注塑模具设计:第二章:浇注系统
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注射模浇注系统有什么作用?
注射模的浇注系统是指塑料熔体从注塑机喷嘴出来后到达模腔之前在模具中所流经的通道。
浇注系统分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类。
其作用是将熔体平稳地引入型腔,使之充满型腔内各个角落,在熔体填充和凝固过程中,微信公众号:hcsteel能充分地将压力传递到型腔的各个部位,以获得组织致密,外形清晰、尺寸稳定的塑件。
浇注系统的设计是注射模设计中的一个关键环节。
普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料穴几部分组成,如图3-24所示是卧式注射模的普通浇注系统。
(1)主流道
承接熔融塑料从注塑机喷嘴到分流全道的一段流道。
它与注塑机喷嘴在同一轴心线上,物料在主流道中不改变流动方向,主流道断面形状一般为圆锥形或圆柱形。
(2)分流道
是主流道与浇口之间的通道,一般开设在分型面上。
在多型腔的模具中分流道必不可少,而在单型腔模具中,一般用在多浇口进料。
分流道的设计应尽量减小熔体在流道内的压力损失,尽可能避免熔体温度降低过快,尽可能减小流道的容积。
(3)浇口
是指紧接流道末端将塑料引人型腔的狭窄部分。
主流道型浇口以外的各种浇口,其断面尺寸都比分流道的断面尺寸小得多,长度也很
短,起着调节料流速度、控制补料时间等作用。
(4)冷料穴
用来除去料流中的前端冷料。
在注射循环过程中,由于喷嘴与低温模具接触,使喷嘴前端存有一小段低温料。
开始注射时,冷料在料流最前端,若冷料进入型腔将造成塑件上的冷疤、熔接缝,甚至冷料头堵塞浇口造成不能进料。
冷料穴一般设在主流道末端,有时分流道末端也设有冷料穴。
注塑模具浇注系统设计注塑模的浇注系统,是指从主流道的始端到型腔之间的熔体流动通道。
其作用是使塑料熔体平稳而有序地充填到型腔中,以获得组织致密、外形轮廓清晰的塑件。
浇注系统一般分为普通浇注系统和热流道浇注系统两类。
1.浇注系统的组成:一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴四部分组成,如下图所示:2.主流道设计主流道是连接注塑机喷嘴与分流道的一段通道,通常和注射机喷嘴在同一轴线上,横截面为圆形,带有一定的锥度,注射机的喷嘴与模具浇口套关系如下图所示:(1)为了防止浇口套与注射机喷嘴对接处溢胶,主流道与喷嘴的对接处应设计成半球形凹坑,凹坑的深度为3~5mm,其球面半径SR应比注塑机喷嘴头球面半径SR0大1~2mm;主流道小端直径d比注塑机喷嘴d0大0.5~1mm,以防止主流道口部积存凝料而影响脱模。
(2)为了减小对塑料熔体的阻力及顺利脱出主流道凝料,浇口套内壁表面粗糙度应加工到R a0.8μm。
(3)主流道的圆锥角设计过小,会增加主流道凝料的脱出难度;设得过大,又会产生湍流或涡流,卷入空气,所以,通常取α=2°~4°,对流动性差的塑料可取3°~6°。
(4)主流道大端呈圆角,半径r=1~3mm,以减小料流转向过渡时的阻力。
(5)在模具结构允许的情况下,主流道长度尽可能短,一般取L≤60mm,过长会增加压力损失,使塑料熔体的温度下降过多,从而影响熔体的顺利充型。
另外,过长的流道还会浪费塑料材料、增加冷却时间。
(6)最常见的主流道的类型有以下几种形式,如下图所示。
