模具浇注系统解析

浇注系统是指塑料熔体从注塑机射嘴出来后,到达模具型腔之前在模具中所流经的通道.浇注系统分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类.其作用是将熔体平稳地引进模具型腔.使塑料填满型腔每个角落.在塑料填充和凝固的过程中,能充分地将压力传递到型腔的各个部位.已获得组织致密,外形清晰,尺寸稳定的产品.

浇注系统一般由:主流道,分流道,浇口和冷料穴四部份组成

2.8.1主流道

主流道是指从注塑机喷嘴与模具接触部位起,到分流到为止的这一段流道.主流道的轴线位置与喷嘴轴线位置应一致.熔融塑料最先流经主流道,所以主流道的作用是负责将塑料输往分流道去.

主流道的轴线位置与注塑机喷嘴轴线位置一致,即主流道处于注塑机锁模力的中心位置上.一般设计中,均将主流道设在模具的中心位置,模腔内的塑料就以模具的中心进行对称平衡分布.

卧,立式注塑机使用的模具,其主流道垂直于水平分型面.主流道的断面形状多为圆形,当模具在卧,立式注塑机上使用时,为了便于取出主流道凝料,而将主流道设计为沿脱模方向的锥体结构.

由于主流道进口端受到喷嘴挤压并反复碰撞,主流道又是塑料熔体最先流经的流道,受高温料流强烈冲刷而磨损现象比较严重,因此,一般不将主流道直接开在母模板上,而是将其单独的设在一个衬套中,然后将衬套镶入模板内,此衬套称为浇口套.浇口套用强度及耐磨性好的材料制成.磨损后易更换.

主流道的设计事项:

(1) 主流道进口端与喷嘴头部接触处应做成球面凹坑,在塑料注射过程中,两者应严密地配合,否则造成溢胶.通常,主流道进口端凹坑的球面半径R要比喷嘴的球面半径r大1-2mm,凹入深度约5mm.为了弥补主流道与喷嘴的对中误差,主流道进口端的直径D应比喷嘴出口直径d大0.5-1mm.

(2) 主流道的锥角a一般取2°～6°,如果锥度过大,容易使熔体的流动产生涡流,导致制品内部产生

(3) 主流道表壁的表面粗糙度取Ra0.8～0.4

(4) 主流道出口端应与分流道之间呈圆滑过度,过度圆角R取1～3mm

(5) 浇口套与安装孔为过度配合.浇口套应选用优质钢材制作,热处理后硬度达到HRC53～57.

(6) 在模具结构允许的情况下,主流道应尽量短,一般小于60mm.过长则会影响塑料的充填.

(7) 对于小型模具可将浇口套与定位环设计成一个整体.但在大多数情况下是将浇口套与定位环分开来设计,然后固定在模板上

2.8.2分流道

分流道是主流道与浇口之间的通道,一般开设在分型面上,起分流和转向的作用,塑料通过主流道后便沿着各分流道流向各型腔.对于多型腔模具分流道是必不可少的,单型腔模具有时则可省去.

(1)分流道的截面形状:通常分流道的截面形状有圆形﹑矩形﹑梯形和U形.为了减少流道内的压力损失和传热损失,我们希望流道的截面积大,而表面积小(截面积大,在同样长度的流道内所容纳的塑料就越多,损失的压力就越少. 表面积越小,塑料与模壁接触的面积就越少,热量损失就越少).通过计算可知,在截面积相等的情况下,圆形截面的周长最短,正方形的周长最长.因此,分流道的截面形状通常选用圆形.但是对于圆形流道,两个半圆不易对准.所以从加工方便考虑,可采用梯形﹑U形和半圆形流道.

(2)分流道的尺寸:因为各种塑料的流动性各不相同,所以不同的塑料对分流道的尺寸要求也就不一样.对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件,可用下面的公式估算分流道的直径:

式中,m—流经分流道的塑料量(g

,L—分流道长度(mm

,D—分流道直径(mm

(3)分流道的布置:分流道的布置取决于型腔的布置,两者相互影响.塑料在充填时,若各型腔不是同时被充满,那么先充满的型腔浇口会先行凝固,等到各型腔都被充满时,才开始保压.,这时先充满的型腔浇口因凝固而很难进行牙实和保压.所以该型腔成型出来的塑件在尺寸﹑性能﹑外观以及形状上达不到指定的要求.在设计分流道时,我们要求各型腔同时被充满. 分流道的布置分平衡式和非平衡式两种,通常选用平衡式布置.

