浇注系统设计

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特点: 优点:没分流道,流程短, 压力损失小,散热少,有利 于补缩。 缺点:浇口痕迹大,单型腔。
适合范围: 高粘度塑料。 大型厚壁而高的塑料件。
2.侧浇口
基本尺寸
浇口深度经验公式
h=nt
(3.3-4)
式中 n—材料系数,在0.6~0.9
之间,随塑料的粘度增
加而增大,如表(3.3-1)。
第四章 注射模浇注系统设计
学习目的与要求 了解普通浇注系统功能和浇口形式及其设计方 法,掌握注塑料模浇注系统的尺寸计算。
主要内容
4.1 浇注系统的组成与设计原则 4.2 流道系统设计 4.3 浇口设计 4.4 浇口平衡 4.5 平衡布置流道尺寸计算
4.1 浇注系统的组成和设计原则
浇注系统——是熔体从注塑机喷嘴到模具型腔 所经过的一个完整输送通道。
缺点: 必须采用三板模; 要求较高的注射压力; 不适合高粘度和对剪切速率不敏感的塑料; 不适合厚壁塑件。
其它浇口
小结
1、浇注系统、其组成及作用 2、浇注系统的分流道一般在分型面上 3、浇注系统平衡式布置与非平衡式布置的特
点 4、主流道的锥度、比表面积和衬套 5、分流道的截面形状、尺寸 6、冷料井拉料杆的作用和设置方法 7、浇口的形式、尺寸
浇口直径常见为0.5~1.8mm,经验公式:
dnc4 A
.
3 d2Q 3 105s1
式 c——壁厚系数,随塑件壁厚增加而增加,由表(3.3-2) 查得
A——塑料件的表面积
点浇口引导部分长度
一般15~25mm
优点: 大大提高剪切速率,对牛顿指数小的PE、PP、PS和 ABS等熔体,使其表观粘度大大降低; 缩短注模时间和成型周期; 有利于塑件与流道凝料分离; 浇口痕迹小,易修整。
上式适用于壁厚3mm以下,重量低于200g的塑件
分流道直径
一般为3~10mm
高粘度熔体为13~16mm
流道表面粗糙度
Ra>0.63~1.6μm
塑料名称 分流道截面直径mm 塑料名称 分流道截面直径 mm
ABS PE PA POM PP
4.8~9.5 1.6~9.5 1.6~9.5 3.5~10
(2)拉料杆成型的冷料井
球头 圆锥头
(3)凹坑拉料冷料井
主流道凹坑 分流道凹坑
可自动将塑件与凝料分 开
4.3 浇口设计
4.3.1 浇口的形式和尺寸
直接浇口 侧浇口 重叠式浇口 扇形浇口 平缝型浇口 点浇口 其它浇口
1.直接浇口
基本尺寸: 浇口与塑件连接处的直径约 为塑料件厚度的2倍。
浇注系统作用: 输送熔体,传质、传压和传 热。
1. 组成和作用
主流道 分流道 冷料井 浇口
2. 设计原则
(1)浇注系统的分流道一 般在分型面上;
(2)流程尽可能短,降低 压力和温度损失,缩短充模 时间;
(3)尽量减少浇注系统的 体积;
(4)浇口的大小的位置的 选择,力求层流,有利于排 气;
4.4.2 非平衡布置的大小不同的多型 腔的浇口平衡
用近似公式 各型腔填充质量不同时BGV与填充量成正比。
Sga
ma mb
Lga Lta Sgb
SgaLgb SgbLga
Ltb Lta
Lgb Ltb
式中 m1、m2——分别为a、b型腔的填充量,g Sga、Sgb——分别为a、b型腔的浇口截面积,(mm)2 Lra、 Lrb——分别为到a、b型腔的分流道长度,mm Lga、 Lgb——分别为a、b型腔的浇口长度,mm 浇口截面积与流道截面积的关系
5.充模时间t的计算
用流过该段起始截面的熔体体积V和体积流量Q,代入
t=V/Q,分别计算通过主流道和的浇口的时间t主和t浇。 算得充模时间为
t
1 3t主
2 3t浇
最后用表3.3-5校核拟定的t不能小于最短的注射时间。
5.恰当的流道压力降
[ΔPt ] = po- Δpe- Δpc
式中 po——调用的注射压力
塑件翘曲变形的程度与浇口的类型、位置及数量是否恰当 密切相关
例一:圆筒塑料件,分别用侧浇口、点浇口、内孔轮辐式浇
口和圆盘式浇口的形状变化
例二:浇口对矩形塑料板变形的影响
一般离浇口越近熔体密度和取向越大。 当用平缝浇口、点浇口、单侧浇口和两侧点浇口时
例三:圆形塑料薄片变形
