两板式注塑模浇口和流道的优化设计作者：M.A.阿姆兰，M. 哈德斯雷，S.阿姆里，R. 艾木莎，A.哈桑，S.斯姆西，和K.沙希尔 马来西亚Teknikal大学制造工程学院 邮箱：mohdamran@https://www.doczj.com/doc/1712750578.html,.my 摘要 本文主要介绍了两板式注塑模浇口和流道的大小。此次研究以ECR 塑料产品中的上壳，下壳，支架三个产品作为研究对象，目的是找出浇口，流道的最佳尺寸和型腔的合理布局，并以最优布局消除因浇口和流道不合理产生的缺陷。这项研究使用了三种类型的软件：使用UG软件作为计算机辅助设计工具用来3D建模；使用犀牛软件后期处理工具设计浇口和流道；使用Moldex软件作为仿真工具来分析塑性流动。最终修改了一些两板式注塑模中浇注系统的大小和位置，来消除填充时缺料产生的空腔和熔接痕等问题。 关键词:计算机建模；流体分析；优化 PACS: 07.05Tp 1.介绍 注塑通常包括注射，补缩和冷却三个阶段。随着计算机在工程设计中的大量使用，仿真软件在模具制造行业中产生了重要的影响。目前，市场上这方面商用软件也越来越多地涌现出来[1]。ECR塑料产品的三部分使用相同的材料和颜色，但形状大小却各不相同。原本每一部分都需要独自的模具，此项研究中只需要一个一模多腔的模具便可完成。其难点在于型腔的位置、浇注系统的位置尺寸、以及冷却水道的位置[2]、[6]、[7]。Moldex软件就是用于分析塑性流动的仿真软件。 2.方法 本研究从设计通过UG软件对ECR产品进行3D建模，然后将建好的模型转移到犀牛软件上进行文件处理。在犀牛软件中对浇注系统如浇口，主流道，分流道，以及冷却水道和模架的设计。最后，使用从犀牛软件导出文件到Moldex软件。通过对注射、补缩、冷却、翘曲的分析 1
熔模铸造浇注系统计算 1 熔模铸造浇注系统计算 浇注系统是熔模铸造工艺设计的重要部分。国熔模碳钢铸件居多，其浇注系统除应具有引入金属液等作用外，还要能为铸件提供必要的补缩金属液和补缩通道。目前，很多工厂熔模铸件浇注系统大小是设计人员凭经验定的，直接影响了铸件的成品率和工艺出品率。因此，有必要开展熔模铸造浇注系统计算方法的探讨。 从结构上看，熔模铸造浇注系统有直浇道-浇道、横浇道-浇道和组合式三大类。其中直浇道-浇道式又分：单一直浇道、直浇道-补缩环、多道直浇道和特种形状直浇道等形式。但在实际生产中应用最广泛的是单一直浇道浇注系统，如图1所示。 图1 单一直浇道 Fig.1 Single sprue 目前用于单一直浇道浇注系统的计算方法有： 亨金法、比例系数法、浇口杯补缩容量法、当量热节 法、浇注系统确定参考图法等。其中亨金法较全面地 考虑了影响补缩的因素；并可计算出直浇道、浇口尺 寸，以及一个浇注系统铸件组最多允许的铸件数量。
据介绍亨金法更适用于该类浇注系统。 本文就单一直浇道浇注系统计算开展研究。利用计算机对第一拖拉机股份(简称拖拉机厂)、东风汽车公司精密铸造厂(简称第二汽车制造厂)大量工艺已成熟零件的浇注系统与亨金法计算结果相比较，并对亨金法进行修正。该修正公式可供各工厂技术人员在设计浇注系统时参考。 2 亨金法简介 为使铸件获得补缩，浇口应设在铸件厚处(热节处)，以保证在金属液凝固时，浇口比铸件厚处晚凝固，而直浇道又比浇口晚冷，从而利用直浇道中金属液补缩铸件。因此，浇口截面的热模数Mg(mm)是铸件热节处的热模数Mc(mm)、直浇道截面的热模数Ms(mm)、单个铸件质量Q(g)和浇口长度Lg(mm)的函数，即Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms) (1) 前联学者亨金用不同铸件做试验，把公式(1)中各参数关系绘成曲线后发现，它们之间的关系为各种不同方次的抛物线关系，最后归纳得到下列公式： (2) 式中Kh——比例系数，中碳钢Kh≈2。 一般工厂直浇道尺寸已标准化。利用式(2)可
技术专栏 : 塑料射出成型模具的浇口设计 浇口(Gate)在射出成型模具的浇注系统(Feed System)中是连接流道(Runner)和型腔(Cavity)的熔胶通道。浇口设计和塑件质量有着密不可分的关系。 1. 浇口的位置和数目 1.1. 浇口位置与喷流(Jetting)的关系 浇口若能布置成冲击型浇口 -- 也就是使得进浇后的塑料熔体立刻冲击到一阻挡物(如型腔壁、芯型销等)，让塑流稳定下来，就可以减少喷流的机率。 1.2. 浇口的位置和数目与熔接线(Weld Line)的关系 熔接线是两股熔胶的波前(Melt Front)相遇后所形成的线条。就塑件的外观或是强度而言，熔接线都是负面的。 每增加一个浇口，至少要增加一条熔接线，同时还要增加一个浇口痕(Gate Mark)、较多的积风(Air Trap)以及流道的体积。所以在型腔能够如期充填的前提下，浇口的数目是愈少愈好。为了减少浇口的数目，每一浇口应在塑流力所能及的流动比之内(Flow Length to Thickness Ratio)，找出可以涵盖最大塑件面积的进浇位置。 更改浇口位置以后，能够将熔接线自敏感处移除为上策。