口热流流道模具具在热流道道模具里里，阀式式浇口的的阀芯还还可钻孔孔插入内内加热器器，使阀阀芯起内内加热鱼鱼雷体作作用。图图3-3-77所示即即为带内内加热器器的阀式式浇口热热流道喷喷嘴，安安装在模模外的液液压缸带带动有斜斜孔的滑滑板11，滑板板上的斜斜面造成成针形阀阀的开闭闭，国外外这种结结构常用用于生产产多浇口口的大型型制品。。1－动模模2－－塑件3－冷却却孔道4－喷喷嘴头5－温度度计插入入孔6－管式式加热器器7－针形形阀8－定模模9－热流流道板10－－压盖11－滑滑动板12－－滑动压压杆§3.3浇注系统统设计4.内加加热式热分分流道模具具特点：整个流道和喷嘴嘴内部设置管式加加热器，而而不用外加加热，热量量损失少，，提高了加加热效率。。与绝热流道道相同点：靠近流道道外壁处，，由于树脂脂与冷模具具接触而形形成的冻结结层，起着着绝热的作作用。与绝热流道道的区别：整个流道道内都在加加热，操作作周期较长长也不会冻冻结，开车车前也不必必清理流道道中原有凝凝料。结构：在分流道道中心插入入一加热管管，塑料在在管外围空空间流动。。§3.3浇注系统设设计为了使互相垂直的的流道中的管式加加热器不干干扰，流道道与流道间间采取交错穿通的办法，如如图3-3-78所所示，外加加热热分流流道的流道道板温度一一般在200~600℃范围围内，而采采取这种方方式的流道道板表面温温度比外加加热式的表表面温度低低约40℃℃左右，其其热损失可可比前者小小75%，，因此使能能量大为节节约。图3-3-78全全部内加加热的热流流道模具1、5、9－管式加加热器2－分流道道鱼雷体3－流道板板4－喷嘴鱼鱼雷体6－定模底底板7－定位环环8－主流道道衬套