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塑胶模具流道设计基础知识(上册)

 坚持最后5分钟 2021-07-17

文章分为上,下两部分,此篇为上册

1.概述 流道系统对塑胶模具有重要影响, 流道系统的位置以及尺寸决定了注射压力的损失、热量的散失和摩擦的损耗大小以及充填速度。良好的流道系统设计是模具成功与否的关键之一。

2.普通流道系统的基本结构:主流道(SPRUE),分流道(RUNNER),冷料井(COLDWELL)及浇口(GATE),如图1。

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图 1

1- 主流道;2- 分流道;3- 冷料井;4- 浇口;5- 产品;

2.1 主流道的设计 主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道,即浇口套那一段,熔融塑料进入模具时首先经过它。一般地,要求主流道进口处的位置应尽量与模具中心重合。

注意:如果受产品排位的限制要求浇口套偏离模具中心,那相应的顶棍孔也要改成和浇口套同心。主流道设计要注意以下几点:

1)D = d + (0.5~1)mm。2) R1= R2 + (1~2)mm。

3)流道锥度 = 2°~4°,根据大头尺寸可适当改变。

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喷嘴与浇口套装配关系

2.2 分流道的设计 分流道是连接主流道与内模的浇口的塑料通道,使熔融塑料能流入内模。较大的截面面积,有利于减少流道的流动阻力;较小的截面周长,有利于减少熔融塑料的热量散失。

2.2.1 流道截面形状的选用,如下表:

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表 1

从表1中,我们可以看出相同截面面积流道的流动效率和热量损失的排列顺序。

1)圆形截面流道:优点是:表面积最小,热量不容易散失,阻力也小。

缺点是:需同时开设在公、母模上,而且要互相吻合,故制造较困难。

2)U形截面的流动效率低于圆形与正六边形截面,但加工容易,又比圆形和正方形截面流道容易脱模,所以U 形截面分流道具有优良的综合性能。

以上两种截面形状的流道应优先采用,其次采用梯形截面。U形截面和梯形截面两腰的斜度一般为5~10°。

2.2.2 分流道的截面尺寸设计注意事项:

1)流道直径与长度有关, 流程越长, 直径越大。

2)考虑流道要尽量细,尽量短. 流道直径一般比成品胶位最少厚1.0mm.避免流道塑料比成品先凝固而不能保压。

3)对于我们现在常见手机(1.0~2.0)mm壁厚,采用的圆形分流道的直径一般在3.0~4.0mm之间变动,对于流动性能好的塑料,比如:PE、PA、PP等,当分流道很短时,可小到Φ2.5mm。对于流动性能差的塑料,比如HPVC、PC、PMMA等,分流道较长时,直径可相应加大。实验证明,对于多数塑料,分流道直径在5~6mm以下时,对流动影响最大。但在Φ8.0mm以上时,再增大其直径,对改善流动的影响已经很小了。一般说来,为了减少流道的阻力以及实现正常的保压,要求:

a. 在流道不分支时,截面面积不应有很大的突变。

b. 流道中的最小横断面面积大于浇口处的最小截面面积。对于三板模来讲,以上两点尤其应引起重 视。

2.2.3 流道的多模腔设计

多模腔设计必须考虑平衡入水,平衡的流道布置使各型腔能够同时充满并有相等的型腔充填压力,其结果是成形塑件性能质量相近。如果平衡流道的模具中充填时间不等,那就需改变浇口尺寸使充填较慢的型腔充填加快,或者改变流道半径使压力损失平衡。如图3所示:

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流道一般比其下属分流道粗20%,以次类推。

2.3 浇口(Gate)

2.3.1 功能

浇口是一条截面面积细小的段槽,用以连接流道与模穴. 浇口是浇注系统的关键部分,浇口的位置、类型及尺寸对胶件质量影响很大。在多数情况下,浇口是整个浇注系统中断面尺寸最小的部分(除主流 道型的外)。