由于浇口套在工作时经常与注塑机喷嘴反复接触、碰撞,所以浇口套常用优质合金钢制造,也可以选用T8、T10,并进行相应的热处理,保证足够的硬度,但其硬度应低于与注塑机喷嘴的硬度,以防止喷嘴被碰坏。
(7)对于小型模具,可将主流道浇口套与定位圈设计成整体式,不过大多数情况下,是将主流道浇口套和定位圈设计成两个零件,然后配合固定在模板上面。
注塑模具的浇注系统浇注系统的定义﹕模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动信道。
其由主流道﹑分流道﹑浇口及泠料穴组成。
一、主流道1.定义﹕主流道是指从注射机喷嘴与模具接触的部位起﹐到分流道为止的这一段。
2.设计上的注意事项﹕(1)主流道的端面形状通常为圆形。
(2)为便于脱模﹐主流道一般制作都带有斜度﹐但如果主流道同时穿过多块板子时,一定要注意每一块块子上孔的斜度及孔的大小。
(3)主流道大小的设计要根据塑料材料的流动特性来定(4)主流道在设计上大多采用圆锥形。
制作时要注意﹕A.小端直径D2=D1+(0.5~1mm)B.小端球半径R2=R1+(1~2mm)(其中D1﹑R1分别为注射机射出口的直径及注射头的球半径)3.浇口套由于主流道要与高温塑料及喷嘴接触和碰撞﹐所以模具的主流道部分通常设计成可拆卸更换的衬套﹐简称浇注套或浇口套(1).其作用主要为﹕A.使模具安装时进入定位孔方便而在注塑机上很好地定位与注塑机喷嘴孔吻合﹐并能经受塑料的反压力﹐不致被推出模具B.作为浇注系统的主流道﹐将料筒内的塑料过渡到模具内﹐保证料流有力畅通地到达型腔﹐在注射过程中不应有塑料溢出﹐同时保证主流道凝料脱出方便。
(2)结构形式有整体式和分体式整体式﹕即台肩与构成主流道部份做成一体分体式﹕即台肩与构成主流道部份分开制作中国的工业标准﹕SINO二、分流道定义﹕主流道与浇口之间的一段﹐它是熔融塑料由主流道流入型腔的过渡段也是浇注系统中通过断面面积变化及塑料转向的过渡段﹐能使塑料得到平稳的转换。
1.截面设计A.一般设计截面为圆形B.从加工方便性来看一般设计为U形,V形,梯形,正六边形C.分流道的断面形状及尺寸大小,应根据塑件的成型体积,塑件壁厚,塑件形状,所用塑料工艺特性,注射速率,分流道长度等因素来确定。
2.分流道的布置形式有平衡式进料和非平衡式进料两种形式。
平衡式进料就是保证各个进料口同时均衡地进料,非平衡式进料就是各个进料口不能同时均衡地进料,一般要做模流分析来进行评估。
注塑模具之浇注系统的介绍注塑模具是制造塑料制品的重要工具,它的质量直接影响到成品的质量。
而注塑模具中的浇注系统对成品的质量也有着重要影响。
浇注系统是指将熔融塑料从注塑机的机筒中注入到模腔中的一系列设备和构造。
1.浇注系统的组成浇注系统由喷嘴、喷嘴喉管、进料口和冷却系统等构成。
其中,喷嘴是熔融塑料进入模腔的通道,它连接着机筒和模腔。
喷嘴内部通道的形状和尺寸会影响塑料的流动情况和填充时间。
喷嘴喉管和进料口是喷嘴和模腔之间的连接部分,起到塑料流动的引导作用。
冷却系统是为了在注塑过程中将模具中的热量迅速带走,确保产品成型的质量和效率。
2.浇注系统的工作原理注塑过程中,熔融塑料通过喷嘴进入模腔,填充整个模具的形状。
当模腔被充满后,喷嘴会迅速封闭,避免塑料溢出。
此时,熔融塑料开始冷却并变得固态,成型的产品在模具中逐渐形成。
冷却系统会通过喷淋冷却或冷却通道等方式将热量迅速带走,保证产品成型的质量。
