第 3 章 注射模浇注系统,3.1 主流道的设计 3.2 冷料穴设计 3.3 分流道设计 3.4 浇口设计原则 3.5 浇口的类型,浇注系统定义指注射模中从主流道的始端到 型腔之间的熔体进料通道。 分类 普通流道浇注系统 无流道凝料浇注系统,普通流道浇注系统,如图31所示为卧式注射机用注射模的普通流道浇注系统，另一类无流道凝料浇注系统。 普通流道浇注系统的组成：主流道、分流道、浇口、冷料穴四部分。 浇注系统的作用：使来自注射机喷嘴的塑料熔体平稳而顺利的充模、压实和保压。,3.1 主流道的设计,在卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面，其几何形状如图3-2所示。其设计要点如下:,主流道轴线垂直于分型面，通常设计成圆锥形，其锥角 对流动性较差的塑料可取 =2 4 以便于凝料从主流道中拔出。 =3 6 内壁表面粗糙度一般为 Ra = 0.63m 为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处紧密对接， 主流道对接处应制成半球形凹坑， 其半径 R2 = R1 +(12)mm 其小端直径 d2 = d1 +(0.51)mm 凹坑深 h = 35 mm 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 = 13 mm。,在保证塑料良好成型的前提下，在模具结构允许的情况下，主流道长度L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取 L 60 mm。 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套(浇口套)，便于用优质钢材加工和热处理。其类型有A型和B型如图63(a)所示，其中A型衬套大端高出定模端面 H = 510 mm，起定位环作用，与注射机定位孔呈间隙配合(见图62)。 当浇口套与塑料接触面很大时，其受到模腔内塑料的反压增大，从而易退出模具，这时可设计成如图63(b)右侧所示结构，将定位环与衬套分开设计。使用时，用固定在定模上的定位环压住衬套大端台阶防止衬套退出模具。,3.2 冷料穴设计,冷料穴的作用： 贮存因两次注射间隔而产生的冷料以及熔体流动的前锋冷料，以防止熔体冷料进入型腔。 冷料穴的位置： 冷料穴一般设计在主流道的末端； 当分流道较长时，有时也在分流道的末端设冷料穴。 冷料穴的形状： 冷料穴底部常作成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用。 冷料穴的结构：常见的冷料穴有以下几种结构,(1)带Z形头拉料杆的冷料穴,这是一种常用的冷料穴，底部作成钩形，尺寸如图3-4(a)。 工作原理：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；推出时，将凝料与塑件一起推出动模。,带Z形头拉料杆的冷料穴缺点： 不能实现自动化操作 有些制件由于结构的限制（如图35）不能侧向移动。,倒锥形或环槽形冷料穴 结构特征：图3-4(b)、(c) 为倒锥形和环槽形冷料穴，凝料 推杆也固定在推出固定板上。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。塑 件与凝料不需侧向移动，可自动 坠落，易实现自动化操作。 适应情况： 这两种冷料穴 用于弹性较好的塑料品种。,(2)带球形头(或菌形头)的冷料穴,这种类型的冷料穴专用于推板脱模机构，如图36所示。 工作原理：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，然后靠推板推顶塑件时，强行将其从拉料杆上刮下脱模。 适应情况：这两种冷料穴和拉料杆也主要用于弹性较好的塑料品种。,(3)带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴,带尖锥头拉料杆冷料穴 尖锥头拉料杆为球形头拉料杆的变异形式，这类拉料杆一般不配用冷料穴，而靠塑料收缩时对尖锥头的包紧力，将主流道凝料拉出定模。