塑料成型工艺与模具设计第5章-热流道注射模具5.2

5.2热流道系统15.2.1热流道注射的生产条件1．启动的背景条件

选择考虑确定热流道系统选用设计特征核算成本使用环境产品特征外观要求质量要求塑料原料注射加工工艺模具要求注射机要求加热方式加热功率主流道类型喷嘴选用浇口类型注射点确定流道板设计温度控制生产类型生产范围色料更换热膨胀与补偿系统的平衡熔体供料方式图5-6热流道注射模可行性研究内容22．与制品质量的关系热流道系统因采用了外部的热源，使模具结构更加复杂。必将对塑件内部质量和收缩产生影响。①对制品内部质量的影响热流道系统中塑料熔体以层流方式在型腔中充模，冷却期间塑件内各层的冷却速率不同，同时该流动使高分了链排列具有方向性，造成被固化的无定形或结晶型的分子结构都冻结了取向状态。因此改变了无取向的原材料的性能。②对收缩率的影响收缩形式包括线性收缩率和体积收缩率。线性收缩率，它是取向的结果，与时间无关。由于流动的方向性与取向程度的不同，使注塑件的线性收缩呈现各向异性。体积收缩率，指冷却期间塑料材料分子形态冻结固化时的收缩。有自由收缩和受约束收缩两种。注塑件形体收缩的差异，主要取决于型腔压力和冷却时间。33．对模具的要求为保证热流道注射优势的发挥。模具在生产时必须注意如下几方面：(1)热流道注射模要求模具生产企业应有优秀的模具设计人员，有设计热流道注射模的经验，有完善的模具制造装备和加工的技术力量。(2)用专业计算机软件，进行注射模的CAE和CAD设计。进行注射流动、冷却固化、收缩和翘曲分析，以优化浇注系统和冷却系统的设计，决定制品的壁厚、加强筋的设置等；也可校验塑料材料种类与品级的选择，决定注射工艺参数。(3)用CNC机床加工模具，并用计算机软件编制数控程序。(4)设计中采用标准模架和标准件。热流道系统的零部件和温度控制器同样应尽可能采用品牌公司购置的标准件。(5)模具制造应选用优质金属材料，有良好的热处理和表面处理。型芯应采用热传导良好材料，如铍铜合金。绝热零件用不锈钢、钛合金和陶瓷材料。4热流道注射模的流道板和喷嘴是高温部件，正确设计模具的绝热和温度调节系统，并熟练地操作和维护热流道模具，是发挥热流道模具整体效能的重要保证：(1)确定最佳的热流道系统方案，正确地选择热流道设备，充分考虑塑料的流动性和热性能。(2)设计好对热流道系统的流道板、流道及喷嘴的绝热。(3)做好热流道系统与成型型腔之间的热屏障。加强型腔板、浇口区、浇口对面的型腔和动模板、型芯的冷却。(4)定模固定板和定模板应有足够的强度，以防止被压溃。流道板和各块模板要有足够的刚度。受热模板和螺栓必须有承受热应力的能力。54．与注射机的关系热流道系统要充分利用注射机的自动循环和控制能力。在进行注射机的操作时要注意以下三方面：(1)热流道注射模需要更大的模具闭合高度。(2)注射计量时，要考虑到在注射高压下，大容量流道中塑料熔料的压缩性。(3)采用连续的生产操作；建议温度控制从低到高的多级启动。65.2.2热流道系统分类热流道系统的分类方法有两种。一种以加热方式来分类，有外加热、内加热和绝热。常见的是外加热。另一种是以熔体的传输方式分类，主要分为两大类，一类是主流道单喷嘴注射成型，没有流道板和喷嘴。另一类是有流道板的喷嘴注射成型。7图5-7主流道单喷嘴浇口(a)正面(b)多型腔的侧面(c)、(d)在单型腔模具中进入冷流道