3.浇注系统的设计要点为了保证产品的质量,并满足不同要求的注塑制品,浇注系统的设计需要注意以下要点:(1)喷嘴和模腔的连接处要保证密封,避免塑料溢出;(2)喷嘴通道的形状和尺寸要能够满足塑料的流动要求,避免注塑短流或短充问题;(3)选择适当的冷却方式和冷却介质,保证产品的尺寸和表面质量;(4)为了避免冷却系统的死角,需要合理配置冷却通道,确保整个模具在注塑过程中的温度分布均匀。
4.浇注系统的改进和优化为了提高产品的质量和生产效率,浇注系统的改进和优化是重要的课题。
一方面,可以通过模具部件的改进来优化浇注系统,例如喷嘴通道的优化、冷却通道的重新设计等。
另一方面,可以通过模具流道分析软件来模拟塑料在注塑过程中的流动情况,进一步优化浇注系统的设计。
此外,一些先进的浇注系统技术,如热流道系统、堆垛模腔技术等也可以运用到注塑模具中。
总结起来,注塑模具的浇注系统是注塑过程中至关重要的一部分,它的设计和优化对产品质量和生产效率有着直接影响。
注塑模具浇注系统设计注塑模具浇注系统是一种将熔融塑料材料注入到模具中,经过冷却固化得到所需产品的过程。
这个系统是整个注塑过程中的核心部件,其设计合理与否将直接影响到产品的质量和生产效率。
为了设计一个高效可靠的注塑模具浇注系统,我们需要考虑以下几个关键要素。
首先,我们需要确定适当的注塑机型号和规格,以满足模具需要的注射压力和流量要求。
注塑机应该具备可调的注射速度和压力控制功能,以适应不同的注塑工艺要求。
其次,我们需要设计一个合理的注射系统。
注射系统主要包括熔化、塑化和注射三个阶段。
在熔化阶段,塑料颗粒通过加热和搅拌混合,被熔化成为流动性较好的熔体。
在塑化阶段,熔体通过螺杆推进的作用,被塑化成为均匀的熔融状态。
在注射阶段,熔融塑料被注射进入模具腔道,填满整个模具空腔。
在设计注射系统时,需要考虑到塑料材料的特性、模具结构、注射压力和速度的要求,以确保注塑过程的稳定性和可控性。
第三,我们需要设计一个合适的冷却系统。
冷却系统的设计对于模具质量和生产效率有着重要的影响。
冷却系统应该能够提供足够的冷却能力和均匀的冷却效果,以确保塑料在模具中的冷却速度和温度分布均匀。
冷却系统的设计需要考虑到模具的结构和材质、注塑过程中塑料的热传导特性,以及冷却介质的选择和循环方式等因素。
此外,我们还需要考虑到模具的顶出系统和废料处理系统的设计。
顶出系统用于将成型产品从模具中顶出,废料处理系统用于处理注塑过程中产生的废料和废水。
这两个系统的设计应与注塑模具浇注系统相配合,以确保顶出效果的稳定和废料处理的环保性。
最后,我们需要进行充分的系统试验和调试,以验证所设计的注塑模具浇注系统的性能和可靠性。
试验和调试过程中,应该注意注塑过程的各个参数和变量的监测和控制,以及系统的自动化程度和安全性。
通过试验和调试,可以进一步优化和改进注塑模具浇注系统的设计,提高产品质量和生产效率。
总之,注塑模具浇注系统的设计是一个复杂而关键的过程。
通过综合考虑注塑机、注射系统、冷却系统、顶出系统和废料处理系统等各个方面的因素,我们可以设计出高效可靠的注塑模具浇注系统,为产品的制造提供良好的技术支持。
浇注系统的设计1主流道的设计主流道是指浇注系统中从注射机喷嘴与模具浇口套接触处开始到分流道为止的塑料熔体的流经通道。
它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响。