显然其可靠性不如前面几种，但由于尖锥的分流作用好，在单腔模成型带中心孔的塑件(如齿轮)时还常采用，为提高它的可靠性，可用减小锥度或增大锥面粗糙度来增大摩擦力(如图37所示)。,无拉料杆的冷料穴 图38所示为无拉料杆的冷料穴。 特点：在主流道末端开设一锥形凹坑，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。,3.3 分流道设计,分流道主流道与浇口之间的通道。 在多型腔的模具中分流道必不可少，而在单型腔的模具中，如果只有一个浇口时，则可省去分流道。 设计时应考虑的问题： 尽量减小熔体在流道内的压力损失； 尽可能避免熔体温度降低； 同时还要考虑减小流道的容积。,(1)分流道的截面形状,常用的流道截面形状有圆形、梯形、U形和六角形等。 在流道设计中要减少在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大；要减少传热损失，又希望流道的表面积小。 流道效率流道的截面积与周长的比值，该比值大则流道的效率高。各种流道截面的效率如图39所示：,圆形和正方形流道的效率最高。但是： 圆形截面流道：加工较困难，少用； 正方形截面流道：不易于顶出凝料，少用； 梯形截面流道：效率次之，但便于加工，又方便顶出，因此常采用梯形截面的流道。 一般梯形流道的深度为梯形流道截面上端宽边的2/33/4，脱模斜度取5 10。 U形和六角形截面流道:均是梯形截面流道的变异形式，六角形截面的流道实质上是一种双梯形截面流道。 半圆形截面流道: 效率较差，但加工方便，还是常用。,当塑料熔体在流道中流动时，冷却会在流道管壁处形成凝固层，塑料的导热性又差，该凝固层起绝热的作用，使熔体能在流道中心畅通。以这一点考虑分流道的中心最好能与浇口中心位于同一直线上。图310(a)，所示的圆形截面流道能与浇口位于同一直线，而图3-10(b)所示的梯形流道则达不到这一要求。,从表中可见，对于流动性很好的聚乙烯和尼龙，当分流道很短时，分流道可小到 2mm左右； 对于流动性差的塑料，如丙烯酸类，分流道直径接近10mm。 多数塑料的分流道直径在4.88 mm左右变动。,(2)分流道的尺寸 1）根据流动性粗略地估计 因为各种塑料的流动性有差异，所以可以根据塑料的品种来粗略地估计分流道的直径，常用塑料的分流道直径如表31所示:,2）经验公式 对于壁厚小于3mm，质量小于200g 的塑料制品，还可采用如下经验公式确定分流道的直径 (31) 式中 D 分流道直径，mm； m 制品质量，g； L 分流道的长度，mm。 以剪切速率、体积流率来计算 当注射模主流道和分流道的剪切速率 、浇口的剪切速率 时，所成型的塑件质量较好。 计算中使用如下经验公式 (32) 式中 Re为表征流道断面尺寸的当量半径，cm； qv体积流量，cm3/s；,(4)分流道与浇口连接形式 分流道与浇口通常采用斜面和圆弧连接如图312(a)、(b)，这样有利于塑料的流动和填充，防止塑料流动时产生反压力，消耗动能。 图612(c)、(d)为分流道与浇口在宽度方向连接; (d)图所示因分流道逐步变窄，补料阶段冷却较快，产生不必要的压力损失，以(c)图形式较好。,3.4 浇口设计原则,浇口连接流道与型腔之间的一段细短的通道。 作用：浇口是浇注系统的关键部分，起着调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等作用。 重要性：浇口的形状、尺寸和进料位置等对塑件成型质量影响很大，塑件上的一些缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等往往是由于浇口设计不合理而产生的，因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要一环。 影响因素：浇口设计与塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等因素有关。 