(e)在多型腔模具中进入冷流道8

图5-8热流道板喷嘴浇注(a)单型腔模具中多点正面浇注(b)多型腔模具中正面浇注(c)单型腔模具中侧面浇注(d)叠层模具中正面浇注(e)单型腔模具中侧面进入冷流道浇注(f)多型腔模具中进入冷流道浇注95.2.3热流道系统选择1．热流道系统类型和注射点（1）确定热流道系统的类型在决定采用完全热流道系统，还是采用热流道和冷流道组合系统时，需考虑以下几个因素：①应用组合系统，能简化模具结构，尤其能简化流道系统和模具的冷却系统。②应用组合系统，能采用潜伏式点浇口，使浇口的痕迹更为隐蔽；喷嘴经浇注冷流道和浇口注射型腔，浇口附近的制品内在质量有保障。③一模多腔注射模，喷嘴间的间距大，不能采用完全的热流道系统。④完全热流道免去浇道废料的处理，而冷流道的料柄可提供给机械手夹持。10（2）分型面和冷流道浇口 注射点的确定取决于注射模塑成型时的分型面位置，然后决定组合系统的冷流道浇口。冷、热流道组合系统在注射中小型制品时，冷流道的浇口位置和数目主要由以下因素决定:①塑料制品的流程比[B]决定浇口数目和位置。经测算的流程比B应小于许用的试验值。反之，则应增加塑料制品的壁厚或流道直径。②浇口所在位置应使熔体有良好的充模流动状态。③浇口位置要符合审美要求。11（3）热流道的喷嘴注射点对于单型腔大型注塑件的热流道系统，必须用计算机专业软件，进行流动分析。对于一模多腔的小型注塑件注射模的热流道系统，可采用多顶针式喷嘴。一个喷嘴有两个、三个、四个，甚至更多的浇口。图5-9为多顶针喷嘴浇注多个型腔，喷嘴有多个流道，但不带浇口，浇口在流道板上。图5-10是多顶针喷嘴浇注一个PA66滚轮，浇口制造在模具上。12图5-9多顶针式喷嘴注射多个注塑件图5-10多顶针式喷嘴模塑PA66滚轮132.加热方式选择选择内加热还是外加热方式，主要考虑下列因素：①着色变化对于需频繁更换的着料色塑加工，内加热方式在清理流道时较困难。②设计与加工内加热流道板设计和注射加工时有突出的优点。③塑料的加工性能耐热性差的塑料，采用内加热方式容易发生分解烧损，造成流道闭塞。④流动平衡内加热式的流动系统中，因为环形截面的非均匀流动，熔体平衡流动设计困难。而外热方式的流道系统流动平衡性好，且换色较快，启动容易。且所有的喷嘴类型都可以在外加热方式下使用。143．主流道喷嘴、流道板和喷嘴的选择（1）主流道喷嘴选择主流道喷嘴的选择见图5-11。图(a)是冷流道系统的主流道杯。一种是注射大型深腔的注塑件，脱模后有直接浇口的凝料棒；另一种是一模多腔小型注塑件，塑件上是矩形的边缘浇口。图(b)是开放式主流道喷嘴和冷流道，下游为一模多腔的冷流道浇注系统。没有流道板，故又称为开放式单喷嘴。图(c)是两个注射点的开放式主流道喷嘴。同样没有热流道板，但可实现多型腔注射，也简化了冷流道系统。图(d)是开放式的单喷嘴。注射的多个型腔采用直线浇注的针点式浇口。为了将浇注系统凝料脱模取出，注射模的基本结构是双分型面的三板模，有中间冷流道板。此方案适合改成热流道板和多喷嘴，从而改成二板模。图(e)是开放式单喷嘴注射大型深腔的塑料壳体。带有浇口套的整体式喷嘴，在注塑件上留有浇口套和浇口痕迹。当要求浇口痕迹较小时，采用图(f)不带浇口的顶管式主流道单喷嘴。浇口在模板上，只有很小的浇口痕迹。图(g)是不带浇口的多顶引式主流道单喷嘴，浇口在模板上。浇注圆筒塑件时，大多用均匀的三点，此图上用四个注射点。图5-11上各方案均省去了热流道板和分喷嘴，但有浇注系统废料的产生。15

图5-11主流道喷嘴的选择(a)冷流道系统主流道杯