主流道通常设计在模具的浇口套中,为了让主流道凝料能顺利从浇口套中拔出,主流道设计成圆锥形,锥角a 取3度,流道的表面粗糙度Ra(1)主流道尺寸1)主流道长度:小型模具的L 主应小于等于60mm ,本次设计中取50mm.2)主流道小端直径:d=注射机喷嘴尺寸+(0.5~1)mm=(2+1)mm=3mm.(查课本P81表5.1)3)主流道大端直径:D=d+2L 主tana ≈8.24mm4)主流道球面半径:SR=注射机喷嘴球头半径+(1~2)mm=(12+2)=14mm.5)球面配合高度:h=3mm.(2)主流道的凝料体积222233=) 3.14/350 4.12+1.5+4.12 1.5=1329.5 1.333V L R r R r mm cm π++=⨯⨯⨯=主主主主主主(()(3)主流道当量半径4.12 1.5 2.8122R r Rn mm ++===(4)主流道浇口套形式由于注射机与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触,易磨损。
因此,设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。
主流道衬套为标准件可选购。
对材料的要求较严格,因而,尽管小型注射模可以将主流道浇口套与定位圈设计成一个整体,但考虑到上述因素,仍将其分开设计,以便于拆卸更换。
同时也便于选用优质钢材进行单独加工和热处理。
材料一般采用碳素工具钢(T8A 或T10A),热处理淬火表面硬度为50~55HRC.2分流道的设计分流道是指主流道末端与浇口之间的一段塑料熔体的流动通道。
分流道的作用是改变熔体流向,使其以平稳的流态均衡地分配到各个型腔。
(1)分流道的布置形式在设计时应考虑尽量减少在流道内的压力损失和避免熔体温度降低,同时还要考虑减小分流道的容积和压力平衡,因此,采用平衡式分流道。
第二章浇注系统
注塑机喷嘴中熔融的塑料,经过主流道,分流道,最后通过浇口进入到模具型腔,然后经过冷却固化,得到所需要的制品。
所以注塑模具的浇注系统是指从注塑机喷嘴到型腔为止的塑料熔体的流动通道。
因为热塑性塑料的热传导率较低,流道中冷凝的表皮对芯部熔融的塑料祈祷保温作用,所以保证了流道芯部的塑料继续流动。
来自熔融的塑料的热加上由于流动摩擦二产生的摩擦热等于高温塑料与低温模具热交换所产生的热损失。
如果增加注射速度,冷凝层由于受到流动产生的高摩擦热而会变薄。
即:高速注射与低速注射对于冷凝层厚度影响的差别是比较明显的。
这就是为什么高压、高速注射容易将型腔填充饱满的主要原因之一。
浇注系统的型制与流动性
为减少与热量的损失,必须使流道的表面积与体积之比保持最小,因为具有最小表面积与最大体积的形状是圆柱形,所以圆柱形是最优越的流道形状。
主流道
从注射机喷嘴到分浇为止的熔融塑料的流动通道。
1)定模部分由整体构成
2)定模部分由两块模板所构成
3)最普遍常用的主流道结构,是以浇口套的形式镶入模板中,为防止被喷嘴撞伤,采取淬火处理
主流道的基本尺寸取决于两个方面:1,塑料的种类,所成型的制品质量和壁厚大小。
2与注射机喷嘴的几何参数有关。
浇口套的求半径比喷嘴的球半径大2~5mm,脱模斜度一般最小不低于1°,最大不超过4°。
因为,主流道的脱模斜度不能过大,否则在注塑时会产生涡流和流速过慢等现象
主流道应保持光滑的表面,避免留有影响塑料流动或脱模的尖角毛刺等。
而且在主流道的末端还应设置冷料井以防止制品中出现固化的冷料(最先流入模具的塑料)。
设置冷料井,以便将这部分冷料存留起来。
这一点对分流道也同样重要。
分流道