总的要求：使熔料以较快的速度进入并充满型腔，同时在充满后能适时冷却封闭。因此浇口截面要小，长度要短，这样既可增大料流速度，快速冷却封闭，又便于塑件与浇口凝料分离，不留明显的浇口痕迹，保证塑件外观质量。,浇口位置的选择需遵循下述原则： (1)浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动(蛇形流) 喷射和蠕动的产生：浇口的截面尺寸如果较小，正对着宽度和厚度较大的型腔，则高速熔体流经浇口时，由于受较高的切应力作用，将会产生喷射和蠕动等熔体破裂现象： 在塑件上形成波纹状痕迹； 在高速下喷出高度定向的细丝或断裂物，它们很快冷却变硬，与后来的塑料不能很好地熔合，而造成塑件的缺陷或表面疵瘢； 喷射还使型腔内的空气难以顺序排出，形成焦痕和空气泡。 克服上述缺陷的办法：加大浇口截面尺寸，改换浇口位置并采用冲击型浇口.,冲击型浇口浇口开设方位正对着型腔壁或粗大的型芯。这样，当高速料流进入型腔时，直接冲击在型腔壁或型芯上，从而降低了流速，改变了流向，可均匀地填充型腔，使熔体破裂现象消失。 图313中A为浇口位置，图(a)、(c)、(e)为非冲击型浇口，图(b )、(d)、(f)为冲击型浇口，后者对提高塑件质量、克服表面缺陷较好，但塑料流动能量损失较大。,(2)浇口位置应有利于流动、排气和补料, 浇口应选在制件壁厚较大处 当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，为减少流动阻力，保证压力有效地传递到塑件厚壁部位以减少缩孔，应把浇口开设在塑件截面最厚处，这样还有利于填充补料。 如塑件上有加强筋，则可利用加强筋作为流动通道以改善流动条件。,图314所示塑件： 图(a)的浇口位置，塑件因严重收缩而出现凹痕； 图(b)选在塑件厚壁处，可克服上述缺陷； 图(c)选用直接浇口则大大改善了填充条件，提高了塑件质量。,浇口位置应有利于排气,通常浇口位置应远离排气部位，否则进入型腔的塑料熔体会过早封闭排气系统致使型腔内气体不能顺利排出，影响塑件成型质量。 如图315(a)所示浇口的位置，充模时，熔体立即封闭模具分型面处的排气空隙，使型腔内气体无法排出，而在塑件顶部形成气泡； 改用图(b)所示位置，则克服了上述缺陷。,(3)浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止型芯变形,在保证良好充填条件的前提下，为减少流动能量的损失，应使塑料流程最短，料流变向最少。 图315(a)所示浇口位置，塑料流程长，流道曲折多，流动能量损失大，填充条件差。改用图315(b)所示形式和位置则可克服上述缺陷。 图316(b)、(c)所示为防止型芯变形的进料位置。对有细长型芯的塑件，浇口位置应避免偏心进料，防止料流冲击而使型芯变形、错位和折断。如图316(a)所示为单侧进料，易产生此缺陷。,(4)浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度,熔接痕熔体流在型腔中汇合时产生的接缝，其强度直接影响塑件的使用性能。 在流程不太长且无特殊需要时，最好不设多个浇口，否则将增加熔接痕的数量。 图317(a)中(A处为熔接痕)；对于轮辐式浇口可在熔接处外侧开冷料穴，使前锋冷料溢出，增加熔接强度，且消除熔接痕如图317(a) ； 图317(b)中，对底面积大而浅的壳体塑件，为兼顾减小内应力和翘曲变形可采用多点进料。,熔接痕方位 对熔接痕方位也应注意，如图318(a)所示为带圆孔的平板塑件，其左侧较合理，熔接痕(图中A处)短且在边上；右侧的熔接痕与小孔连成一线，使塑件强度大大削弱。 熔接痕强度 图318(b)所示为大型框架塑件，其左侧由于流程过长，使熔接处的料温过低而熔接不牢，且形成明显的熔接痕，而右侧增加了过渡浇口，虽然熔接痕数量有所增加，但缩短了流程，提高了料头温度，增加了熔接痕强度，且易于充满型腔。,(5)浇口位置应考虑取向作用对塑件性能的影响,大分子取向后，会产生各向异性，平行于取向方向，强度，垂直于取向方向，强度。 图3