模具“三流”优化（料流、热流、气流）（一）

　

     在对科学注塑的理解一文中我提到：

  科学注塑泛指通过科学的、合理的整合和配制注塑相关资源，以达到稳定、高效、低损耗注塑生产的一种技术管理方法。

  注塑相关资源包括注塑机、模具、工艺(参数与条件)、材料、环境等。科学注塑泛指通过上述五类资源元素的优化，使得注塑生产输出最优化。在注塑相关资源的配置中，模具设计及制造是注塑生产的基础，技术性强且灵活多变的参数是发挥模具最佳状态的主要推手。

  模具设计及制造：重点通过优化注塑模具料流（浇注系统）、气流（排气系统）、热流（冷却或加热系统）的效果,实现模具的优化设计。

注塑工艺参数：主要关注塑模具型腔内塑料的动态过程，关注注塑核心的控制点(粘度变化)，而不是注塑机控制屏上的参数。

  科学注塑实质上更期望我们以科学的态度，注塑理论支持和数据的支撑建立起稳健的工艺参数。用系统的方法去分析问题，解决问题。

  前面文章介绍了注塑工艺优化的6项测试，为注塑工艺人员提供了注塑理论支持和数据的支撑建立起稳健的工艺参数提供了一个框架。下面我们通过三篇文章来介绍优化注塑模具料流（浇注系统）、气流（排气系统）、热流（冷却或加热系统）的效果,实现模具的优化设计。