如果熔接线无法移除，那么增加波前的熔胶温度(Melt Temperature)；或是减少两相遇波前的熔胶温度差(Melt Temperature Difference)；或是增加两波前相遇后的熔胶压力(Melt Pressure)；或是增加熔胶波前相遇时的遇合角(Meeting Angle)，都可以改善熔接线的质量。 1.3. 浇口的位置和数目与积风(Air Trap)的关系 积风是型腔内的空气和熔胶释出的气体被熔胶包围后的缺陷。积风的存在，重则导致短射(Short Shot)或焦痕(Burn Mark)，轻亦影响外观和强度。 每增加一个浇口，就会增加积风发生的机率。当塑件厚薄差异大时，如果浇口位置设置不当，就会因为跑道现象(Race Track Effect)而导致积风。 1.4. 浇口位置与迟滞效应(Hesitation Effect)的关系 迟滞效应是熔胶流到厚薄交接处的时候，由于薄处的流阻较大，而在该处阻滞不前的效应。这种效应重则产生短射，轻亦形成迟滞痕(亦即高残余应力带)。 浇口应置于距离可能发生迟滞效应的最远处，以消除或减轻迟滞。 1.5. 浇口位置与缩痕(Sink Mark)和缩孔(Void)的关系 浇口应置于厚壁处以确保补缩的塑流(Compensation Flow)能够维持得最久，厚壁处才不会因为较大的收缩，而使得缩痕和缩孔更容易发生。 1.6. 浇口位置与溢料(Flash)的关系 型腔布置和浇口开设部位应立求对称，防止模具承受偏载而产生溢料现象。如(图一)所示，b) 的布置较之a)为合理。 1.7. 浇口位置与流动平衡(Flow Balance)的关系 就单型腔模具而言，熔胶波前于同一时间抵达型腔各末端，就叫做流动平衡。流动平衡的设计使得熔胶的压力、温度以及体积收缩率的分布比较均匀，塑件的质量较好。所以浇口位置的选择以是否达成流动平衡为准。 流动平衡与否，可以模拟充模的CAE进行确认。对浇口数目相同但是浇口位置不同的设计而言，能以最小的射压 (Injection Pressure)和锁模力(Clamp Force)充模的设计是流动最平衡的设计。
浇注系统的计算 浇注速度随压头的增长而变化。例如：内浇口的面积为100m㎡,压头为100mm,浇注时速度为1Kg/Sec,而当压头为400mm时，内浇口的面积仍为100m㎡，浇注速度就为2Kg/Sec.这种较高的浇注速度是造成铸造缺陷特别是垂直型腔的下半部的重要原因。 ㈠ V= 2gh V：铁水的流速 g:加速度 H:预定压头 这公式是在理想状态下的结果，没有考虑到在流动过程中由于摩擦造成的能量损失和黏度的变化。 损失因素： 当考虑在浇注系统中的能量损失时，一个影响因素应当介绍一下。损失系数m，用来描述在浇注系统中速度或流速的减少，影响因素主要有两个方面，①在浇注系统和铸型中能量的损失，有时由于气压（在型腔中的）或铁水引入型腔的方式的错误；②铁水的黏度的变化（这种变化主要由于铁水的成分、浇注温度和金属的种类） 浇注系统的形状，主要是内浇口的形状对损失系数的影响见图1，同样的面积内浇口厚度不同流动中的损失也不同，内浇口越厚，损失越小。
损失系数m是一个典型的经验数据，可以预定一用于浇注系统的计算，预 定的m在以后的流动实验中将被修正。 当考虑到m时公式㈠将被修正为：V=m 2gH ㈡ 流速 W 的概念是指在一段时间内经过浇道的铁水的公斤重量。 ω= G/T ㈢ ω也可以表达为 W= ρ * F * V V 流过浇道的速度 F 浇道的截面积 G/T= ρ * F* V F=------------------------ 对于铁水：ρ=6.89*10 Kg/mm g =9810 mm/Sec F= 1036*G/T*m* H ㈣ 只有对于理想运动状态才没有损失，在任何真实运动中都存在损失系数是 0---1之间的分数，损失系数越大损失越小。在水力系统中，如浇注系统中存在 损失，由损失系数来表示，表 1 给出了不同损失系数的流动损失（在浇注 系统中）： m 0.9 0.8 0.7 0.6 0.5 0.4 0.3 0.2 % 11 25 43 67 100 150 233 400 占无摩擦流动的百分比 1/9 2/8 3/7 4/6 5/5 6/4 7/3 8/2 2．金属液在浇注系统中的流动： 静态的流层、平稳的流动只能在以下条件下实现。 ⅰ、系统被液态所填满，没有气体的充填。静压头高度是固定的（铁水高
149863 ＣＡＥ小百科系列～连载十六 一：设计流道的基本原则 基本原理 普通的流道系统(Runner System)也称作浇道系统或是浇注系统，是熔融塑料自射出机射嘴(Nozzle)到模穴的必经通道。流道系统包括主流道(Primary Runner)、分流道(Sub-Runner)以及浇口(Gate)。下图显示了典型的流道系统组成。
