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澆注系統(tǒng)是指凝料熔體從注射機噴嘴射出后到達型腔之前在模具內流經的通道。澆注系統(tǒng)分為普通流道的澆注系統(tǒng)和熱流道的澆注系統(tǒng)兩大類。澆注系統(tǒng)的設計是注射模具設計的一個很重要的環(huán)節(jié)，它對獲得優(yōu)良性能和理想外觀的塑料制件以及最佳的成型效率有直接的影響。 該模具采用普通流道澆注系統(tǒng)，普通澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料穴等四部分組成。 一、澆注系統(tǒng)的尺寸是否合理不僅對塑件性能、結構、尺寸、內外在質量等影響效大，而且還在與塑件所用塑料的利用率、成型效率等相關。 對澆注系統(tǒng)進行整體設計時，一般應遵循如下基本原則： ① 了解塑料的成型性能和塑料熔體的流動性。 ② 采用尺量短的流程，以減少熱量與壓力損失。 ③ 澆注系統(tǒng)的設計應有利于良好的排氣。 ④ 防止型芯變形和嵌件位移。 ⑤ 便于修整澆口以保證塑件外觀質量。 ⑥ 澆注系統(tǒng)應結合型腔布局同時考慮。 ⑦ 流動距離比和流動面積比的校核。 二、主流道的設計 主流道的形狀和尺寸最先影響著塑料熔體的流動速度及填充時間，必須使熔體的溫度降低和壓力降最小，且不損害其把塑料熔體輸送到最“遠”位置的能力。 在臥式注射機上使用的模具中，主流道垂直于分型面，為使凝料能從其中順利拔出，需設計成圓錐形，錐角為2°——6°。 1、主流道的尺寸 （1） 主流道小端直徑 主流道小端直徑 d = 注射機噴嘴直徑 + 2 ～ 3 = 3 + 2 ～ 3 取 d = 5（mm）。 （2） 主流道的球半徑 主流道的球半徑 SR = 10 + 1 ～ 2 取 SR = 12（mm）。 （3） 球面配合高度 球面配合高度為 3 ～ 5 取 3（mm）。 （4） 主流道長度 主流道長度L，應盡量小于60mm，，上標準模架及該模具結構，取 L = 32（mm） （5） 主流道錐度 主流道錐角一般應在2°——6°，取α = 4°，所以流道錐度為α/2=2°。 （6） 主流道大端直徑 主流道大端直徑 D = d+2Ltg（α/２）（α=4°） ≈ 6.3（mm） （7） 主流道大端倒圓角 倒角 D/8 ≈ 0.6（mm） 根據(jù)以上數(shù)據(jù)和注射機的有關參數(shù)，設計出主流道如下圖： 2、主流道襯套的形式 主流道部分在成型過程中，其小端入口處與注射機噴嘴及一定溫度、壓力的塑料熔要冷熱交換地反復接觸，屬易損件，對材料要求較高，因而模具的主流道部分常設計成可拆卸更換的襯套式（俗稱澆口套），以便有效地選用優(yōu)質鋼材單獨進行加工和熱處理。一般采用碳素工具鋼如T8A、T10A等，熱處理要求淬火53 ～ 57 HRC。主流道襯套應設置在模具對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴同一軸心線。 主流道襯套的形式有兩種：一是主流道襯套與定位圈設計成整體式，一般用于小型模具；二是主流道襯套與定位圈設計成兩個零件，然后配合在固定在模板上。 該模具尺寸較小，主流道襯套可以選用整體式。 設計出主流道襯套的尺寸如下圖： 主流道襯套的固定形式如下圖： 三、冷料井的設計 在完成一次注射循環(huán)的間隔，考慮到注射機噴嘴和主流道入口這一段熔體因輻射散熱而低于所要求的塑料熔體的溫度，從噴嘴端部到注射機料筒以內約10～25mm的深度有個溫度逐漸升高的區(qū)域，這時才達到正常的塑料熔體溫度。