一、优质模具的”三流”状况

1、”料流”--需快速顺利(满足进胶、补胶的需要)。

2、“气流”--需畅通无阻(进气、出气畅通无阻)。

3、“热流”--冷却需一致(冷却收缩均匀)。

二、流道系统的设计与优化

1、流道系统的作用

①　流道系统是熔料进入模腔前的通道。

②　确保熔料在流道内不会过早冷却。

③　消除熔料在流道内产生的冷料。

④　调节和控制熔料进入模具时的粘度。

⑤　调节和控制注塑成型的冷却时间。

⑥　调节和控制熔料的流动阻力。

⑦　调节和控制多型腔模具进料平衡性。

⑧　流道(水口料)表层具有保温作用。

⑨　传递熔料压力至模腔内各部位。

2、流道系统设计应遵循的原则

①　模具型腔的布局应对称分布(尺寸紧凑、胀模力平衡)。

②　熔料在流道内的流动时不宜过早冷却。

③　熔料在主、分流道内的压力降小。

④　确保熔料均匀进胶,同时到达型腔内的深处及角落。

⑤　分流道尽量地采用平衡式分布。

⑥　主、分流道的末端需开冷料井和排气通道。

⑦　流道的分布有利于模具内的空气能够顺利排出。

⑧　防止出现注塑不良(如:缺料、缩水、流纹、射纹等）现象。

⑨　主、分流道之间的过渡处应倒R角。

⑩　在满足注塑成型的条件下，流道的料耗尽量少，冷却时间尽量短。

3、流道系统的设计依据和优化

流道系统的设计需要根据塑料的种类、熔料的粘度、塑料件的壁厚、产品质量的要求等，来科学设定流道尺寸的大小。

流道系统的优化参照下表：

4、流道尺寸不良造成的注塑缺陷

（1）流道尺寸太细或太长产生的问题

①　熔料流动阻力损耗大。

②　保压补胶困难（熔料易冷）。

③　产品表面易缩水（调机困难）。

④　产品走不易缺料。

⑤　产品熔接线明显（熔料温度降低快）。

⑥　产品易出现流纹（冷料）。

⑦　产品表面外观光泽不良（复制性差）。

⑧　产品尺寸稳定性差。

⑨　产品内应力大，易变形。

⑩　产品表面浮纤明显。

⑪　注塑件强度变低。

⑫　熔料粘度增大，流动性差。

（2）流道尺寸太粗产生的问题

①　水口料损耗大（多数可再利用）。

②　流道冷却时间长，注塑效率低（产量少）。

三、流道平衡的重要性与优化

非平衡流道会导致多模腔或单型腔不平衡的充填、保压和冷却，从而产生以下问题：

①　熔料不能同时充满型腔各个角落（充填不一致）。

②　各型腔或各部位的进料量不同，产品重量、强度、密实度等都会出现差异。

③　产品的收缩率就出现差异，产品尺寸则不一致。

④　有的产品或部位会产生披锋（飞边）。

⑤　有的产品或部位易产生缩水（凹痕）。

⑥　有的模腔易粘模。

⑦　注塑缺陷调试困难，生产过程稳定性差。

四、冷料井的作用与优化

冷料井位于主流道和分流道的末端，其作用为：

①　收集熔料前锋的“冷料”，防止“冷料”进入模具内，导致产品产生“流纹”。

②　冷料井的直径稍大于主流道大端直径，长度约为主流道的大端直径。

③　粘度高的塑料、玻纤增强塑料、结晶型塑料及透明件一定要有冷料井，尺寸尽量加大一点。

④　冷料井应有排气。

五、浇口的作用与优化方法

浇口是连接分流道与型腔之间一段细短的通道（主流道浇口除外），它是浇注系统的关键部分；浇口的位置、大小、形式和数量对注塑件质量的影响很大，70%的注塑缺陷或不良都与浇口有关--即“病从口入”。

（1）浇口的作用

①　型腔充满后，浇口处最薄或最小首先冷却，防止熔料倒流（封胶）。

②　调整和控制熔接线和排气槽（末端封胶）的位置。

③　调节和控制补料量的多少。

④　调节和控制进料的平衡性。

⑤　调节和控制熔料进入模腔的流动方式。

⑥　调节和控制熔料进入模腔的速度。

⑦　调节和控制熔料的剪切热，防止熔料剪切过热分解。

⑧　调节和控制保压时间的长短。

⑨　调节和控制熔料粘度及流动阻力。

⑩　浇口形式还决定流道的切除或加工方式。

⑪　浇口的截面形状主要有矩形和圆形两种，浇口的长度约0.5-1mm,应尽量短（不宜太长），越长冷的越快。

（2）浇口设计的误区

①　浇口越小越好。

②　浇口数量越少越好。

③　浇口位置任意设置。

④　浇口形式任意选择。

六、浇口形式的确定与优化

浇口的形式很多，一般需根据塑料的耐热性、注塑件形状、注塑件大小、壁厚薄厚及产品质量等状况来确定。

（1）浇口形式的选择

（2）不同塑料适宜的浇口形式（仅供参考）

七、浇口位置的选择与优化

①　大型注塑件的浇口不要正对着空型腔填充，尽量置于角位（避免产生喷射纹）。

②　浇口应开设在产品壁厚最厚部位（有利于补胶，改善缩水）。

③　浇口要顺着最薄的胶位方向来进料（有利于薄壁位进料）。

④　浇口位置避免开设在受力的部位（易产生应力开裂）。

⑤　浇口位置应有利于模具排气。

⑥　浇口位置不要正对着金属嵌件冲（熔料易将嵌件冲位移）。

⑦　宽而大件的浇口位置应有利于熔料的进料平衡（距离各个部位熔料流动的长度尽量一致）。

⑧　浇口位置不要正对着长型芯（容易将长型芯冲变形）。

⑨　浇口位置的设置要考虑熔料流动取向（分子取向）对产品性能的影响。

⑩　浇口位置要考虑熔接线是否在受力的位置。

⑪　长条形产品的浇口位置要顺着长度方向进料（减少产品变形）。

⑫　浇口位置的选择要校核流长比，控制流程（防止缺料）。

⑬　浇口位置需要考虑浇口加工是否方便，切除后的痕迹是否影响产品的外观质量。

⑭　多型腔模具的浇口位置要考虑胀模力的平衡。

⑮　单型腔模具的浇口位置也要考虑进料平衡（熔料要同时走满型腔的各个角落）。

⑯　浇口位置要尽量开在分型面上（以便于模具浇口加工及清理浇口）。

八、浇口大小的选择与优化

浇口的大小会影响到熔料的剪切热、进料量、补缩量、注射速度、流动阻力、浇口封胶时间、冷却时间和产品的外观质量。因此，必须认真对待，重视浇口大小的优化，科学确定浇口的大小，满足注塑成型时实际补料量的需要。浇口的大小或厚度一般为产品平均厚度的30%-70%（视产品厚度和塑料各类而定）。

浇口大小优化要求（供参考），如下表：

九、浇口数量对注塑成型的影响

①　浇口数量需要根据产品的大小（熔料流程---校核流长比）、塑料流动性好坏及注塑件质量要求而定。

②　浇口数量决定了熔料的流动长度、熔接线的数量、排气槽的数量、进料的均匀性和流动阻力的大小。

③　浇口数量需要进行优化（浇口数量不是越少越好）。适宜的浇口数量可缩短熔料流程、减少流动阻力、降低注射压力、减少分子取向、减小内应力、改善产品的质量。

④　浇口数量不适，注塑件易产生变形、飞边、缺料、进料不平衡等缺陷，且调试困难。