如厚1.5mm,直径100mm的PP圆薄片,采用中心浇口 时,出现翘曲。
5~10
PS PVC UPVC Baidu NhomakorabeaU PET
3.5~10 3.5~10 6.5~16 6.5~8 3.5~8
3. 冷料井与拉料杆
冷料井作用
贮存冷料 拉出或顶出凝料
冷料井设置方法
在主流道末端 也可在分流道转向处 迎着上游熔体
冷料井长度:1.5~2d
(1)顶出杆成型的冷料井
Z型 倒锥 圆环槽
实例(P195)
4.2.2 分流道设计
1. 截面形状
基本要求 截面大,比表面小, 易脱模,易加工。
截面形状 圆形 相同截面,比 表面最小,最多选用 半圆形 U形 方形 难脱模 梯形 易脱模,易加 工
2. 截面尺寸
圆分流道直径经验计算式
d=0.27m1/2L ¼
m——流经的熔体质量,g
L——该分流道的长度,mm
S=4(D+d)/(D2+d2) 比面积增大,热能损耗大。
D由L和α计算或经验公式计算
V——流经主流道的熔体体积, cm3
K——经验常数,如PS类取 2.5,PP取4。(见p173)
D 4V (3.3-2)
K
主流道衬套与定位环的形式
小型模主流道衬套与定位环可为一体,衬套用T8或 T10钢,经淬火HRC50~55。
的截面积要小些,较远的浇口要大一些。
浇口平衡值计算
式中
BGV Sg Lg Lr
Sg——浇口截面积,mm2 Lg——浇口长度,mm Lt——浇口到主流道之间的分流道距离,mm
浇口截面积与流道截面积St的关系
Sg=0.07~0.09St 浇口宽度W与深度h的关系
W=3~5h
[例](p190) 如下图所示,采用矩形侧浇口,浇口长度 Lg=103mm,流道截面为圆形,直径为5mm。
4.3.2 浇口位置的选择
4.3.2.1. 要求有合理的充模流程
1.流程比校核
流程比B——指熔体在型腔内流动的最大距离与相应的 型腔厚度之比。
式中
B n Li B
i1 ti
Li——各段流各的长度,mm ti——流程各段和厚度,mm [B]——允许流程比,由表3.3-3确定,在100:1~250:
图6-20(a)直浇口
改善流程比的方法
当出现流程比过大,充模困难时,可采取下列 方法改进:
1)改变浇口位置; 2)增加浇口数目; 3)改善塑件设计。
3.熔流等时线校核
预测充模过程熔合缝的位置和走向
举例:
图2.3-24表明中心直浇口流程短,料流末端在分型面上,排气容 易;
图2.3-25表明侧浇口流程长,温降大,排气难,熔合缝强率差。
L ≥1.3mm
浇口宽度
W等于型腔宽度
特点
优点:对平直度要求较高,表面不 允许有流痕的薄片状塑件。
缺点:凝料多。
W
6.点浇口
浇口基本形式:
a与主流道直接 相通
b多点进料
点浇口引导圆锥 孔的形式:
c直锥孔 d球形底锥孔
基本尺寸
浇口圆柱孔长度: L=0.5~0.75mm
Δpc ——型腔压力降,一般大于20Mpa,查表3-3-6
Δpe ——注射压力在注射装置中的损失压降
Δpe(螺杆)=10~20Mpa
(3.1-6)
Δpe(柱塞)=30Mpa + (0.1~0.2) po (3.1-9)
6.压力降计算
工程计算法(见P123)
2L
P Rn
7.流道尺寸的初步拟定的两种方法
一般用扇形浇口或多点浇口。
例四:对有金属嵌件的制品
利用取向、收缩包紧塑件,注意收缩引起开裂
4. 防止型芯变形
4.4 浇口平衡
4.4.1 非平衡布置的相同多型腔的浇口平衡 使熔体向各型腔充模工艺条件一致是致关重要的问题。 基本要求:
通过平衡值(BGV)计算,所有浇口的BGV相等; 各型腔的充模同时结束,除点浇口外,靠近主流道的浇口
Sg=0.07~0.09St 浇口宽度W与深度h的关系
W=3~5h
4.5 平衡布置流道尺寸计算
4.5.1 流道截面尺寸计算原则和计算方法
流道尺寸计算目的既保证熔体有适当的流动速率和压力损失, 又使流道的尺寸最小。
1.适当的剪切速率
主流道
5×103s-1
分流道
5×102s-1
矩形浇口 5×104s-1
点浇口
1×105s-1
2. 根据剪切速率的计算体积流率Q
圆形流道和浇口
矩形流道和浇口
Q
R3
.