位于這一區(qū)域內的塑料的流動性能及成型性能不佳，如果這里相對較低的冷料進入型腔，便會產生次品。為克服這一現(xiàn)象的影響，用一個井穴將主流道延長以接收冷料，防止冷料進入澆注系統(tǒng)的流道和型腔，把這一用來容納注射間隔所產生的冷料的井穴稱為冷料井（冷料穴）。 1、 主流道冷料井的設計 主流道冷料井設計成帶有摧桿的冷料井，底部由一根摧桿組成，摧桿裝于摧桿固定板上，與摧桿脫模機構連用。冷料井的孔設計成倒錐形，便于將主流道凝料拉出。當其被摧出時，塑件和流料凝道能自動墜落，易于實現(xiàn)自動化操作。 主流道冷料井的設計如下圖所示： 2、分流道冷料井的設計 當分流道較長時，可將分流道的端部沿料流前進方向延長作為分流道冷料井，以儲存前鋒冷料，其長度為分流道直徑的1.5～2倍。 四、分流道的設計 該模具為一模兩腔的結構，應設置分流道。分流道的設計應能滿足良好的壓力傳遞和保持理想的填充狀態(tài)，使塑料熔體盡快地流經分流道充滿型腔，并且流動過程中壓力損失及熱量損失盡可能小，能將塑料熔體均衡地分配到各個型腔。 1、 分流道的截面面形狀 常用分流道的截面面形狀有圓形、梯形、U字形和六角形等。要減少流道內的壓力損失，則希望流道的截面積大，流道的表面積小，以減少傳熱損失，因此可用流道的截面積與周長的比值來表示流道的效率。圓形截面效率最高（即比表面最?。?，由于正方形流道凝料脫模困難，實際使用側面具有斜度為 5°～ 10°的梯形流道。淺矩形及半圓形截面流道，由于其效率低（比表面大），通常不采用，當分型面為平面時，可采用梯形或U字型截面的分流道。 從上述分析，為了減少流道的熱量損失考慮到流道的效率，該模具分流道截面采用圓型截面。 2、 分流道的截面尺寸 分流道的截面尺寸應根據(jù)塑件的成形體積、塑件壁厚、塑件形狀、所用塑料的工藝性能、注射速率以及分流道的長度等因素來確定。 （1）對于壁厚小于3mm,質量在200g以下的塑件，可用下述公式確定分流道的直徑： D = 0.2654W L 其中 D——流道直徑（mm）； W——塑件的質量（g）； L——分流道的長度（mm）。 此式計算的分流道直徑限于3.2 ～ 9.5 mm。 根據(jù)前面的計算數(shù)據(jù)，有 D = 0.265 × 4.139 × 55 ≈ 1.5 （mm） 故不在適應范圍。 （2）根據(jù)分流道截面形狀與流動理論長度的關系和《塑料成形工藝與模具設計》表5-3，再考慮到ABS的成型工藝性能，可確定分流道直徑為6mm. 因此，分流道截面形狀如下圖所示： 3、分流道的長度 分流道的長度應盡量短，且少彎折。 分流道長度為 L = (50 + 15) × 2 = 110 （mm） 4、分流道的表面粗糙度 由于分流道中與模具接觸的外層塑料迅速冷卻，只有中心部位的塑料熔體的流動狀態(tài)較為理想，因此分流道的內表面粗糙度Ra并不要求很低，一般取0.63～1.6μm，這樣表面稍不光滑，有助于增大塑料熔體的外層流動阻力。避免熔流表面滑移，使中心層具有較高的剪切速率。 5、分流道的布置形式 分流道的布置取決于型腔的布局，兩者相互影響，該模具為一模兩腔，采用平衡式布置。 平衡式布置要求從主流道至各個型腔的分流道，其長度、形狀、斷面尺寸等都必須對應相等，達到各個型腔的熱平衡和塑料平衡。因此各個型腔的澆口尺寸也可以相同，達到各個型腔均衡地進料。 該模具分流道為圓形截面，在定模座板和定模板上都開有分流道。其形式如下圖： 6、分流道向澆口過渡部分的結構見下圖： 圓形分流道與矩形澆口的連接形式 五、澆口的設計 澆口是連接分流道與型腔之間的一段細流道，它是澆注系統(tǒng)的關鍵部分。澆口的形狀、數(shù)量、尺寸和位置對塑件質量影響很大。 澆口的主要作用是： ① 型腔充滿后，熔體在澆口處首先凝結，防止其倒流； ② 易于切除澆口凝料； ③ 對于多型腔的模具，用以平衡進料； 澆口的面積通常為分流道面積的 0.03 ～ 0.09。澆口的截面有矩形和圓形兩種。澆口長度約為 0.5 ～ 2 mm左右。澆口的尺寸一般根據(jù)經驗公式確定，取其下限值，然后在試模時逐步修正。 1、 澆口的形式及特點 綜合點澆口呼側澆口兩種澆口形式的優(yōu)缺點，采用剪切澆口。因為塑件側壁距離橫澆道較遠，因直接在側壁進料是很難實現(xiàn)的，因此又增設了工藝輸助澆口，從而使?jié)沧⑾到y(tǒng)進一步完善。這種澆口形式主要有以下優(yōu)點：一是塑件表面無澆口痕跡，并且外表面無明顯的熔接痕，所以外觀質量較好。二是澆口的位置和數(shù)量可視塑件的質量而增加、減少或改變澆口的位置、模具修改也比較方便。三是在塑件頂出的同時，澆口剪斷并脫落，可節(jié)省去毛刺工序，并有得于機床自動化。從塑料流程盡量一致的原則出發(fā)，采用了兩個剪切澆口處都設有頂桿，用以切斷剪切澆口，其工藝輔助澆口可手工去除。 2、 澆口尺寸的確定 澆口結構尺寸可由經驗公式，并由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中圖3-31 查得，澆口深度 h = 0.5 ～ 2.0 h = n t = 0.8 取 h = 1 （mm） 式中 h——澆口深度（mm）; n——塑料系數(shù)，由塑料性質決定； t——塑件壁厚（mm）. 澆口寬度 b = 1.5 ～ 5.0 取 b = 1.8 （mm） 式中 A——塑件型腔表面積。 澆口長度 l = 0.5 ～ 1.75 為了去除澆口方便，澆口長度 l 也可取 0.7～2.5。所以可取 l = 1.0 （mm） 注：其尺寸實際應用效果如何，應在試模中檢驗與改進。 3、 澆口位置的選擇 澆口位置的選擇對塑件質量的影響極大。選擇澆口位置時應遵循如下原則： ① 避免塑件上產生缺陷； ② 澆口應開設在塑件截面最厚處； ③ 有利于塑料熔體的流動； ④ 的利于型腔的排氣； ⑤ 考慮塑件受力情況； ⑥ 增加熔接痕牢度； ⑦ 流動定向方位對塑件性能的影響； ⑧ 澆口位置和數(shù)目對塑件變形的影響； ⑨ 校核流動比； ⑩ 防止型芯或嵌件擠壓位移或變形。 此外，在選擇澆口位置和形式時，還應考慮到澆口容易切除，痕跡不明顯，不影響塑件外觀質量，流動凝料少等因素。 六、澆注系統(tǒng)的平衡 對于中小型塑件的注射模具己廣泛使用一模多腔的形式，設計應盡量保證所有的型腔同時得到均一的充填和成型。一般在塑件形狀及模具結構允許的情況下，應將從主流道到各個型腔的分流道設計成長度相等、形狀及截面尺寸相同（型腔布局為平衡式）的形式，否則就需要通過調節(jié)澆口尺寸使各澆口的流量及成型工藝條件達到一致，這就是澆注系統(tǒng)的平衡。 1、 分流道的平衡 在多腔模具中，熔體在主流道與各分流道，或各分流道之間的體積流量是不會相同的，但可以認為他們的流速是相等的，以此達到各型腔同時充滿的目的。為此各流道之間應以不同的長度或截面尺寸來達到流量不等，經分析可推導，可用下式進行平衡計算： 式中 Q1，Q2——熔融樹脂分別在流道1和流道2中的流量，cm3/s； d1,d2——分流道1和分流道2的直徑， cm; L1，L2——分流道1和分流道2的長度，cm。 