分流道可以理解为从主流道末端开始到浇口为止的塑料熔体的流动通道。
鉴于圆形截面的浇道必须设置在以分型面为界的动、定模两部分,所以对制造工艺要求较高,且启模时,分流道中经过冷却固化的塑料留在动、定模内是随机的。
所以实际制造中,U 性截面分流道或梯形截面的分流道比较常用,虽然热量损失较大一点,但加工制造比较简单,并且启模时,冷料留在动定模哪一部分,将是确定的。
综上所述,理想分流道的截面形状,应是圆形,U形和梯形。
分流道的的截面尺寸也取决于塑料的种类,制品的质量与制品壁厚尺寸的大小。
ABS,聚苯乙烯的制品质量,壁厚尺寸与分流道截面直径的关系图
聚碳酸酯、尼龙、聚乙烯、聚丙烯,聚缩醛制品质量、壁厚尺寸与分流道截面直径的关系
在一模多腔中,如果所有型腔体积形状相同,那么分浇道的设计最好采用等截面和等距离。
反之,分流道设计必须在流速相等的条件下,采用不等截面,同时还要改变流道的长短来调节阻力的大小,以保证各个型腔同时填充。
浇口
是熔融塑料通过浇注系统进入型腔的最后一道门,对塑料流入型腔起着控制的作用,当注塑压力撤消后,封锁型腔,使型腔中的尚未冷却、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。
1)直接浇口(也叫大浇口)由于尺寸较大,压力与热量损失较少,对大型单一型腔的制品成型效果很好,但是去除制品中的料把较为困难,并且在制品上留有较大的疤痕。
2)侧浇口,应用广泛,尤其是对一模多腔的模具。
但是侧浇口深度尺寸的微小变化对塑料熔体的流量发生较大的改变,所以侧浇口的尺寸精度对生产效率有很大的影响,另外,由于侧浇口的尺寸一般都比较小,却正对着一个宽度和厚度都比较大的型腔,所以告诉;
流动的熔融塑料通过浇口进入型腔时,由于受到很高的剪切应力,会产生喷射和蛇形流等熔体破裂现象。
在制品表面留下明显的喷痕,
最好的侧浇口图形
为解决喷痕和气纹,减少成型难度,对于外观要求较高的制品,可采用护耳式侧浇口,将喷痕和气纹控制在护耳上。
终上所述,侧浇口是设置在模具的分型面处。
而且在制品的分型面上允许有进料口痕迹的条件下,才可以使用,否则,采用其他浇口形式。
潜伏式浇口
优点:1)制品分型面上不会留有进料口的疤痕;第二,当制品经冷却固化后从模具中被推顶出来时,浇口会被自动切断,无需后处理。
3)由于潜伏式浇口可开设在制品表面见不到的筋、柱上面,所以在成型时,不会在制品的表面留有喷痕和气纹。
在制品没有合适的筋、柱设置浇口时,利用模具的顶出杆来设置浇口是非常简便有效的方法。
点浇口
是应用非常广泛的一种浇口形式,优点:浇口附近残余应力小,在被成型制品上几乎看不到浇口的疤痕,启模时浇口会被自动切断,并且对设置浇口位置的限制较少。
因此,对于大型制品的多点进料和为避免制品成型时变形而采用的多点进料,以及一模多腔且分型面处不允许有进料口(不允许采用侧浇口)的制品非常合适。
点浇口的尺寸是非常重要的,浇口大,启模时,难切断,制品可能留在型腔中,另外,如点浇口的锥度开的太小,启模时,浇口中塑料的切断点不确定,就会使制品表面留下一个细细的小尖,如果点浇口的直径太小且长度较长,在成型的过程中,塑料易发生冷凝,阻碍填充,所以在多数情况下B值尽可能取短些(0.8~1),锥度大于15°
在制品允许的条件下,点浇口应尽量设置在制品表面较低处,为改善塑料的流动情况,可在点浇口的对面增加制品的厚度,这个改进对薄制壁品的成型非常有效。
扇形浇口
对于丙烯酸等流动性不好的塑料,如采用扇形浇口,会收到很好的效果。