2.3.2 浇口的类型

1)大水口:如图4所示 优点:压力损失小,制作简单。

缺点:浇口附近应力较大;需人工剪除浇口(流道), 表面会留下明显浇口疤痕。

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图 4

2)侧浇口:如图5所示

优点: 形状简单,加工方便,去除浇口较容易。

缺点: 胶件与浇口不能自行分离,胶件易留下浇口痕迹。侧浇口设计常用参数:

a. 浇口宽度W为1.5~5.0mm,一般取W=2H。大胶件、透明胶 件可酌情加大。

b. 深度H为0.4~1.5mm。具体来说,对于常见的ABS、HIPS, 常取H=(0.4~0.6)δ ,其中δ为胶件基本壁厚;对于流动性能 较差的PC、PMMA,取 H=(0.6~0.8)δ;对于POM、PA来说,这 些材料流道性能好,但凝固速率也很快,收缩率较大,为了保证胶件获得充分的保压,防止出现缩痕、皱纹等缺陷,建议浇口深度H=(0.6~0.8)δ;对于PE、PP等材料来说,且小浇口有利于熔体剪切变稀而降低粘度,浇口深度H=(0.4~0.5)δ。

c. 浇口长度L=0.75~2mm。

应用:适用于各种形状的胶件,但对于细而长的桶形胶件不宜采用。

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图 5 侧浇口

3)针点浇口优点:

a.浇口位置选择自由度大。

b.浇口能与胶件自行分离。

c.浇口痕迹小。

d.浇口位置附近应力小。

缺点:

a.注射压力较大。

b.三板模结构,结构较复杂。

参数:

a.浇口直径d一般为0.8~1.5mm。

b.浇口长度L为(0.8~1.2)mm。

c.为了便于浇口齐根拉断,应该给浇口锥度α, 大小15°~20°左右,浇口与流道相接处圆弧R1连接,使针点浇口拉断时不致损伤胶件,R2为(1.5~2.0)mm,R3为(2.5~3.0)mm,深度h=(0.6~0.8)mm。

应用:其表面浇口痕迹有一定要求的塑件。

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图 6 针点浇口

4) 扇形浇口

优点:

a.熔融塑料流经浇口时,在横向得到更加均匀的分配,降低胶件应力。

b.大量塑料在短时间内流入内模。

缺点:

a.浇口与胶件不能自行分离。

b.胶件边缘有较长的浇口痕迹,须用工具才能将浇口加工平整。

参数:

a.常用尺寸深H为(0.25~1.60)mm。

b.浇注型腔处常做一段直平面,宽“D”=0.5mm,方便流道剥离产品,图7右。应用:常用来成型宽度较大的薄片状胶件,流动性能较差的、透明胶件。比如 PC。

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图 7扇形浇口

5)潜水式浇口

优点:

a.浇口位置的选择较灵活。

b.浇口可与胶件自行分离。

c.浇口痕迹小。

d.两板模、三板模都可采用。

缺点:

a.浇口位置容易拖胶粉。

b.入水位置容易产生烘印。

c.需人工剪除胶片。

d.从浇口位置到型腔压力损失较大。

参数:

a.浇口直径d为2.0mm。入胶截面面积A 由胶口加工深度控制,等效为圆形后 软胶取Φ0.8~Φ1.2,硬胶取 Φ0.6~Φ1.5。

b.进胶方向与铅直方向的夹角为30°~50°之间,20°有时也做。(图例中为30°)。

c.入水嘴的锥度为15°~25°之间。(图例中为20°)。

d.腔的距离C为(1.0~2.0)mm。(图例中为2mm)。

应用:适用于外观不允许露出浇口痕迹的胶件。对于一模多腔的胶件,应保证各腔从浇口到型腔的阻 力尽可能相近,避免出现滞流,以获得较好的流动平衡。手机模上广泛应用。

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潜顶针浇口

注意:

入水顶针直径D≥ 4.0mm

h ≤1/3D

H = 1/2D

d = 1~1.5倍普通潜水之入水面积

角度A=15~25°

角度B=25~45°

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潜水口镶件

当成品是扁平的形状,一般情况下是不能用潜水浇口的,但可用浇口镶件把流道和浇口升高5~8mm。

如图10。

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6)牛角形浇口

优点:

a.浇口和胶件可自动分离。

b.无需对浇口位置进行另外处理。

c.不会在胶件的外观面产生浇口痕迹。

缺点:

a.可能在表面出现烘印。

b.加工较复杂。

c.设计不合理容易折断而堵塞浇口。

参数:

a.浇口入水端直径d为(Φ0.8~Φ1.2)mm,长(1.0~1.2)mm。

b.A值为 2.5D 左右;L>6mm。

c.Φ2.5min* 是指从大端0.8D 逐渐过渡到小端Φ2.5。

应用:用于ABS、HIPS。不适用于POM、PBT等结晶材料,也不适用于PC、PMMA等刚性好的材料,防止弧形流道被折断而堵塞浇口。

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使用牛角形浇口应注意: 尽量不要如左图浇口所示直冲产品底部。避免产品外表面产生喷流痕,影响外观;进胶点应在一些骨位、厚胶处。

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