注射模的热流道技术

封面设计：陈 沛 责任印制：洪汉军 北京瑞德印刷有限公司印刷 ２ ０ ０ ６年 １月第 １版第 １次印刷
１ ０ ０ ０ ｍ ｍ× １ ４ ０ ０ ｍ ｍＢ ５ ·７ ６ ２ ５印张·２ ９ ４千字 ００ ０ １ － ４０ ０ ０册 定价：２ ５ ０ ０元
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的冲撞和挤压；而且它的里 侧 端 面 承 受 熔 体 高 压。 如 图 １ ３ ｂ所 示 衬 套， 需 要 有
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注射后，为减少注射机喷嘴传热给冷却中的模具，后移注射座将喷嘴撤离模具一
注射模的热流道技术 ４ 分流道是主流道末端至浇口的整个通道。分流道的功能是将熔体过渡传输和 转向。单型腔模具中分流道是为了缩短流程。多型腔注射模中分流道是为了分配 物料，通常由一级分流道和二级分流道，甚至多级分流道组成。 对于分流道的截面形状，在冷流道系统中常用梯形。因为只需在一块模板上 加工，而且脱模 方 便。 Ｕ 形 截 面 与 其 类 似， 也 需 专 用 刀 具 加 工。 在 热 流 道 系 统 中，分流道的截面常用圆形。圆截面与其表面之比最小，有最大的流通截面，压 力传递好，保温效率高。圆截面流道用在冷流道系统的模具上，需在流道分型面 上脱模，必须加工在两块模板上。 分流道截面大小和流道的布置长度，受到浇注系统压力损失和注射机注射能 力的制约。较小的流道截面能减少 浇 注 系 统 用 料， 但 会 增 加 流 道 中 的 压 力 损 失。 注射到型腔的熔料因压力过低而达不到所需的充模速率，将影响制件质量，甚至 使型腔不能充满。对于流道系统，主流道、分流道和浇口通道的压力损失限制在 ３ ５ ＭＰ ａ 以下。流道尺寸的理论计算能得到流道的最佳尺寸，保证熔体有适当的流 动速率和恰当的压力损失。电子计算机流动充模模拟也能实现浇注系统的优化设 计。 冷流道系统的凝料， 经 粉 碎 和 塑 化 后 再 注 射 制 件。 但 此 回 头 料 的 比 例 须 限 制，它会降低制品的物理质量。热流道圆截面的尺寸愈大，会使流道中保温停留 的塑料熔体量增加。在高温下受热时间过长，会使材料降解，也会引起制品的质 量下降。特别是热敏性的塑料品种，如 Ｐ Ｖ Ｃ和 Ｐ Ｏ Ｍ 等，最为明显。 ４ 浇口 浇口是分流道末端与模腔入口之间，狭窄且短小的一段通道。它的功能是使 塑料熔体加快流速注入型腔内，有序地填满型腔，且对补缩有控制作用。浇口是 塑料熔体进入型腔的阀门，对塑料制品质量有决定性的影响，因而浇口类型与尺 常用的浇口有十多种，这里介绍三种典型的浇口类型，即直接浇口、侧浇口 直接浇口也称为主流道型浇口或中心浇口，简称直浇口。直接浇口的优点甚 多。注射时以等流程充模，浇注系统流程短，压力损失和热量损失小，且有利于 补缩和排气。因此，注塑件外表无可见的熔合缝，而且浇注系统凝料少。直接浇 口常被用来注射大型厚壁长流程制品，及一些高黏度的塑料。 图１ ４所示为直接浇口的设计，可参考前主流道的结构与尺寸。直接浇口与 熔体流动摩擦剧增，产生暗斑和暗纹；如果直径太大，则冷却时间过长，流道凝 料多，易产生缩孔。 直接浇口的缺点是 注 塑 件 上 残 留 痕 迹 过 大， 切 除 困 难， 如 图 １ ４ ａ所 示。 可 塑料件连接处的直径约为塑料件厚度的两倍或略大些。若此处直径不够大，会使 寸、浇口位置与数量是浇注系统设计的关键。
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图１ ２ 冷流道系统的组成
１ —主流道 ２ —分流道 ３ —浇口 ４ —注塑件
２ ． 主流道 经过的通道，且与注塑机喷嘴在同一轴线。
