注塑模具设计(高校教师资格证考试).ppt

Page 1第四章第四章 第四节第四节 浇注系统的设计浇注系统的设计一、浇注系统设计原则二、流道设计三、浇口设计Page 246123II局部放大图4-1 浇注系统的组成1-主 流 道 ；2-一 级 分 流 道 ；3-拉 料 槽 兼 冷 料 井4-冷料井；5-二级分流道；6 浇口5一、浇注系统设计原则4.4.1 浇注系统的组成 模具的浇注系统是指模具中 从注塑机喷嘴开始到型腔入 口为止的流动动通道，它可分 为普通流道浇注系统和无流道 浇注系统两大类型。普通流道 浇注系统包括主流道、分流道、冷料井和浇口组成。如图4-1所示。Page 34.4.2浇注系统设计原则1）结合型腔的排位2)浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出3)注系统应能捕集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响塑件质量4）热量损失和压力损失要小5）防止制品出现缺陷6）浇口的设置力求获得最好的制品外观质量7）浇口应设置在较隐蔽的位置，且方便去除，确保浇口位置不影响外观及与周围零件发生干涉8）考虑在注塑时是否能自动操作9）考虑制品的后续工序，如在加工、装配及管理上的需求Page 4图 4-2 喷嘴与浇口套装配关系SR1DSR2d浇口套注塑机喷嘴二、流道的设计1主流道的设计(1)定义：主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先经过它。一般地，要求主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。(2)设计原则：热塑性塑料的主流道，一般由浇口套构成，它可分为两类：两板模浇口套和三板模浇口套。喷嘴与浇口套装配关系 参照图4-2，无论是哪一种浇口套，为了保证主流道内的凝料可顺利脱出,应满足:D=d+(0.5 1)mm (1)R1=R2+(1 2)mm (2)Page 52冷料井的设计 (1)定义及作用：冷料井是为除去因喷嘴与低温模具接触而在料流前锋产生的冷料进入型腔而设置。它一般设置在主流道的末端，分流道较长时，分流道的末端也应设冷料井。(2)设计原则：一般情况下，主流道冷料井圆柱体的直径为6 12mm，其深度为6 10mm。对于大型制品，冷料井的尺寸可适当加大。对于分流道冷料井，其长度为(1 1.5)倍的流道直径。(3)分类：a.底部带顶杆的冷料井HdHdH1d图 4-3 底部带顶杆的冷料井DDPage 6表表4-1 树脂的延伸率树脂的延伸率(%)树脂Psasabspcpapomldpehdperpvcspvcpp1 0.5 11.5122531102根据塑料不同的延伸率选用不同深度的倒扣。若满足：(D-d)/D 1，则表示冷料井可强行脱出。其中1是塑料的延伸率。由于第一种加工方便，故常采用。Z形拉料杆不宜多个同时使用，否则不易从拉料杆上脱落浇注系统。如需使用多个Z形拉料杆，应确保缺口的朝向一致。但对于在脱模时无法作横向移动的制品，应采用第二种和第三种拉料杆。Page 7b.分流道冷料井 一般采用图4-6中所示的两种形式：图a所示的将冷料井做在后模的深度方向；图b所示的将分流道在分型面上延伸成为冷料井。有关尺寸可参考图4-6。1122DH=(11.5)DDDL=(11.5)D图4-6 分流道冷料井1-主流道 2-分流道冷料井Page 82分流道的设计熔融塑料沿分流道流动时，要求它尽快的充满型腔，流动中温度降尽可能小，流动阻力尽可能低。同时，应能将塑料熔体均衡地分配到各个型腔。所以，在流道设计时，应考虑：(1)流道截面形状的选用 较大的截面面积，有利于减少流道的流动阻力；较小的截面周长，有利于减少熔融塑料的热量散失。我们称周长与截面面积的比值为比表面积(即流道表面积与其体积的比值)，用它来衡量流道的流动效率。即比表面积越小，流动效率越高。