●主流道：也称作主浇道、注道(Sprue)或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部 分起算，至分流道为止的流道。此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。 ●分流道：也称作分浇道或次浇道，随模具设计可再区分为第一分流道(First Runner)以及第二分流 道(Secondary Runner)。分流道是主流道及浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得 平缓转换；对于多模穴模具同时具有均匀分配塑料到各模穴的功能。 ●浇口：也称为进料口。是分流道和模穴间的狭小通口，也是
最为短小肉薄的部分。作用在于 利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好(由于塑料的 切变致稀特性);黏滞加热的升温效果也有提升料温降低黏度的作用。在成型完毕后浇口 最先固化封口，有防止塑料回流以及避免模穴压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的 功能。成型后则方便剪除以分离流道系统及塑件。●冷料井：也称作冷料穴。目的在于储存补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入 模穴影响充填质量或堵塞浇口，冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长 时，在末端也应开设冷料井。 设计基本原则 模穴布置(Cavity Layout)的考虑 ●尽量采用平衡式布置(Balances Layout )。 ●模穴布置与浇口开设力求对称，以防止模具受力不均产生偏载
浇注系统是为填充型腔和冒口而开设于铸型中的一系列通道。常用的浇注系统大多由浇口杯、直浇道、横浇道、内浇道等部分组成。除导入液态合金这一基本作用外，浇注系统还能实现其它的一些作用，其作用如下： (1)使液态合金平稳充满砂型，不冲击型壁和砂芯，不产生激溅和涡流，不卷入气体，并顺利地让型腔内的空气和其它气体排出型外，以防止金属过渡氧化及生产砂眼、铁豆、气孔等缺陷。 (2)阻挡夹杂物进入型腔，以免在铸件上形成渣孔。 (3)调节砂型及铸件上各部分温差，控制铸件的凝固顺序，不阻碍铸件的收缩，减少铸件变形和开裂等缺陷。 (4)起一定的补缩作用，一般是在内浇道凝固前补给部分液态收缩。 (5)让液态合金以最短的距离，最合宜的时间充满型腔，并有合适的型内液面上升速度，得到轮廓完整清晰的铸件。 (6)充型流股不要对正冷铁和芯撑，防止降低外冷铁的激冷效果及表面熔化，不使芯撑过早软化和熔化，而造成铸件壁厚变化。 (7)在保证铸件质量的前提下，浇注系统要有利于减小冒口体积，结构要简单，在砂型中占据的面积和体积要小，以方便工人操作、清除和浇注系统模样的制造，节约金属液和型砂的消耗量，提高砂型有效面积的利用。 一、浇注系统各组成部分与作用： (1)浇口杯：浇口杯又称外浇口，其作用是承接来自浇包的金属液，减轻金属液对铸型的冲击，阻止熔渣、杂物、气泡等进入直浇道，增加金属液的充型压力等。
常用浇口杯有呈漏斗形和池形（浇口盆），漏斗形浇口杯可单独制造或直接在铸型内形成，成为直浇道顶部的扩大部分；它结构简单，体积小，可节约金属，但阻渣能力较差，它常用于中、小型铸件，在机器造型中广泛采用。对大、中型铸件，特别是铸铁件，常采用浇口盆，它具有较好的阻渣效果，浇口盆是与直浇道顶端连接，用以承接导入熔融金属的容器。在浇口盆出口处常放置有浇口塞，当浇口盆充满金属后，塞子升起即开始浇注。 (2)直浇道：浇注系统中的垂直通道，它通常带有一定的锥度。对黑色金属，直浇道应做成上大下小的锥体，锥度一般为1：20，其底部常比横浇道的底部稍低并呈 （它可储存最初进入的金属液，球形。直浇道底部的凹坑和扩大部分亦称为直浇道窝。 对后面的金属液起缓冲作用，并适当引导液流向上，有助于杂质和气泡上浮至横浇道顶部，增强横浇道的撇渣功能。） (3)横浇道：是连接直浇道和内浇道的中间组元。横浇道的作用是分配金属液和挡渣。常开在上型的分型面以上，截面多呈上小下大的梯形。对形状简单的小铸件可以省略横浇道。 (4)内浇道：浇注系统中，引导液态金属直接进入型腔的部分。内浇道的作用是控制金属液流入型腔的速度和方向，调节铸件各部分的温度分布和控制铸件的凝固顺序。在某种情况下，也有一定的补缩作用。内浇道应与横浇道相接而低于横浇道（即内浇道常开在下型的分型面以下），其截面多呈上大下小的扁梯形。内浇道不要开在横浇道的尾端，应与之有15-40mm的距离。内浇道的长度对小件可选20-30mm，截面大时可选长些。 二、浇注系统的类型、特点及应用 （1）浇注系统按各组成元截面积比分类： a、封闭式浇注系统 控流截面在内浇道；浇注开始后，金属液容易充满浇注系统，呈有压流动状态；挡渣能力较强，但充型速度较快，冲刷力大，易产生喷溅，金属液易氧化；适用于湿型铸铁小件及其干型中、大件；树脂砂型大、中、小件均可采用。 b、开放式浇注系统