1平衡式布置:平衡式布置要求从主流道至各个型腔的分流道其长度﹑形状以及断面尺寸都相等,达到各个型腔同时均匀进胶,以保证各个型腔成型出来的塑件在强度﹑性能及质量上一致.

2非平衡式布置:对于非平衡式布置的分流道,为了达到各型腔同时被充满的目的,各型腔的浇口尺寸各不一样.

分流道截面大且流程短的中﹑小型模具,由于分流道内塑料熔体的温度和压力变化不大,此时,熔体首先到达离主流道较近的浇口,并开始进入型腔,但是由于这时分流道尚未充满,分流道对熔体的阻力比浇口给熔体的阻力小得多,所以熔体继续充满分流道,而离主流道较近的浇口处熔体开始凝固.当分流道被充满,熔体压力升高后,熔体首先进入离主流道较远的型腔,然后再返回来依次冲开凝固时间较短的浇口,并将塑料充满型腔.

由此可知,为了使各型腔同时被充满,应将远离主流道的浇口做的小一些,而离主流道较近的浇口应做的大一些.

对分流道比较细长的模具,温度和压力降会使远离主流道的浇口难以充填,此时应将远离主流道的浇口做得大些,而靠近主流道的浇口做小些.

(4)分流道与浇口的连接:分流道与浇口的连接处应采用圆弧过渡.有利于塑料熔体的流动和充填.

2.8.3浇口的设计

浇口昰连接分流道与型腔之间的一段细小通道.浇口的位置﹑形状和尺寸对塑件的质量有很大的影响.浇口的理想尺寸很难用公式计算,根据经验,一般浇口的截面积为分流道截面积的3%～9%.截面形状常为矩形或圆形,浇口长度为0.5～2mm,表面粗糙度Ra不低于0.4um.

在设计浇口时,一般选用较小的浇口,它可以增加物料的充填速度,产生摩擦热或增大剪切速率来提高流动性,控制浇口的封闭时间,降低模塑周期,较小的浇口也易于与塑件断离.但是过小的浇口会造成太大的流动阻力,延长进胶时间,一些高粘度和对剪切速率不敏感的塑料,就不易采用小的浇口尺寸.

浇口的类型及特点:注塑模具浇口的类型很多,常见的浇口有:直接浇口,侧浇口(边缘浇口),盘形浇口,点浇口,潜伏式浇口(隧道浇口),耳式浇口(凸片浇口),扇形浇口, 重迭浇口.

下面对常见的浇口做一些简介:

2.8.4浇口的位置选择:

浇口设计的适当可以均匀迅速、单一方向地将塑料传给型腔,浇口应该设计在非功能区,非外观区.并且设置在塑件的最大肉厚部位,让塑料从厚区流向薄区,有助于获得良好的流动路径和保压路径.

将浇口位置设置在塑件中央,可以使熔胶流动到塑件的各个极端位置都有相同的流动长度.

浇口的位置必须有利于排气，否则将会造成短射、烧焦等缺陷.

浇口位置与尺寸的设计也应该要避免喷射现象,对于较小的浇口,高速的塑料通过浇口时,由于受到很大的剪切应力,会产生喷射或蛇形流等熔体破裂的现象,熔体喷射所形成的细丝和熔体破裂所产生的碎片会很快冷却固化,使其不能很好的与后面进来的熔体熔合,造成塑件表面缺陷.克服的方法是:加大浇口或者改善浇口位置使熔胶冲击模壁或较粗大的入子,利用折流来降低熔体流速.

对称的塑件应使用对称的浇口,以维持对称性.假如流动路径不对称,会使塑件的部份区域先完成充填、保压、冷却,最后造成不均匀的收缩和翘曲.

制品最厚的部分往往是最后凝固的地方﹐会出现较大的收缩﹐为了补缩﹐浇口应设在附近.

2.8.5冷料穴:

由于注射成型呈周期性进行,从完成一模注射到再进行下一次注射的间歇时间里,喷嘴口部塑料与空气接触易形成冷料头,为了防止注射时冷料头阻塞浇口或注入型腔而影响制品成型质量,一般在主流道末端设置冷料穴,以装纳冷料头.

典型的冷料穴直径应于主流道的最大直径相等.深度则是该直径的1～1.5倍.

主流道末端冷料穴的结构常常与拉料形式相结合,有利于塑件成型后留在公模侧.

冷料穴一般设在主流道的末端,在公模一侧.当分流道较长时,在分流道的末端也应开设冷料穴.

流道系统也应每90°配备冷料穴,延长流道至少其直径的1～1.5倍.如下图所示: