塑料模具设计教程_5-2浇注系统及排溢系统设计

    浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴到注射模具型腔所流经的通道，分普通浇注系统和热流道浇注系统两种。通过浇注系统，塑料熔体充填满模具型腔并且使注射压力传递到型腔的各个部位，从而使塑件密实和防止缺陷的产生。通常情况下，浇注系统的分流道开设在动定模的分型面上，因此，分型面的选择和浇注系统的设计是密切相关的，在设计注射模具时应同时加以考虑。

5-2-1 普通流道浇注系统的设计

5-2-1-1 普通流道浇注系统的组成及设计原则

一 普通流道浇注系统的组成

    浇注系统是指熔融塑料从注射机喷嘴进入模具型腔所流经的通道，分普通浇注系统和热流道浇注系统两种形式。本节只讨论普通浇注系统的设计。

    普通浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴等四部分组成。图5-2-1所示为安装在卧式或立式注射机上的注射模所用浇注系统，亦称为直浇口式浇注系统，其主流道垂直于模具分型面；图5-2-2所示为安装在角式注射机上的注射模所用浇注系统，也称为横浇口式浇注系统，其主流道平行于模具分型面。

图5-2-1  卧式或立式注射机用注射模的浇注系统       图5-2-2  角式注射机用注射模的浇注系统

1－型芯；2－塑件；3－浇口；4－分流道             1－主流道；2－分流道；3－浇口

5－冷料穴；6－主流道；7－浇口套；8－拉料杆                4－冷料穴；5－型腔

二 普通流道浇注系统设计原则

    浇注系统的设计是模具设计的一个重要环节，设计合理与否对塑件的性能、尺寸、内外部质量及模具的结构、塑料的利用率等都有较大影响。在进行浇注系统设计时，一般应遵循如下基本原则：

1. 了解塑料的成型性能

    注射成型时注射机料筒中塑料已成熔融状态（粘流态），因此了解被成型的塑料熔体的流动特性、温度、剪切速率对粘度的影响等十分重要，设计的浇注系统一定要适应于所用塑料的成型性能，以保证成型塑件的质量。

2. 尽量避免或减少产生熔接痕

    在选择浇口位置时，应注意避免熔接痕的产生。熔体流动时应尽量减少分流的次数，因为分流熔体的汇合处必然会产生熔接痕，尤其在流程长、温度低时对塑件熔接强度的影响更大。

3. 有利于型腔中气体的排出

    浇注系统应能顺利地引导塑料熔体充满型腔的各个部位，使浇注系统及型腔中原有的气体能有序地排出，避免因气体积存而产生凹陷等缺陷。

4. 防止型芯的变形和嵌件的位移

    浇注系统设计时应尽量避免塑料熔体直接冲击细小型芯和嵌件，以防止熔体的冲击力使细小型芯变形或嵌件位移。

5. 尽量采用较短的流程充满型腔

    在选择浇口位置的时候，对于较大的模具型腔，要力求以较短的流程充满型腔，使塑料熔体的压力损失和热量损失减小到最低限度，以保持较理想的流动状态和有效地传递最终压力，保证塑件良好的成型质量。

6. 流动距离比的校核

    对于大型或薄壁塑件，塑料熔体有可能因流动距离过长或流动阻力太大而无法充满整个型腔。因此，在进行模具设计中，除了要考虑采用较短的流程外，还应对注射成型时的流动距离比进行校核，以避免型腔充填不足的现象。

    流动距离比简称流动比，它是指塑料熔体在模具中进行最长距离的流动时，其截面厚度相同的各段料流通道及各段型腔的长度与其对应截面厚度之比值的总和，即：

                                （5-2-1）

式中  φ——流动距离比；

       Li——模具中各段料流通道及各段型腔的长度；

       ti——模具中各段料流通道及各段型腔的截面厚度。

    图5-2-3所示是注射模流动距离比求法的实例。

图5-2-3  流动距离比计算实例

    图5-2-3a所示为侧浇口进料的塑件，其流动距离比 

 ；            （5-2-2）

    图5-2-3b所示为点浇口进料的塑件，其流动距离比 

 。            （5-2-3）

    在生产中影响流动距离比的因素较多，其中主要影响因素是塑料的品种和注射压力，此外还有熔体的温度、模具的温度和流道及型腔的粗糙度等，这些都需经大量实验才能确定。表5-2-1所列出的数值可供设计模具时参考。如果设计时计算出的流动距离比Φ大于表内数值，则注射成型时，在同样的压力条件下模具型腔有可能产生充填不足的现象。

表5-2-1  部分塑料的注射压力与流动距离比

5-2-1-2 普通流道浇注系统主流道设计

    主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流动通道，是熔料最先流经模具的部分，它的形状和尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响，因此，必须使熔体的温度降和压力损失最小。

1－定模座板；2－浇口套；3－注射机喷嘴

    在卧式或立式注射机上使用的注射模中，主流道垂直于分型面，且通常设计在浇口套中，如图5-2-4所示。为了让主流道凝料能顺利地从浇口套中拔出，主流道须设计成圆锥形，锥角α为20～60，小端直径d比注射机喷嘴直径d1大0.5～1mm。主流道小端的前面是球面，其深度为3～5mm，注射机喷嘴的球面在该位置与模具接触并且贴合，因此要求主流道球面半径SR比喷嘴球面半径SR1大1～2mm。主流道的表面粗糙度Ra≤0.8μm。

图5-2-4  主流道形状及其与注射机喷嘴的关系

1－定模座板；2－浇口套；3－注射机喷嘴

    浇口套一般采用碳素工具钢T8A、T10A等材料制造，热处理淬火硬度为53～57HRC其结构形式如图5-2-5所示。图5-2-5a所示是把浇口套与定位圈设计成整体式的形式，用螺钉固定于定模座板上（见图5-2-6a），一般只用于小型注射模；图5-2-5b和图5-2-5c所示为浇口套与定位圈设计成两个零件的形式，以台阶的形式固定在定模座板上（见图5-2-6b和图5-2-6c），其中图5-2-5c所示为浇口套穿过定模座板与定模板的形式，固定形式见图5-2-6c。

图5-2-5  浇口套的形式

图5-2-6  浇口套的固定形式

1－定模座板；2－浇口套；3－定位圈；4－定模板

    浇口套与模板间的配合采用H7/m6的过渡配合，浇口套与定位圈之间采用H9/f9的间隙配合。定位圈的外径比注射机定模板上的定位孔径小0.2mm以下，在模具安装调试时，定位圈应插入注射机定模板的定位孔内，用于模具与注射机的安装定位。

    角式注射机用注射模的浇注系统（见图5-2-2），其主流道平行于分型面，并且开设在分型面的两侧。主流道被设计成圆柱形，模具分型后与塑件一起留在动模，推出机构工作时与塑件一起被推出模外。其主流道与注射机的喷嘴接触部位被设计成平面或球面，为了减少注射过程中的变形与磨损，可以该部位模具上分型面两侧的动、定模板上镶入可更换的经过淬火处理的浇道镶块。