浇注系统设计

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
t i1 i
– 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100：1~250：1
– 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
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
• 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。
– 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 。
• （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；
• （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；
– 浇口直径常见为0.5~1.8mm，经验公式：
d nc4 A
.
32Q
d 3
105 s 1
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。
– 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
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
6Q Wh2
104s1
• 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
– 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
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。
b
n Li t2
i1 H
b
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
3. 减少塑件翘曲变形
• 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
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。
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
• 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
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
5~10
PS PVC UPVC PU 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
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
流程比的计算举例
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；
• 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。
• 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；
– 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
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
– 浇口宽度 – 流道端深度 – 型腔端深度 • 浇口形状
– 如厚1.5mm，直径100mm的PP圆薄片，采用中心浇口时 ，出现翘曲。
– 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：
– 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
• 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）
• 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
2L
P Rn
• 7.流道尺寸的初步拟定的两种方法
– （1）由充模熔体质量m和流道长度Ｌ计算
d 0.27 m 4 L
– （2）上游分流道当量半径RU计算
– 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)。
–
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：
– 式中 po——调用的注射压力
– 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）
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 • 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
• 冷料井设置方法
– 在主流道末端 – 也可在分流道转向处 –Biblioteka Baidu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
• （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
• 图2.3-25表明侧浇口流程长，温降大，排气难，熔合缝强率差。
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。
– A——实际流道截面积， cm2
• 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 3
t主
2 3
t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
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
• L ≥1.3mm
– 浇口宽度
– 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。
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
• 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。
4.4.2 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。