铸造业浇注系统的计算 1.浇注系统的计算 1.1.奥藏---迪台尔特公式 根据流体力学的白努利方程式可以导出如下的浇注系统的液流的式子： v= G/(γ*F*t)=μ*√(2*g*H) ------------------------------------（1） 其中：v 流速单位cm/s （计算时可以按最小截面积的流速） G铸件质量（重量）单位kg F截面积单位cm2 （计算时可以按最小截面积） t浇注时间单位s g重力加速度981cm/s2 H平均压力头单位cm（取值计算见后） γ 金属液体的密度单位kg/cm3 铸铁γ=7.0 铸钢γ=7.3 μ 由铸件壁厚和结构以及浇道等因素引起的金属液体流速损耗系数，复杂铸铁件可取为0.34 对于铸钢件根据不同的铸型μ=0.25----0.50 湿型取小值，干型取大值，阻力大取小值，阻力小取大值。 由（1）式，得 F=G/(γ*t*μ*√(2*g*H)) -----------------------------------------(2) 设y=γ*μ*√(2*g) 则F=G/(y *t*√H) ---------------------------------------------------(3) 此公式的各种变形铸造书中常称作奥藏---迪台尔特公式。是各种铸造书中引用最多的浇注系统的计算公式。 系数y的取值： 对特定的金属液和特定类型的铸件（如壁厚等）和特定的生产工艺，可视为常数，具体数值可从试验中，通过记录浇注时间反求y的平均值作为今后计算的常数。 如，一拖一铁厂的原二线为0.18—0.22 原三四线为0.13 原一线为0.15—0.16 现在的KW线，由于砂型的紧实度特高，y=0.04左右 平均压头H的取值： 顶注为H=h 底注为H=h-c/2 从铸件中间浇注为H=h-c/4 其中h为浇口杯平面到内浇口的高度，c为铸件的高度。公式推导从略，见有关的书籍。 以上计算出的是浇注系统的最小截面积。在不同类型的浇注系统中，最小截面积的位置是不同的。封闭式浇注系统的最小截面积是内浇口，开放式浇注系统的最小截面积是直浇口，最常用的半封闭式浇注系统的最小截面积是阻流段。 奥藏--:迪台尔特公式是既有理论又有实践经验确定的系数值。是个较科学的公式，计算也很有规律。到一个新的铸造车间，最好通过实测一些铸件的浇注时间，把式子中的参数选定。 根据这个公式可以自己把常用的参数代入，造个表供本单位使用。 1.2.浇注时间的取值 浇注时间的取值受如下因素决定：铸件的重量、主要壁厚、复杂程度、铸型种类等。 下边是几个常用的确定浇注时间的公式： ①t=S*√G ?
浇口分类设计规范 浇口的种类大致分为以下：直浇口、侧浇口（侧浇口、扇形浇口）、搭底浇口、平缝浇口（内环形浇口、外环形）、针点浇口、潜浇口（表面潜浇口、顶杆式潜浇口、平板式零件潜浇口、香蕉潜浇口）。 一、直浇口 注： 1、d1必须满足注塑机的要求，浇道单边斜度最少1°。 2、浇道单边斜度最少1°。 3、d2在满足注塑的条件下在越小越好。 4、L越小越好，可以用加长喷嘴减短流道。 二、侧浇口
1、浇口尺寸计算方法： h=nt w=(3-10)h L= （0.8-1.5 ） A=(20-30)° L1=0.5 -1 其中n 为常数，根据塑料的不同而不同 2、侧浇口自动脱浇口设计 侧浇口在一般设计是不能自动脱浇口的，如果把产品与流道 设计成不同时间顶出，便可以实现自动脱浇口的效果。 三、搭底浇口 搭底浇口是侧浇口的改良，适合某种特定形状的产品。 1）、在侧面不允许有浇口的情况下； 倒扣
2）、避免有流纹的现象； 3）除硬质PVC外，适合绝大多数产品。 注： h=nt w=(3-10)h L=0.8-1.5 四、扇形浇口 扇形浇口是侧浇口的改良，它的宽度随深度的减少而增加。 1）、适合于大型平板类形状产品 2）、塑料流入型腔呈扁平状，减少流纹及夹水纹的产生。 3）、适合除硬质PVC外的任何塑料，本公司PMMA产品
五、平缝式浇口 此尺寸参照侧浇口，以加强浇口处应力，便于断口整齐及近浇口的乱流现象。
六、针点浇口 1）针点浇口在脱模时能够把产品和流道自动分离开，因儿勿须后处理。
2）进胶点处形状的三中形式： 以上三种形式根据产品的实际要求选择。 七、潜浇口 1、表面潜浇口 ` 2 6.5 3 m m 潜定模潜动模
进胶的方式及设计要点 浇口可以理解成熔融塑料通过浇注系统进入型腔的最后一道“门”，是连接分流道和型腔的进料通道。它具有两个功能：第一，对塑料熔体流入型腔起着控制作用；第二，当注塑压力撤销后，封锁型腔，使型腔中尚未冷却固化的塑料不会倒流。浇口类型的选择取决于制品外观的要求、尺寸和形状的制约以及所使用的塑料种类等因素。浇口形状和尺寸对塑件质量影响很大，浇口在多数情况下是流道中截面尺寸最小的部分（除主流道型的浇口外），其截面积与分流道的截面积之比约为0.03-0.09，截面形状多为矩形或圆形，浇口台阶长1-1.5mm左右。一般采用小浇口，因为它有以下优点： 第一，小浇口可以增加物料通过时的流速。小浇口两端有较大的压差，这样可以降低熔融塑料的表观粘度，使充模容易。 第二，小浇口可以提高熔融塑料的温度，增加流动性。小浇口处的摩擦阻力大，熔融塑料通过浇口时，一部分能量转变为摩擦热而升温，这对提高薄壁塑件或带有精细花纹的塑件质量很有好处。 第三，小浇口可以控制和缩短补料的时间，降低塑件的内应力，缩短模塑周期。在注射中，保压阶段一直要延续到浇口处凝结为止，小浇口凝结快，补料时间短，减小了大分子的凝结取向和凝结应变，大大减小了补料内应力。