上式沒有考慮分流道轉彎局部阻力的影響，以及模具溫度不均的影響。實際上尚須對這些因素作校正，才能達到充模時間相等的目的。 當分流道作平衡布置，且各型腔所需之填充量又相等時，則各流道的長度變化、長度尺寸等均應相同。 2、 澆口的平衡 在多型腔非平衡分流道布置時，由于主流道到各型腔的分流道長度或各型腔所需填充流量不同，也可采用調整各澆口截面尺寸的方法，使熔融體同時充滿各型腔。 澆口平衡簡稱為BGV（balanced gate value）,只要做到各型腔BGV值相同，基本上能達到平衡填充。 對于多型腔相同制品的模具，其澆口平衡計算公式如下： BGV= 式中 Sg——澆口的截面積，mm2; Lg——澆口的長度，mm; Lr——分流道的長度，mm。 澆注系統(tǒng)設計時一般澆口的截面積與分流道的截面積之比SG/SZ取0.07~0.09。 該模具，從主流道到各個型腔的分流道的長度相等，形狀及截面尺寸都相同，顯然是平衡式的。 七、澆注系統(tǒng)斷面尺寸計算 對工業(yè)上使用較合理的30多副注射模具，根據(jù)所用注射機的技術規(guī)格，作了幾種塑料熔體的充模計算，結果認為主流道和分流道的剪切速率γ=5 102～5 103s-1，澆口剪切速率γ=104~105 s-1，平衡系統(tǒng)的充模過程近似于等溫流動。 γ=f（Q，Rn）的關系式可用如下的經驗公式表達： 式中 γ——熔體在流道中的剪切速率（s-1） Q——熔體在流道中的體積流率（cm3/s） Rn——澆注系統(tǒng)斷面當量半徑（cm） 1.確定適當?shù)募羟兴俾师?br>澆注系統(tǒng)各段的γ值如下： （1）主流道： γs=5 103s-1 （2）分流道：γr=5 102s-1 （3）點澆口： γQ=105 s-1 （4）其它澆口：γQ=5 103～5 104 s-1 2、確定體積流率Q 澆注系統(tǒng)中各段的Q值是不同的。 （1） 主流道的Qs 根據(jù)模具成型塑件的體積和所用注射機的技術規(guī)格，由下式計算： (cm3/s) 式中 Qs——主流道的體積流率 (cm3/s)； ——注射時間 （s）； QP——模具成型塑件的體積，通常取 QP = （0.5～0.8）Qn； Qn——注射機的分稱注射量。 由《塑料模具技術手冊》之《輕工模具手冊之一》中表3-10 ，可根據(jù)注射機的公稱注射量查得注射時間 =1.0s。 所以 =24.3064/1≈24.3 (s) （2） 分流道的QR和澆口處的QG 對于多點進料的單腔模，或各型腔相同的多腔模，若分流道采用平衡式布置，則各分流道及澆口中的體積流率為： QR = QG = Qs /m (cm3/s) 式中 QR，QG——分流道或澆口中的體積流率 (cm3/s)； m——分流道的數(shù)目。 所以 QR = QG =24.3/2=12.15 (cm3/s) 由上述經驗公式可算出 （1） 主流道 （mm） （2） 分流道 （mm） （3） 澆口 （mm） 以上澆注系統(tǒng)斷面的確定也可以根據(jù)γ—Q—Rn關系曲線圖直接查得。 UG/CAD模具設計交流群 514373116 從零基礎到模具設計精英，包含CAD軟件、燕秀外掛、UG軟件、胡波外掛、2D排位、拆散件、BOM表、3D分模、全3D設計，純模具公司設計實戰(zhàn)。本人Q192399616，歡迎大家前來咨詢。 |
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