主流道是指从注射机喷嘴出口到分流道入口的一段流道。它是塑料熔体首先 最常见的直浇口式主流 道 呈 圆 锥 体， 见 图 １ ３ 。主流道入口直径 ｄ ，应大于 注射机喷嘴直径 １ ｍ ｍ 左右。这 样 便 于 两 者 能 同 轴 对 准，也 使 得 主 流 道 凝 料 能 顺 利脱出。主流道入口 的 凹 坑 球 面 半 径 Ｒ ， 应 该 大 于 注 射 机 喷 嘴 球 头 半 径 约 ２～ ３ ｍ ｍ 。反之， 两 者 不 能 很 好 贴 合 ， 会 让 塑 料 熔 体 反 射 ， 出 现 溢 边 致 使 脱 模 困难。
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责任编辑：陈保华 版式设计：张世琴 责任校对：申春香
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机械工业出版社 （ 北京市百万庄大街 ２ ２号 邮政编码 １ ０ ０ ０ ３ ７ ）
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注射模的热流道技术
王建华 徐佩弦 编著
机 械 工 业 出 版 社
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注射模的热流道技术是塑料注射模塑工程发展的重要方面。本 书 系统全面地介绍了注射模热流道系统的设计、制造、装配、操作 和 维 护技术。内容包括热 流 道 系 统 概 述、 塑 料 材 料 的 影 响、 热 流 道 喷 嘴、 热流道的流道板、温度控制系统、热流道系统设计、热流道的安 装 调 试、热流道注射模的使用和维护、热流道故障及对策等方面。本 书 面 向热流道注射模的设计和生产，实用性强，是我国第一本关于注射 模 热流道技术的专著。 本书可供从事注射模设计和制造的工程技术人员参考，也可作 为 塑料加工工程从业人员和相关专业在校师生的参考书。
第 １章 热流道系统概述
热流道注射模是无流道凝料注射模中最常见的一种。浇注系统凝料的存在不 仅浪费原材料和增大注射机的能耗，而且也增加了流道赘物处理工序。采用无流 道凝料的注射成型方法，可降低生产总成本。 热塑性塑料的无流道凝料注射成型，是对模具的浇注系统采用绝热或加热方 法，使其塑料熔体始终保持熔融状态，从而避免产生浇注系统凝料。热固性塑料 的无流道凝料注射模与热塑性塑料 成 型 相 仿， 也 是 使 浇 注 系 统 塑 料 熔 体 不 固 化， 维持可流动状态，热固性塑料的无流道凝料注射使用温流道注射模。 设置加热器使浇注系统内塑料保持熔融状态的热流道注射模，其热流道装备 有流道板、喷嘴和温度控制器等。由于技术难度高，这些热流道装备都由专业公 司制造和经营。注射模具的生产企业与热流道装备的生产和服务公司合作，共同 完成注射模具的设计和制造，并保证注射成型的生产。
１ １ 原理和结构
热流 道 技 术 是 注 射 成 型 技 术 发展 的 新 阶 段， 了 解 热 流 道 系 统 的原 理 和 结 构， 要 从 注 射 的 冷 流 道系统开始。
１ １ １ 注射模的冷流道系统
１ 注射模的冷流道 注射 成 型 模 具 是 用 闭 合 和 开 启的 型 腔， 成 型 一 定 形 状 和 尺 寸 塑料制品的工具。图 １ １是最基本 的单 分 型 面 注 射 模， 也 是 这 种 两 板模 的 打 开 状 态。 凡 是 注 射 模， 均可 分 为 动 模 和 定 模 两 大 部 件。 注射 充 模 时， 动 模 与 定 模 在 分 型 面上 闭 合， 构 成 型 腔 和 浇 注 系 统
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冷流道。开 模 时 动 模 与 定 模 分 离，
１ —导柱 ２ —主流道杯 ３ —型芯 ４ —注塑件 ５ —流道 ６ —主流道 ７ —顶杆 ８ —回程杆 ９ —导套 １ ０ —主流道拉杆 １ １ —顶柱 １ ２ —顶出板
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图１ １ 单分型面注射模
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图书在版编目 （ Ｃ Ｉ Ｐ ） 数据