4
Q
Wh
2
.
6
3. 由适当的γ和Q查γ-Q-Rn曲线求得当量半径
4.流道截面当量半径计算
Rn
3
2 A2 L
Rn——假想的圆形流道的当量半径,cm L——实际流道截面的周边长,cm
A——实际流道截面积, cm2
1之间,粘度大,B值小。
2.物理流程比校核
在考虑流程长度L的同时、还考虑厚度和宽度的影响, 用当量厚度tH。
n
b
Li
b
t2
i1 H
2Wt
tH
W
t
式中
tH—— 当量厚度 W ——流程宽度,cm
[b] ——允许物理流程比
无定形
[b]=320cm-1
结晶
[b]=500cm-1
流程比的计算举例
深度h控制浇口畅通开放时间和补缩作用 浇口宽度控制熔体充模流量
3.重叠式浇口
基本尺寸
深度h、宽度W、长度L1 按侧浇口方法计算
重叠长度计算
L2=h+W/2
特点
优点:避免充模时在型 腔中产生喷射现象,使 熔体有序推进。
适用范围:适用于低粘 度塑料和大型腔。
4.扇形浇口
基本尺寸
浇口平均面积 S=Wh
4.3.2.2 要求有合理的充模流动状态
1. 避免喷射和蛇 形流动
增大浇口,降低 速率;
改变浇口位置, 利用熔体冲撞形 腔内壁或型芯, 形成逐步扩展推 进。
2. 有利于排气和补缩
将浇口布置在厚壁处,有利于充模流动、排气和补缩, 图a塑件周边厚度过大,会使周壁先充满,在顶部形成 气泡。
3. 减少塑件翘曲变形
注意!
型腔布置要与模板中心对称。型腔和流道投影 中心与锁模中心重合,避免侧向作用力。
4.2 流道系统设计
4.2.1 主流道设计
d=喷嘴孔径+1mm
R=喷嘴球面半径+(2~3)mm
α=20~40
主流道内壁粗糙度≤0.8μm
H=(1/3~2/5)R
L=模板厚-H
(≤50mm)
比表面积
(1)由充模熔体质量m和流道长度L计算
d0.27m4 L
(2)上游分流道当量半径RU计算
式中
Ru 3 nRi
n——下游道分叉数 Ri——下游分流道当量半径,cm
4.5.2 浇注系统的工程设计步骤及实例
1.确定型腔数、流道和浇口形式 和尺寸
通常型腔数为2n(即2、4、8 等)
尽可能设计成平衡布置
画型腔布置线图
2.求各型腔及流道的体积
计算充模时流过各流道的熔体体积
计算充模时间
计算各段充模时熔体体积流量和剪 切速率
t
1 3t主
2 3
t浇
4.5.2 浇注系统的工程设计步骤及实例
3.计算流道和浇口的压力降 反复计算,修正流道尺寸,在满足充模时间和
剪切速率下,使各型腔压力也满足充模要求。
t—塑件壁厚mm
浇口长度L
L一般选0.5~1.5mm
浇口宽度W经验公式:
Wn A 30
(3.3-5)
式中 A——型腔表面积, mm
浇口宽度W校核经验公式: [例]p177
γ. W 6Q2h104s1
侧浇口特点:
开设在分型面上,模具结构简单。 塑料件浇口痕迹小。
侧浇口对成型的控制作用
(5)系统要均衡布置。
3.浇注系统布置
(1)平衡式布置
排列方式:
圆周排列 较适宜圆形 塑件;
H形排列 较适宜矩形 塑件。
特点:
到各型腔的分流道的长 度、形状和尺寸相等, 制品一致性好;
流道长,熔体压力降大, 浇注系统凝料多。
(2)非平衡式布置
优点:
流道短,凝料较少;
缺点:
到各型腔的分流道的 长度不等;制品一致 性差。
浇口宽度 流道端深度 型腔端深度 浇口形状
W2 =40mm h1=S/d h2=S/W2
为补偿压力损失,浇口深度中心 小两侧大 ,浇口深度从浇口到 型腔逐步变浅。
特点
优点:适合于大面积薄壁塑料件
缺点:浇口加工复杂
5.平缝型浇口
基本尺寸
深度经验公式
h=0.7nt≥0.25mm
浇口长度
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