注射模具浇注系统设计.ppt

04:42,注射模具的浇注系统是指从注射机喷嘴出口起到模具型腔入口止的塑料熔体流动通道。 1 浇注系统的组成（feed system） 普通浇注系统一般有主通道、分流道、浇口、冷料穴和排气槽或溢流槽等部分组成，如图4-1所示。,浇注系统概述,04:42,（1）主流道（sprue） 是连接注射机喷嘴与模具分流道之间的一段圆锥形通道，其作用是将塑料熔体从注射机喷嘴引入模具。（引料入模） （2）分流道（runner） 是主流道与浇口之间的料流通道。在多型腔或单型腔多浇口模具中，分流道是将来自主流道的熔体均匀的分配至各型腔或同一型腔的各部位，并对熔体进行分流和转向。按模具类型的不同，分流道可分为一级或多级，有的模具没有分流道。 （3）浇口（gate） 分流道与型腔之间的一段截面狭小、长度很短的料流通道。熔体进入型腔的入口。是整个浇注系统的关键部分。,04:42,（4）冷料穴（cold-slug well） 一般位于主流道末端分型面动模一侧，分流道较长时，在其末端也设有冷料穴。冷料穴主要用于收集喷嘴前端和熔体流动前锋的冷料，避免冷料进入型腔对塑件质量造成影响。有时，在型腔最后充满部位，为避免熔接缝对制品质量的影响，也设置冷料穴，制品成形后切除。 2 浇注系统的功用 浇注系统是用于将注射机料筒中塑化好的塑料熔体经喷嘴平稳的引入到模具型腔各部位，同时将注射压力和保压力均匀的传递到型腔各处，以获得外观清晰，内在质量优良的塑件。 作用： 1输送熔体； 2传递压力。,04:42,主流道的设计,主流道是熔融塑料由注射机喷嘴喷出时最先经过的部位，与注射机喷嘴同轴。因之与熔融塑料、注射机喷嘴反复接触、碰撞，一般不直接开设在定模上，而是制成可拆卸的浇口套，用螺钉或配合形式固定在定模板上 ，主流道的基本结构和安装形式如图4-2。,04:42,一、主流道设计要点,采用=36的圆锥孔以便取出浇口凝料（锥角太大注射速度缓慢，形成涡流）;锥孔内壁粗糙Ra=0.63m; 锥孔大端有12的过渡圆角（减小料流转向时的流动阻力） 当与注射区直接接触时，出料端端面直径D尽量小（太大，型腔内部反压力太大，弹出） 浇口套的凹球面与注射机喷嘴头的凸球面吻合：Sr=SR+（0.51）mm（SR注射机喷嘴头半径）； d=d1+(0.51)mm（d1注射机喷嘴头内径）端面凹球面深度L2=35 mm 定位环外径D1与注射机的定位孔间隙配合;定位环厚度 L1= 510mm 浇口套端面与定模相配合部分的平面高度一致 浇口套长度L尽量短(L太大，压力损失太大，物料降温过大) 。 浇口套材质为T8A淬硬处理,硬度应小于注射机喷嘴硬度,04:42,注射模分流道的设计,分流道是主流道与浇口的中间连接部分，其作用是熔料分流和转换方向。 一、分流道的设计要点 截面积：满足注射工艺的条件下尽量小 分布：紧凑、对称，尽量缩小成型区域总面积 形状：截面积与周长之比尽量大 长度：尽量短；各型腔的分流道长度尽量相等 转向：次数尽量少且圆角过渡 内表面粗糙度：不必很光以使料流外层形成一层冷却皮层保温。Ra1.6um 凝料脱出：当分流道在定模侧或较长时应设拉料杆 如图4-5 其他：应考虑冷却系统的方式和布局,04:42,分流道对熔体流动的阻力要小，在保证熔体顺利充模要求的前提下，分流道的截面积与长度尽量取小值。分流道转折处应有圆角过渡，表面粗糙度Ra = 1.6 0.8为宜。（增大外层流动阻力，避免熔体流动时产生表面滑移，使中心层有较高的剪切速率）。 分流道较长时，在其末端应开设冷料穴，如图15所示。,04:42,二、分流道的截面形状 （1）分流道的主要截面形状：,圆形截面 分流道效率最高；根据塑件实际情况分流道直径D可在48mm内最好。制造麻烦，将分流道分设在模板两侧，对合时产生错口现象。 