Page 9表4-2 不同截面形状分流道的流动效率及散热性能Page 10(2)分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸应根据胶件的大小、壁厚、形状与所用塑料的工艺性能、注射速率及分流道的长度等因素来确定。对于我们现在常见(2.03.0)mm壁厚,采用的圆形分流道的直径一般在3.57.0mm之间变动，对于流动性能好的塑料，比如：PE、PA、PP等，当分流道很短时，可小到2.5mm。对于流动性能差的塑料，比如：HPVC、PC、PMMA等，分流道较长时，直径可1013mm。实验证明，对于多数塑料，分流道直径在56mm以下时，对流动影响最大。但在8.0mm以上时，再增大其直径，对改善流动的影响已经很小了。一般说来，为了减少流道的阻力以及实现正常的保压，要求：a.在流道不分支时，截面面积不应有很大的突变；b.流道中的最小横断面面积大于浇口处的最小截面面积。Page 11对于在图4-7的a图中，H D1 D2 D3；d1大于浇口最小截面,一般取(1.52.0)mm，h=d1，锥度及一般取23，应尽可能大。为了减少拉料杆对流道的阻力，应将流道在拉料位置扩大，如图4-7c所示；或将拉料位置做在流道推板上，如图4-7d 所。在图4-7的b 图中，H D1，锥度及一般取23，锥形流道的交接处尺寸相差0.51.0mm，对拉料位置的要求与图4-7a 相同。D3=D2-(0.51.0)D1D2R1R2 d1R3HhD3R1HD2图4-7 三板模流道结构及尺寸D1Page 12一模多腔流道的平衡：平衡式浇注系统和非平衡式浇注系统 对于一模多腔的模具，优先考虑按平衡式流道布置如图4-8所示，建议采用(b)平衡式流道来布置浇口，有利于各型腔的平衡充填。平衡式的浇注系统的特点是，从分流道到浇口及型腔，其形状、长度尺寸、圆角、模壁的冷却条件等都相同，因此熔体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔，从而可以获得尺寸相同、物理性能良好的制品 图4-8Page 13非平衡式浇注系统：各个型腔的尺寸和形状相同，只是型腔距主流道的距离不同而使得浇注系统不平衡 Page 144.3 浇口设计 4.3.1 浇口的类型浇口的作用 熔体充模后，浇口处首先凝固，可防止注射机螺杆（或柱塞）抽回时熔体向分流道回流。熔体在流经狭窄的浇口时产生摩擦热，使熔体升温，有助于充模。易于切除浇口尾料，二次加工方便。对于多型腔模具，浇口能用来平衡进料，对于多浇口单型腔模具，浇口不仅可以用来平衡进料，还可以用来控制熔合纹在制品中的位置。1.直接式浇口优点：(1)压力损失小；(2)制作简单。缺点：(1)浇口附近应力较大；(2)需人工剪除浇口(流道)；(3)表面会留下明显浇口疤痕。应用：(1)可用于大而深的桶形胶件，对于浅平的胶件，由于收缩及应力的原因，容易产生翘曲变形。(2)对于外观不允许浇口痕迹的胶件，可将浇口设于胶件内表面，如图4-9c所示。这种设计方式，开模后胶件留于前模，利用二次顶出机构(图中未示出)将胶件顶出。a b c 图 4 9 直接式浇口Page 154.3.2.侧浇口 优点:1.)形状简单，加工方便，2.)去处浇口较容易。缺点:1.)胶件与浇口不能自行分离，2.)胶件易留下浇口痕迹。参数:1.)浇口宽度W为(1.55.0)mm，一般取W=2H。大胶件、透明胶件可酌情加大 2.)深度H为(0.51.5)mm。具体来说，对于常见的ABS、HIPS，常取H=(0.40.6),其中为胶件基本壁厚；对于流动性能较差的PC、PMMA，取 H=(0.60.8)；对于POM、PA来说，这些材料流道性能好，但 凝固速率也很快，收缩率较大，为了保证胶件获得充分的保压，防止出现缩痕、皱纹等缺陷，建议浇口深度H=(0.60.8)；对于PE、PP等材料来说，且小浇口有利于熔体剪切变稀而降低粘度，浇口深度H=(0.4 0.5)。应用：1.)适用于各种形状的胶件，但对于细而长的桶形胶件不以采用。HLW图 4-10 侧浇口 Page 163.搭接式浇口优点：1.)它是侧浇口的演变形式，具有侧浇口的各种优点；2.)