扇形浇口的厚度在浇口全宽方向上是一致的,制造时做小点,试模时逐渐加大到合适的程度。
圆盘形浇口
圆盘形浇口与扇形道理相似,只是从制品内表面填充,塑料在制品的整个截面均匀扩散,同时填充型腔
环形浇口
环形浇口一般用于成型周长较长,截面较薄的筒形产品,填充效果均匀。
浇口平衡与分流道设置
(一)在设计时,可将距主浇道最远的型腔开设得大些,且逐次降之,以求达到同时填充的目的。
但是浇口尺寸的微小变化,会导致填充时间,塑料熔体流量等较大的变化。
用高级软件计算也需要实践。
(二)使各个型腔距主流道的距离均等以达到平衡
1)在不改变型腔数量与排列的情况下,使各型腔距主流道距离均等
2)改排列方式不改型腔数量,使各型腔距主流道距离均等
型腔的排列大致可分为直线排列,H形排列,圆形排列及混合形排列,就流道的长度而言,直线排列最短,圆形排列最长,就浇道平衡性而言,以四型腔以下的H形排列式和圆形排列式最好,多于四型腔的H形排列,虽然也能获得塑料流动平衡,但浇道过长,不能达到平衡,因此成型精密制品对于型腔的数目与排列要有的一定的限制。
分流道的末端和流动方向的转折处设置冷料井是必不可少的。
浇口设置不合理导致制品缺陷
对于那些尺寸精度或外观要求很高的制品,合理选择浇口的位置是至关重要的
(一)注不满
浇口位置设置在长条形制品的一端,型腔太长,致使塑料过早发生冷凝,导致熔料不能注满型腔
还有,塑料从较薄的截面流入较厚的截面,再进入较薄的截面,其过程压力损失较大,并且塑料过早发生冷凝,导致注不满
(二)翘曲
如果只为解决注不满,可把浇口位置改为在制品的中间即可,但是如果制品较长,中间浇口会使制品在成型时出现翘曲,就有必要通过改变浇口的形状来加以改善。
(三)熔接线
塑料熔体在型腔中流动时,遇到阻碍物(型芯等物体)时,熔体在绕过阻碍物后不能很好地一起熔合,于是就形成一条明显的线,叫做熔接线,制品在成型过程中因此而形成的熔接线是不能消除的,但在实际操作中可利用制品的要求灵活运用浇口的位置的设置,从而达到符合制品质量要求的目的。
另外,成型某些制品时需要有两个以上的浇口,由于从两个浇口所流入的塑料熔体在相遇时,也会因融合不好二产生熔接线。
解决办法,只有将两个浇口之间的距离尽可能的缩小。
(四)喷痕(气纹)
当熔体通过一个狭小的浇口进入到较大的型腔时,由于受到很高的剪切应力,会发生喷射现象。
特别是当型腔快被塑料填充满时,因喷射二产生的气体将在制品表面靠近浇口(尺寸由小变大的地方)附近处出现明显的痕迹,致使制品外观出现缺陷。
对于外观要求很高的制品,这是一个很难解决的问题,
另外,如果制品允许的话,可采用带护耳的浇口形式,将喷痕控制在护耳上,以保证制品外观的完好。
此外,可将浇口对着模具中的某些强度足够的芯子等物体,以求改变塑料熔体的流动方向,来达到减小喷痕的目的。
(五)缩坑
当塑料熔体通过一个较薄的截面后,其压力损失很大,很难继续保持很高的压力来填充在较厚截面而形成的凹坑,此时改变浇口的位置,结果会有所改善,但最好能和改进制品设计结合使用
(六)气阻(排气不良)
采用如图浇口位置,使熔体进入型腔后,沿型芯向型腔顶部运动,在型腔顶端的气体因无法排除而形成气阻,很高的注射压力会使气体燃烧,并在制品上出现烧蚀现象,就要改变浇口的位置
综上所述,解决由于浇口位置、型制设置不当所带来的制品缺陷这一问题,是互相牵制,互相联系的,所以在解决这些问题时,应抓住主要矛盾,首先解决制品与模具最需要解决的问题,以免顾此失彼。
浇注系统设计实例。