半圆形截面 效率比圆形差，加工起来简单 梯形截面 加工起来较为简单，截面也利于物料的流动，最常用。D在48mm选择。 扁形截面（扁梯形） 扁形截面的分流道的流动情况变差，但分流道冷却却比以上形状好很多。宽度和深度根据实际需要来定。,04:42,（2）分流道的断面形状选择 据理论分析可知，等断面积条件下，正方形的周长最长，圆形最短，其它形状介于两者之间。据此 从增加传热面积考虑，热固性塑料模具的分流道最好采用正方形，可提高传热面积。但流道凝料不易脱模。 从减少散热面积考虑，热塑性塑料模具最好选用圆形截面分流道，可减少热量损失。 从降低压力损失考率，同等截面积时，圆形截面的周边最短，其熔体流动阻力较小，压力损失就小。 分流道的截面形状如图14所示。,04:42,三、分流道的布局形式 分流道的布局取决于型腔的布局，两者应统一协调，相互制约。 分流道和型腔的分布有两种布局方式：（1）平衡式布局；（2）非平衡式布局。两种方式各有特点，因此在实践中都广泛应用。 （1）平衡式分布的特点是:从主流道到各个型腔的分流道，其长度、截面尺寸及其形状都完全相同，以保证各个型腔同时均衡进料，同时注射完毕。即保证各型腔的熔体温度、压力、充模时间都相等。,分流道无冷料穴,有冷料穴，合理,04:42,平衡式分流道,04:42,平衡式分流道（Balanced） （最常用）,04:42,（2）非平衡式分流道（non-Balanced） 非平衡式布局的主要特点是，主流道至各型腔的分流道长度及熔体流程各不相同。致使各型腔的熔体充模时间不同，温度分布与压力传递不同，塑件质量不一致。,04:42,实际生产中有时将不同尺寸大小的塑件放在同一模具中成形，如图10所示。这对保证塑件质量是不利的。应尽量避免这种设计。,04:42,（3）单腔分流道,在单腔模具中，如果塑件在分型面上的投影面积是连续的，可以采用中心进料的浇注方式，即不设置分流道，凝料从主流道流经浇口直接进入型腔。,塑件在外形之间有一个足够大的空心空间,04:42,浇口是主流道、分流道与型腔之间的连接部分，即浇注系统的终端，对保证塑件质量具有重要作用。 两个功能： 对塑料熔体进入型腔起着控制作用，使熔融塑料以最快的速度进入并充满型腔，并在保压过程中进行补料以弥补由于塑件收缩而留出的空间。 当注射压力（保压压力）撤消后，封闭型腔，使型腔内尚未冷却固化的塑料熔体不致发生倒流（浇口截面积很小，冷却速度大于塑件的冷却速度）。 1）浇口的种类及适用场合 浇口的类型有十几种，各类浇口都有其适用的场合。这里介绍常用的几种类型。,注射模具浇口的设计,04:42,一、浇口的基本类型 （1） 直浇口（direct gate /sprue gate） 又称主流道型浇口，非限制性浇口； 主流道直接进料，浇口尺寸较大，压力及热量损失较小。流程短，利于补缩。成型效果好。只能用于成形单型腔模具。适用于大型桶、盆、箱、TV后壳等类塑件。如图17所示。多用于热敏性及高粘度塑料。,图17 直接浇口,04:42,为了防止冷料注入型腔，在不影响塑件使用的前提下，设置不明显冷料穴； D小于等于2t，防止主流道冷却时间过长，影响注射效率。,优点： 浇口截面积大，流动阻力小，用于成型深腔塑件、壁厚塑件等高黏度流动性差的壳类塑件。 模具结构简单紧凑，流动渠道短，便于加工。 保压补缩作用强，易于完整成型。 有利于排气及消除熔接痕。,缺点： 除去浇口凝料比较困难，塑件上有明显痕迹。 浇口附近熔料冷却慢，延长注射周期，影响成型效率。 容易产生内应力，引起塑件变形，或产生气泡、开裂、缩孔等缺陷。 只适用于单腔模具。,04:42,（2）盘形浇口 直接浇口的变通形式，它具有直接浇口结构简单、流动渠道短等特点。特别是它对主流道经过限制后以圆盘壮的浇口形式进入型腔，可使进料均匀，在整个圆周上进料的流速大致相同，空气也容易排出，同时避免了熔接痕的产生，同时浇口凝料容易消除。 其缺点是：盘形浇口与型腔形成密封的空间，在塑件脱模时，内部会形成真空状态，阻碍脱模，甚至会引起塑件变形损坏，因此必须设置进气杆或进气槽等进气通道。,04:42,（3）分流式浇口 与盘形浇口相似，由于动模型芯头部设有一圆锥体，起分流作用，如图4-19 特点： 与盘形浇口相似，由于圆锥的分流作用，使流道的拐角变小，从而料流更加顺畅。 分流锥除起分流作用外，还是塑件内孔的型芯。 型芯的直面要高出塑件0.51mm，保证内孔的完整性。,04:42,（4）轮辐式浇口 盘形浇口的变异，它是将盘形浇口的整个圆周改为轮辐式几小段圆弧形进料。 浇口较小，易于消除浇口凝料。克服脱模难问题。 缺点：由于注射时是几处进料，易产生几条拼合缝。,04:42,（5）爪形浇口 它是分流浇口和轮辐式浇口的变异形式。 它在型芯头部的圆锥体上或者主流道的内壁上均匀的开设几处浇口。具有分流浇口和轮辐式浇口的共有特点。 它的结构特点是：型芯的顶端圆锥体深入定模内，起对中定位作用，容易保证塑件内孔与外形的同心度要求。适用于内孔较小或有同心度要求的管状塑件。 容易产生拼合缝的问题。,盘形浇口、分流式浇口、轮辐式浇口和爪形浇口的共同特点是利用 塑件固有的内孔，从中心进料的，所以有时候统称为中心浇口。,04:42,图19 点浇口的结构,采用点浇口时应注意的问题： 尽量缩短浇口长度以减少压力损失 必须采用三板式模具结构以自动拉断浇口凝料 图4-23 不宜成型平薄塑件及不允许有变形的塑件 成型大型制品时采用多点进料形式 图4-24 可局部加大浇口对面塑件壁厚并使之呈圆弧过渡以避免变形或开裂图4-25,04:42,在成型大型制品时，采用单个的点浇口，由于流程过长，会造成熔接处料温过低，熔接不牢，形成明显的熔接痕，影响塑件的强度。同时，由于料温的差异过大，会引起塑件的变形。采用图4-24的多点进料的形式，即可弥补以上的不足。,04:42,点浇口具有如下优点： 模具设计时，对浇口位置的限制较少，可较自由地选择进料部位。 浇口尺寸小，熔体通过浇口时流速增 加，产生摩擦热使熔体温度升高，粘度降低，有利于充模。 塑件内应力小，尤其浇口附近。 浇口痕迹小，不需修整，不影响塑件外观 浇口小冻结快，缩短成型周期，提高生产效率。 既可用于单型腔模具，也可用于多型腔模具。多型腔模具中，点浇口能均衡各型腔的进料速度。 点浇口模具，开模时可将浇口自动拉断并与塑件分离，不需人工切断。易于实现自动化生产。,点浇口缺点是： 不适用于粘度较高（PSU、PC、HPVC 等）和粘度对剪切速率变化不敏感的塑料。 需用较高的注射压力。因充模阻力大，压力损失多。 不适用于厚壁塑件成型，延长充模时间。浇口凝固快，不利于保压补缩。 点浇口模具需两个以上的分型面，模具结构复杂，制造成本高。,04:42,（7）侧浇口（side gate， edge gate） 如图18，侧浇口是从塑件一侧边缘进料，开设在主分型面上。浇口截面多用矩形或梯形。浇口加工方便，能比较准确的控制尺寸；浇口去除方便，塑件上痕迹小。适用多种塑料及各种制品的单或多型腔模具。侧浇口的应用如图18所示。,图18 侧浇口的结构形式,04:42,其特点： 截面扁平，冷却时间短，生产效率较高 易去除浇注凝料而不影响塑件外观 可据塑件形状特点灵活多样选择浇口位置 因截面小，熔料受挤压和剪切改善流动状况，便于成型和保证制品质量 易加工，易调整尺寸使各型腔浇注平衡 适用于一模多腔模具，提高生产效率 应注意的问题 压力损失大，需用较大的注射压力或缩短浇口长度 浇口位置的选择和排气措施应尽量避免熔接痕、缩孔、气泡等缺陷,04:42,（a）侧面开的侧浇口，注射时浇口处有较大的内应力可能出现塑料强度和变形的薄弱区，同时必然产生弯曲变形 （b）侧浇口从端面进料，弯曲减少，但浇口宽度窄小，塑件易产生流动痕迹或产生气泡等不良现象。 （c）端面开三个侧浇口，流动痕迹改善 （d）采用平缝式浇口，比较理想；但为了清除浇口凝料和减少浇口痕迹，应将浇口厚度做得薄一些。,04:42,（9）潜伏式浇口（tunnel gate ，submarine gate）,又称隧道式或剪切浇口，因浇口与塑件分离是受到剪切作用。潜伏浇口可看作是点浇口的变异形式，不但具有点浇口的全部优点，而且模具结构简单，不需复杂的三板式结构。潜伏式浇口的基本结构如图20所示。,图20 潜伏式浇口的结构,04:42,潜伏式浇口的特点： 位置选择范围广。可选择塑件的外表面、侧表面，又可是端面、背面。 开模时即实现自动切断浇口凝料，并提高注射效率。易实现自动化 点浇口必须加以模板二次开模才能取出凝料。潜伏式浇口只用二板式一次开模即可，结构简单，造价低。 专用的铣切工具，加工方便 潜伏式浇口的几种结构形式如下几种： （1）拉切式浇口 （2）推切式浇口 （3）复式浇口,04:42,分流道设在主分型面上，浇口潜入型腔板一侧，斜向进入型腔，也就是说，浇口是 在塑件外表面进料的。 拉切式潜伏浇口凝料的切削过程是：开模时，模具从主分型面分型，塑件留在动模 一侧逐渐后移。在钩料杆的作用下，分流道和浇口凝料被迫随动模后移，这时，浇 口前端的椭圆孔起刀刃的作用，将浇口凝料剪断，浇口又迫使凝料产生弹性变形， 与分流道和塑件一起被拉出定模，如图（b）所示；顶出过程中顶杆和钩料杆同时将 业已分离的浇口凝料与塑件一起顶出，如（c）所示。,04:42,推切式潜伏浇口是将浇口放在动模的一侧，如（a）；它是在开模塑体脱离型腔后，在顶杆顶出塑件的同时，分流道钩料杆在顶出力的作用下强行将浇口凝料推断顶出。 （b）在塑件上不影响使用的地方设置护耳，且在护耳上采用潜伏式浇口； （c）另一种形式是将浇口安置在止转推杆上，即在推杆的顶部侧面锉一个长度适宜、2mm深的辅助浇道，底部与潜伏式浇口相通。,04:42,04:42,二、浇口的设置原则,1.,不影响制件的外观,04:42,2.浇口不影响使用性能,04:42,3.在保证塑件填充良好的基础上，应使熔料流程最短，料流变向最少，减少压力损失,04:42,4.应尽量避免熔接痕,04:42,5. 减少塑件变形,04:42,6.将浇口设在便于熔料流动的方向进料,04:42,7.当塑件壁厚不均匀时，避免喷射现象，浇口位置应选择在壁厚处，有利于填料和补充,8.浇口与分流道的连接处应采用圆弧或斜面相接,04:42,9.浇口的选择应有利于排气,10.浇口应便于清除凝料,11.浇口初始尺寸应选择较小的尺寸,04:42,实例分析,04:42,04:42,04:42,强度影响很大,强度影响较小,04:42,04:42,04:42,04:42,冷料穴和钩料脱模装置,04:42,顶杆式,04:42,推板式,04:42,思考题：此装置为什么不能使用Z形顶杆？,04:42,排气装置和引气装置,气体来自哪儿？,04:42,气体的来源: 浇注系统和型腔中原有的空气； 塑料中的水分在注射温度下蒸发的水蒸气； 塑料熔体受热分解产生的挥发气体； 熔体中某些添加剂的挥发和化学反应生成气体。,04:42,排气装置设置要点：,(1)保证迅速、有序、通畅，排气速度应与注射速度相适应。 (2) 排气槽设在塑料流末端。 (3) 应设在主分型面凹模一侧：便于加工和修整。若产生气体起边，容易脱模和去除。 (4) 尽量设在塑件较厚的部位。 (5) 设在便于清理的位置以免积存冷料 (6) 排气方向应避开操作区，以防高温熔料溅出伤人。 (7) 其深度与塑料流动性及注射压力、温度有关。,04:42,排气装置形式：,04:42,思考题：此引气装置的工作原理？,