注射模的热流 道 技 术 ／ 王 建 华， 徐 佩 弦 编 著 ． —北 京： 机 械 工 业 出 版社，２ ０ ０ ７ ６ ９
Ⅰ．注 Ⅱ Ⅲ ． 注 塑—无 流 道 冷 料 模 具 ①王 ②徐 Ｑ ３ ２ ０ ６ ６ Ⅳ ．Ｔ 中国版本图书馆 Ｃ Ｉ Ｐ数据核字 （ ２ ０ ０ ５ ）第 １ ３ ２ ０ ０ ２号
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和点浇口。前者也称大浇口，系非限制性浇口。后两者为限制性浇口。
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注射模的热流道技术 ２ 取出制件。定模安装在注 射 机 的 固 定 板 上， 动 模 则 安 装 在 注 射 机 的 移 动 模 板 上。 单分型面注射模的主流道设在动模一侧，分流道设在分型面上。开模后注塑 件连同流道凝料一起留在动模一侧。动模上的脱模机构顶出制件和流道凝料。从 打开的动模和定模之间，取走注塑件和流道凝料。在模具重新闭合时，一般有回 程杆使脱模机构复位。 在注射模具中，用于取出塑料制件或浇注系统的面，通称为分型面。常见的 取出注塑件的主分型面，与开模方向垂直。 构成型腔，直接与熔 体 接 触 并 成 型 塑 料 制 件 的 零 件 称 成 型 零 件。 通 常 有 凸 模、型芯、成型杆、凹模、成型环和镶件等零件。在动模和定模闭合后，成型零 件确定了塑料件的内部、外部轮廓和尺寸。 将塑料熔体由注射 机 喷 嘴 引 向 型 腔 的 流 道 称 为 浇 注 系 统， 有 主 流 道、 分 流 道、浇口和冷料井组 成。 相 对 热 流 道 而 言， 不 加 热 也 不 绝 热 的 流 道， 称 为 冷 流 道。其中的冷却凝料在每次开模时必须取走。图 １ ２所示模具采用的是一次成型 八个制件的冷流道系统。
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第 １章 热流道系统概述 ３
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图１ ３ 直浇口式主流道
ａ ） 整体主流道 ｂ ） 组合主流道 １ —定位环 ２ —定模垫板 ３ —主流道衬套 ４ —定模板
主流道锥孔壁面表面粗糙度 Ｒ ８ ｍ 。主流道的锥度 α＝ ２ ° ～ ４ ° 。过大的 ≤０ μ ａ 锥度会产生湍流或涡流，卷入空气；过小的锥度使凝料脱模困难，还会使充模时 流动阻力增大。主流道的长度，一般按模板厚度确定，但为了减小充模时的压力 降低和减少主流道凝料，以较短为好，小模具控制在 ５ ０ ｍ ｍ 之内。在出现过长主 流道时，可将主流道衬套挖出深凹坑，让注射机喷嘴伸入模具。也有在主流道的 上游段设置加热喷嘴。热流道系统的主流道喷嘴，有绝热和加热两种，能维持主 流道中塑料的熔融状态。 主流道锥孔的大端直径 Ｄ ，要与分流道入口的直径相匹配，保证熔料的转向 和分流的畅通。主流道的出口端，也因此有较大的圆角 Ｒ＝ １～ ２ ｍ ｍ 。 小型模具可将主流道衬套和定位环制成一体，见图 １ ３ ａ 。定位环与注射机的 定模板上定位孔零间隙地相配，保证注射机喷嘴与模具中心同轴。冷流道模具在 段时间。在下次注射时再撞压主流道衬套。因此，主流道衬套的入口端面受喷嘴 足够硬度和可靠紧固。衬套用 Ｔ ８或 Ｔ １ ０制造，经淬火硬度为 ５ ０～ ５ ５ Ｈ Ｒ Ｃ 。衬套 里端面与熔体接触面积尽可能小些，并由定位环压紧。 对于单型腔成型模具的冷流道系统，主流道凝料必须顺利地从孔中脱出。同 注塑件一起留在动模一侧。这就要有图 １ １所示的主流道拉杆 １ ０ 。杆的顶端有勾 子形状结构将主流 道 凝 料 拉 出，有 Ｚ形 和 倒 锥 形 等。这 个 位 置 的 塑 料 也 是 贮 存 冷料的井。由于模具中 的 浇 注 系 统 有 冷 却 过 程， 注 射 充 模 的 熔 料 前 锋 的 温 度 较 前除去。热流道系统注射时，没有这种冷料前锋。热流道注射模具一般不设置冷 料井和拉料杆。 ３ ． 分流道 低。这部分冷料充填的制品部位，其物理性能很差。冷料必须在进入注塑件型腔