小浇口的适应封闭也能正确地控制补料时间，提高塑件的质量。 第四，小浇口可以平衡各型腔的进料速度。小浇口出阻力大得多，只有流道充满并具有足够的压力后，各型腔才能以相近的时间充模，这样可以改善各型腔进料速度的不平衡性。 第五，便于塑件修整。小浇口可以用手工快速切除。小浇口切除后的痕迹小，减少了修磨时间。但是，过小的浇口会大大增加流动阻力，延长充模时间，高黏度的熔融塑料和剪切速率对表观黏度影响小的熔融塑料，不宜采用小浇口 浇口又称进料口，它是分流道与型腔之间的狭小通口，也是最短小部分，其作用使熔融塑料在进型腔时产生加速度，有利于迅速充满型腔，成型后浇口塑料先冷凝，以封闭型腔，防止熔融塑料倒流，避免型腔压力下降过快，以至在制品上产生缩孔或凹陷，成型后便于使浇注凝料与制品分离. 浇口种类 1、盘形浇口: 沿产品外圆周而扩展进料，其进料点对称，充模均匀，能消除结合线．有利于排气．水口常用冲切方式去除，设计时注意冲切工艺．
内浇道截面面积的计算 根据截面比设计法，内浇道截面面积计算公式为： p L L gh t G A 2μρ= 内 式中： A 内—内浇道截面积； G L —流经内浇道的金属液总重量； L ρ—金属液密度； μ—流量损耗系数； t—浇注时间； g—重力加速度； h p —内浇道单元处的压力高度值；Hp—平均静压头高度； 对于有浇口杯-直浇道-横浇道-内浇道四个单元的浇注系统来说 ?p = k 22 1+k 12+k 22 H p 式中： k 1—直浇道截面积与横浇道截面积之比； k 2—直浇道截面积与内浇道截面积之比； H p 为平均静压头的高度。 浇注时间t 按照经验公式t=AG n (1) t=B δp G n (2) G 为铸件或浇注金属重量；δ为铸件壁厚。 对于铝合金对于式（1）有：A=2.4; n=0.387 式（2）有：B=1.25; n=0.35; p=0.35. 式中各参数的数值为：根据铸件的合金为铝合金G L 一般为铸件质量 的2~3倍，故而G L=2.5×G =2.5×253.986=634.965kg ； L ρ =2.685g/cm 3=2.685×103kg/m 3； 一、 取截面比为A 直:A 横:A 内=1:2:1。 μ=0.68；k 1=0.5; k 2=1；g=9.8m/s 2。采用底注式根据砂箱高度为700mm 以及浇口杯高度为150mm,H p =85cm ；
按式（1）得t=2.4G L 0.387=2.4×(634.965)0.387=20.46s ； 按式（2）得t=B δp G n =1.25×200.35×253.9860.35=24.77s 两者相差不大由于铝合金要快浇，可以取t=20.46s ?p =k 22 1+k 12 +k 2 2H p =12 1+0.52+12 ×85=0.378m 将以上参数代入式(5-1)得： 2 23内5.62)(00625.0378 .08.9246.2068.010685.2965 .634cm m A ==??? ???= 浇注系统各截面尺寸和形状的确定 根据已经确定的截面比截面比为A 直:A 横:A 内=1:2:1，可以计算出A 直=62.5cm 2，A 横=125cm 2。 （1）直浇道形状和尺寸的确定 采用圆锥形直浇道，根据计算得出的结果，当采用一个直浇道时，直浇道的半径R =√ A 直π =44.6mm 所以其直径D=89.2mm 。直浇道过粗，易产生涡流，从而 使铸件产生气孔。采用圆锥形直浇道直径最好不要超过25mm ，显然该直径太大可以采用两个直浇道同时浇注，以减小直浇道直径。同时采用片状直浇道如下图 取a=35mm b=8mm s=25mm n=12mm(片状浇道数量)
模具3.3.5 浇口设计 如前所述，浇口设计是模具浇注系统设计的重要内容之一。 浇口设计主要解决以下问题： ?浇口形式 ?结构尺寸 ?进浇位臵 为解决好这些问题，我们必须了解浇口种类及其结构、尺寸对成型过程的影响。
模具1、浇口类型及其对成型过程的影响 塑料熔体从流 道进入型腔的最后 关口就是浇口，是 浇注系统末端与型 塑件 腔连接的通道。 按其断面尺寸 大小浇口可分为两 种类型：大浇口和 小浇口 浇口
大浇口 截面积等于或大于流道截面积，对充模流动及保压过程无明显影响，又称为非限制性浇口。 大浇口断面尺寸大、流动阻力小，有利于物料和压力传递，适用于大型、长流程、厚壁制品和高粘度物料的成型。但浇口凝封慢，浇口处易产生因倒流或过度保压导致的制品缺陷。另外，浇口尺寸大，去除料把困难，去除料把后的残留痕迹大，易对制品外观和使用造成影响。
小浇口 截面积比流道小的多（通常只有分流道截面积的3%~9%），其微小的尺寸变化对充模速度、补料时间、料流状态、压力降等都有着明显的影响，故称为限制性浇口。
小浇口断面尺寸小，流动阻力大、压降大，有利于多型腔均衡成型；而且还可使物料流经时的剪切速率大幅度提高，对假塑性熔体有切力变稀和升温作用。 同时，浇口尺寸小，易凝封，可控制补料时间、限制倒流，缩短成型周期。 另外，浇口尺寸小，有利于浇道凝料与制品自动分离，易实现自动化生产；浇口痕迹小，易修整，浇口位臵可灵活设臵。