是典型的冲击型浇口，可有效的防止塑料熔体的 喷射流动。缺点：1.)不能实现浇口和胶件的自行分离；2.)容易留下明显的浇口疤痕。参数：可参照侧浇口的参数来选用。应用：适用于有表面质量要求的平板形胶件 LHW图 4-11 搭接式浇口Page 174.针点浇口优点：1.)浇口位置选择自由度大，2.)浇口能与胶件自行分离，3.)浇口痕迹小，4.)浇口位置附近应力小。缺点：1.)注射压力较大，2.)一般须采用三板模结构,结构较复杂。参数：1.)浇口直径d一般为(0.81.5)mm，2.)浇口长度L为(0.81.2)mm。3.)为了便于浇口齐根拉断，应该给浇口做一 锥度，大小1520左右；浇口与流道相 接处圆弧R1连接，使针点浇口拉断时不致损伤 胶件，R2为(1.52.0)mm，R3为(2.53.0)mm，深度h=(0.60.8)mm应用：常应用于较大的面、底壳，合理地分配浇口有助于减少流动路径的长度，获得较理想的熔接痕分布；也可用于长桶形的胶件，以改善排气。图 4-12 针点浇口 R1R2R3dLhPage 185.扇形浇口优点：1.)熔融塑料流经浇口时，在横向得到 更加均匀的分配，降低胶件应力；2.)减少空气进入型腔的可能，避免产生银丝、气泡等缺陷。缺点：1.)浇口与胶件不能自行分离，2.)胶件边缘有较长的浇口痕迹，须用工具才能 将浇口加工平整。参数：1.)常用尺寸深H为(0.251.60)mm，2.)宽W为8.00mm至浇口侧型腔宽度的1/4。3.)浇口的横断面积不应大与分流道的横断面积。应用：常用来成型宽度较大的薄片状胶件，流动性能较差的、透明胶件。比如 PC、PMMA等。HWL图4-13扇形浇口Page 196.潜伏式浇口优点：1.)浇口位置的选择较灵活；2.)浇口可与胶件自行分离；3.)浇口痕迹小；4.)两板模、三板模都可采用。缺点：1.)浇口位置容易拖胶粉；2.)入水位置容易产生烘印；3.)需人工剪除胶片；4.)从浇口位置到型腔压力损失较大。参数：1.)浇口直径d为0.81.5mm，2.)进胶方向与铅直方向的夹角为3050之间，3.)鸡嘴的锥度为1525之间。4.)与前模型腔的距离A为(1.02.0)mm。应用：适用于外观不允许露出浇口痕迹的胶件。对于一模多腔的胶件，应保证各腔从浇口到型腔的阻力尽可能相近，避免出现滞流，以获得较好的流动平衡。dH图 4-14 潜伏式浇口APage 207.牛角浇口 优点：1.)浇口和胶件可自动分离；2.)无需对浇口位置进行另外处理：3.)不会在胶件的外观面产生浇口痕迹。缺点：1.)可能在表面出现烘印；2.)加工较复杂；3.)设计不合理容易折断而堵塞浇口。参数：1.)浇口入水端直径d为(0.81.2)mm，长(1.01.2)mm；2.)A值为 2.5D 左右；3.)2.5min*是指从大端0.8D 逐渐过渡到小端2.5。应用：常用于ABS、HIPS。不适用于POM、PBT等结晶材料，也不适用于PC、PMMA等刚性好的材料，防止弧形流道被折断而堵塞浇口。AD0.8D图 4-15 牛角浇口2.5min*dPage 218.护耳式浇口优点：有助于改善浇口附近的气纹。缺点：(1)需人工剪切浇口；(2)胶件边缘留下明显浇口痕迹。参数：(1)护耳长度A=(1015)mm，宽度B=A/2，厚度为进 口处型腔断面壁厚的7/8；浇口宽W为(1.63.5)mm，深度H为(1/22/3)的护耳厚度，浇口长(1.02.0)mm。应用：常用于PC、PMMA等高透明度的塑料制成的平板形胶件。ABL图 4-16护耳式浇口HWPage 22浇口位置 尽量缩短流动距离 浇口应开设在制品壁最厚处 尽量减少或避免熔接纹 应有利于型腔中气体的排除 避免在承受弯曲或冲击载荷的部位设置。浇口应开设在不影响型芯稳定性的部位 浇口应开设在不影响制品外观的部位。浇口的设置应避免熔体断裂 Page 23案例练习（一）产品制件技术要求概要：1 材料：ABS；2 材料收缩率：0.5%；3 技术要求：表面光洁无毛刺、无缩痕,浇口不允许设在产品外表面；Page 24解决方案