2、常用浇口形式及特点 注射模常用浇口主要有侧浇口、点浇口和直接浇口三种基本形式，以及若干种衍生形式。 其中除直接浇口为大浇口外其余均为小浇口，分述如下：
注塑模具浇口型式及选择 塑料模具的浇口是指连接分流道和性强之间的一段细短流道，是树脂注入型腔的入口。在模具中浇口的形状、数量和尺寸和位置等会对塑料件的质量产生很大影响。所以浇口的选择是塑料模具设计的关键点之一，下面通过几个方面对于浇口进行介绍。 一、浇口的主要作用有： 1、型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。 2、易于切除浇口尾料。 3、对于多腔模具，用以控制熔接痕的位置。 二、浇口的型式 浇口一般分为非限制性浇口和限制性浇口两种型式。限制性浇口又分为侧浇口、点浇口和盘环形浇口等3个系列。 非限制性浇口。 非限制性浇口又叫直浇口（如图1所示）。其特点是塑料熔体直接流入型腔，压力损失小进料速度快成型较容易，对各种塑料都适用。具有传递压力好，保压补缩作用强，模具结构简单紧凑，制造方便等优点。但去除浇口困难，浇口痕迹明显；浇口附近热量集中冷凝迟缓容易产生较大的内应力，也易于产生缩坑或表面凹缩。适用于大型塑件、厚壁塑件等。 图1直浇口型式 限制浇口。 型腔与分流道之间采用一端距离很短、截面很小的通道相连接，此通道称为限制性浇口，它对浇口的厚度及快速凝固等可以进行限制。限制浇口的主要类型有： 2.2.1 点浇口。 点浇口是一种截面尺寸特小的圆形浇口（如图2所示）。点浇口的特点有：1、浇口位置限制小；2、去除浇口后残留痕迹小，不影响塑件外观；3、开模时浇口可自动拉断，有利于自动化操作；4、浇口附件补料造成的应力小。缺点是：1、压力损失大，模具必须采用三板模结构，模具结构复杂，并且要有顺序分模机构，也可应用于无流道的两板模具结构。 图2 点浇口的型式
2.2.2潜伏式浇口。 潜伏式浇口是由点浇口演变而来，其分流道开设在分型面上，浇口潜入分型面下面，沿斜向进入型腔，潜伏式浇口除了具有点浇口的特点外，其进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处，因此不影响塑件外观，塑件和流道分别设置推出机构，开模时浇口即被自动切断，流道凝料自动脱落。 图3 外侧潜伏式浇口 图4 内侧潜伏式浇口 2.2.3侧浇口 侧浇口又叫边缘浇口，一般开设在分型面上，从型腔（塑件）外侧面进料（如图5所示）。侧浇口是典型的矩形截面浇口，能方便的调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，因而也称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口截面形状简单，加工方便，能对浇口尺寸进行精密加工；浇口位置选择灵活，以便改善充模状况；不必从注塑机上卸模就能进行修正；去除浇口方便，痕迹小。侧浇口特别适用于两板式多腔模具。但是塑件容易形成熔接痕、锁孔、凹陷等缺陷，注塑压力损失大、对于壳体形塑件排气不良。 图5 侧浇口基本型式 2.2.4重叠式浇口 重叠式浇口又叫搭接浇口，基本上与侧浇口相同，但浇口不是在型腔侧面边，而是在型腔的一个侧面（如图6所示）。是典型的冲击型浇口，可有效的防止塑料熔体的喷射流动。如成形条件不当，会在浇口处产生表面凹坑。切除浇口比较困难，会在塑件表面留下明显的浇口痕迹。 图8重叠式浇口基本型式 2.2.5扇形浇口 扇形浇口是逐渐展开的浇口，是侧浇口的变异型式，常用来成型宽度较大的板状塑件（如图7所示）。浇口沿进料方向逐渐变宽，厚度逐渐减至最薄。塑料熔体在宽度方向上得到均匀分配，可降低塑件内应力，减小翘曲变形；型腔排气量好，避免包围空气。但是浇口切除困难，痕迹明显。 2.2.6平缝式浇口 又称薄片式浇口，也是侧浇口的一种变异形式，常用来成型大面积的扁平塑件（如图8所示）。浇口的的分配流道与与型腔侧边平行，称作平行流道，其长度可以大于或等于塑件宽度。塑料熔体先在平行流道内得到均匀分配，再以较低的线速度呈平行流动，
注塑模的流道和浇口的设 计文献综述 姓名： 学院： 专业： 班级： 学号： 指导老师：
注塑模的流道和浇口的设计文献综述 摘要：流道和浇口设计不合理，则出模产品会出现空洞缩水凹陷气孔等缺陷，从而降低出模产品的机械性能断裂延伸率和冲击性能成型后产品尺寸变差较大，致使影响产品性能。浇口直接影响注塑制品的外观、变形、成型收缩率及强度, 如果选用不当,容易使注塑制品产生缺料、熔接痕、缩孔、浇口白斑、翘曲、变脆及降解等缺陷。根据注塑制品的不同特点,探讨了11种浇口形式的优缺点,进一步阐述了选用浇口类型与位置的方法及原则。 关键词：流道浇口 注塑模具 注塑制品设计环节
引言 流道和浇口设计是设计注塑模具的重要环节，其设计位置形状决定出模产品的质量物理性能等除此之外，流道浇口的合理布置对提高材料利用率，改善注塑工艺性等方面也有十分关键的作用。浇口亦称进料口, 是连接分流道与型腔熔体的通道。浇口选择恰当与否直接关系到注塑制品能否完好、高质量地注射成型。浇口设计包括浇口截面形状与尺寸的确定和浇口位置的选择。关于浇口截面形状及尺寸的确定, 很多教科书都有提及, 这里不再重复。 浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定 性的作用, 因此也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说, 包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。此外, 还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避。免出现那些可以预见的问题。 一、主流道设计 1.主流道尺寸 主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道。主流道小端尺寸为3.5～4mm。 2.主流道衬套的形式
浇口设计 浇口是连接分流道与型腔之间的一段细短通道，是浇注系统的最后部分，其作用是使塑料以较快速度进入并充满型腔。它能很快冷却封闭，防止型腔内还未冷却的熔体倒流。设计时须考虑产品的尺寸、截面积尺寸、模具结构、成型条件及塑料性能。浇口应尽量小，与产品分离容易，不造成明显痕迹。其类型多种多样。 浇口的作用 （1）防止倒流。当注射压力消失后，封锁型腔，使尚未冷却固化的塑料不会倒流回分流道。 （2）升高熔体温度。熔体经过浇口时，会因剪切及挤压而升温，有利于熔体的填充型腔。 （3）调节及控制进料量，使各腔能在差不多相同的时间内同时充满。这叫做人工平衡进料。 （4）提高成型质量。浇口设计不合理时，易产生填充不足、收缩凹陷、蛇纹、震纹、熔接痕及翘曲变形等缺陷。 浇口的分类 浇口形式很多，包括侧浇口、潜伏式浇口、点浇口、直接浇口、扇形浇口、薄片浇口、爪形浇口、环形浇口、伞形浇口及二次浇口等。 其中点浇口又称细水口，常用于三板模的浇注系统，熔体可由型腔任何位置一点或多点地进入型腔。适合PE、PP、PC、PS、PA、POM、AS、ABS等多种塑料。 点浇口优点： （1）位置有较大的自由度，方便多点进料。 （2）浇口可自行脱落，留痕小。 （3）浇口附近残余应力小。 （4）本浇口对桶形，壳形，盒形制品及面积较大的平板类制品的成型非常
适用。 本塑件属于小型塑件，为盒盖形，用一模多腔，其表面要求较高，要求从中心进浇。结合上述对浇口的介绍本次应选用点浇口。 浇口位置的选择： （1）浇口位置尽量选择在分型面上，以便于清除及模具加工，因此能用侧浇口时不用点浇口。 （2）浇口位置距型腔各部位距离相等，并使流程最短，使熔体能在最短的时间内同时填满型腔的各部位。 （3）浇口位置应选择对型腔宽畅、厚壁部位，便于补缩，不致形成气泡和收缩凹陷等缺陷。熔体由薄壁型腔进入时，会出现再喷射现象，使熔体的速度和温度突然下降，而不利于填充。 （4）在细长型芯附近避免设开设浇口以免料流直接冲击型芯导致变形错位或弯曲。熔体的温度，压力大，对镶件冲击的频率大，若镶件薄弱，必然被冲弯，甚至被冲断。 （5）在满足注塑要求的情况下，浇口的数量越少越好，以减少熔接痕，若熔接痕无法避免，则应使熔接痕产生于制品的不重要表面及非薄弱部位。但对于大型或扁平产品建议采用多点进料，以防止产品翘曲变形和填充不足。 （6）浇口位置应有利于模具排气。 （7）浇口位置不能影响制品外观和功能。 （8）浇口位置不能太大也不能太小。 （9）在非平衡布置的模具中，可以通过调整浇口宽度尺寸来达到进料平衡。 （10）一般浇口截面积为分流道截面的3%~9%，浇口的截面形状为圆形或矩形，浇口长度为0.5~2.0mm,表面粗糙度R a不低于0.4um。 （11）在侧浇口模具中，应避免从枕位处进料，因为熔体急剧拐弯会造成能量的损失。无法避开时要在枕位进料处做斜面，减小熔体流动阻力。 （12）浇口数量的确定：浇口数量取决于熔体流程L与制品胶位厚度T的比值，一般每个进料点应控制在L/T=50~80.任何情况下，一个进料点的L/T值不
浇注系统的设计与计算 摘要:本文主要讲述了计算机在浇注系统中辅助应用,为铸造工艺设计的科学化、精确化,提供了良好的工具。 关键词:设计原则设计顺序设计方法及计算公式 在铸造工艺设计过程中,有许多繁贞的数字计算和大量的查表选择工作,仅凭工艺设计人员的个人经验和手工操作,不但要发费很多时间,而且设计结果往往因人而异,很难保证铸件质量。60年代以来,特别是进入80年代后,随着电子计算机技术的迅猛发展,计算机辅助设计技术在工业中得到愈来愈广泛的应用,也为铸造工艺设计的科学化、精确化提供了良好的工具,成为铸造技术开发和生产发展的重要内容之一。 浇注系统是在砂型中开设的引导金属液进入型腔和冒口的通道,是铸型充填系统中的一个组成部分,通常由四部分(组元)组成:外浇道(浇口杯、浇口盆)、直浇道、横浇道和内浇道。 如图(1)所示。 设计浇注系统主要是选择浇注系统的结构类型,确定引入位置,计算浇注系统各组元的截面尺寸。成功的浇注工艺,取决于金属本身的特性、铸型的性质和把金属液引入型腔的浇注系统的结构。设置浇注系统是铸造技术人员和工人用以控制金属液充型的主要手段。因此,这是一项重要的技术工作。 1-浇口杯2-直浇道3-横浇道4-内浇道 图(1)浇注系统结构示意图 一、浇注系统的设计原则 所谓浇注系统的设计原则就是确定这些浇注系统的形状、尺寸和浇注条件。如果浇注系统设计不合理就有可能造成以下铸造缺陷,如气孔、砂眼、渣眼、缩孔、裂纹、浇不足和冷隔等缺陷,因此浇注系统时必须遵守以下原则: (1)液体金属的温度在流动中应不降低太多。 (2)应不卷入空气或铸型与液体金属的界面上发生反应所生成的气体。 (3)应不损坏铸型。
消失模铸造浇注系统设计 浇注系统和浇注是获得高质量铸件的重要工序，浇注系统很关键，要经过反复试验，浇注系统可以用泡沫塑料板材来制造，但浇注系统最好是发泡成型，如果可能与模型成为一体，只有这样才能减少飞边，因为薄而复杂的浇注系统在操作过程中很容易损坏，所以使浇注系统简化很重要。 浇注系统和浇注操作的目的是减少浇注时产生紊流的倾向，减轻金属液的氧化，防止产生冷隔、皱皮等缺陷，应用成功的浇口设计有很多类型，如顶注、底注、雨淋式浇注，压边浇口、牛浇口等。 金属液的充型速度必频与模型热解的速度相同，浇注速度慢或出现断流的现象，都会引起严重的塌箱，金属液量一定要充分，以保持一定的金属静压头防止金属液前沿与熔融模型之间的空隙处发生他乡。铁或铝和氧的亲和性、铁或铝的吸气性以及模型结构对控制浇注 的成功至关重要。 浇注时泡沫塑料模型要发生一些列的变化，包括熔融、解聚、热解、聚合物裂解等，模型的热解产物会引起很多铸造缺陷，如铝合金中的气孔、缩松，铸件中的碳缺陷，以及铸钢件中的增碳等。 金属液充型过程中，模型在约75℃时开始软化，164℃时溶熔，316℃时开始解聚，在580℃时开始分解，设计浇注系统和浇注过程中，要防止气体、干砂、模型的热解残留物卷入金属液中，减少模型热解残留物取决于浇注系统的设计、浇注速度、模型的几何形状（尤其是模型的表
面和体积之比）、涂料、砂箱的排气、真空的使用、模型的密度及种类等。 浇注系统的主要作用是用金属液充填型腔，同时必须不对铸型和金属两者产生部可接受的损坏，浇注系统能够在型内建立温度梯度、提供补给金属，以促进健全的铸件，浇注过程中，浇注系统内的金属流不仅要支撑铸型，还要通过浇注系统排除模型的热解产物，在涂料和干砂的充填、紧实的过程中，浇注系统还可用以支撑和搬运，浇注系统还要有一定的强度，便于操作并使模型某些部位可能加固，防止变形。 浇注出铸件后，必须去掉浇注系统。浇注系统应该与铸件部重要的部位相连并且面积应尽量减小，一般情况下，面积越小，可增加浇注系统装配模型数量。 消失模铸造工艺中多使用较大的浇口杯防止浇注过程中出现断流，能够快速而稳定地浇注，保持液态金属的静压头，浇口杯多采用合粘结剂的型砂制造。生产铸件时常用过滤网，它有助于防止浇注时直浇道的损坏，金属液的静压头必须超过金属与模型界面的压力，否则就会发生反喷，金属液压头越高，通常导致铸件的质量越好，铝合金铸件中采用中空直浇道和其它组元，有助于铝液的充型。 1、消失模铸造浇注位置的确定 确定浇注位置应考虑以下原则 ①尽量立浇、斜浇，避免大平面向上浇注，以保证金属有一定上1速度。 ②浇注位置应使金属与模型热解速度相同，防止浇注速度慢或出现断流现象，而引起塌箱、对流缺陷。
熔模铸造浇注系统计算 1熔模铸造浇注系统计算 浇注系统是熔模铸造工艺设计的重要部分。国熔模碳钢铸件居多，其浇注系统除应具有引入金属液等作用外，还要能为铸件提供必要的补缩金属液和补缩通道。目前，很多工厂熔模铸件浇注系统大小是设计人员凭经验定的，直接影响了铸件的成品率和工艺出品率。因此，有必要开展熔模铸造浇注系统计算方法的探讨。 从结构上看，熔模铸造浇注系统有直浇道-浇道、横浇道-浇道和组合式三大类。其中直浇道-浇道式又分：单一直浇道、直浇道-补缩环、多道直浇道和特种形状直浇道等形式。但在实际生产中应用最广泛的是单一直浇道浇注系统，如图1所示。 图1单一直浇道 Fig.1Single sprue 目前用于单一直浇道浇注系统的计算方法有： 亨金法、比例系数法、浇口杯补缩容量法、当量热节 法、浇注系统确定参考图法等。其中亨金法较全面地 考虑了影响补缩的因素；并可计算出直浇道、浇口尺 寸，以及一个浇注系统铸件组最多允许的铸件数量。
据介绍亨金法更适用于该类浇注系统。 本文就单一直浇道浇注系统计算开展研究。利用计算机对第一拖拉机股份(简称拖拉机厂)、东风汽车公司精密铸造厂(简称第二汽车制造厂)大量工艺已成熟零件的浇注系统与亨金法计算结果相比较，并对亨金法进行修正。该修正公式可供各工厂技术人员在设计浇注系统时参考。 2亨金法简介 为使铸件获得补缩，浇口应设在铸件厚处(热节处)，以保证在金属液凝固时，浇口比铸件厚处晚凝固，而直浇道又比浇口晚冷，从而利用直浇道中金属液补缩铸件。因此，浇口截面的热模数Mg(mm)是铸件热节处的热模数Mc(mm)、直浇道截面的热模数Ms(mm)、单个铸件质量Q(g)和浇口长度Lg(mm)的函数，即 Mg=f(Mc,Q,Lg,Ms)(1) 前联学者亨金用不同铸件做试验，把公式(1)中各参数关系绘成曲线后发现，它们之间的关系为各种不同方次的抛物线关系，最后归纳得到下列公式： (2) 式中Kh——比例系数，中碳钢Kh≈2。