浇口的设计样本.docx

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浇口的设计样本

5.2.4浇口设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔熔体通道。

浇口设计与位置选取恰当与否直接关系到塑件能否被完好地高质量地注射成型。

浇口可提成限制性浇口和非限制性浇口两大类。

限制性浇口作用：

限制性浇口是整个浇注系统中截面尺寸最小部位，通过截面积突然变化，使分流道送来塑料熔体产生突变流速增长，提高剪切速率，减少粘度，使其成为抱负流动状态，从而迅速均衡地布满型腔。

对于多型腔模具，调节浇口尺寸，还可以使非平衡布置型腔达到同步进料目，提高塑件质量。

限制性浇口还起着较早固化防止型腔中熔体倒流作用。

非限制性浇口合用范畴：

非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大部位，它重要是对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后施压作用。

惯用浇口可提成如下几种形式：

（1）直接浇口

直接浇口又称主流道型浇口，它属于非限制性型浇口，如图5.18所示。

塑料熔体由主流道大端直接进入型腔，因而具备流动阻力小、流动路程短及补缩时间长等特点。

由于注射压力直接作用在塑件上，故容易在进料处产生较大残存应力而导致塑件翘曲变形。

这种形式浇口截面大，去除浇口较困难，去除后会留有较大浇口痕迹，影响塑件美观。

此类浇口大多用于注射成型大、中型长流程深型腔筒形或壳形塑件，特别适合于如聚碳酸脂、聚砜等高粘度塑料。

此外，这种形式浇口只适于单型腔模具。

在设计直接浇口时，为了减小与塑件接触处浇口面积，防止该处产生缩孔、变形等缺陷，一方面应尽量选用较小锥度主流道锥角α（α=2°~4°），另一方面尽量减小定模板和定模座板厚度。

直接浇口浇注系统有着良好熔体流动状态，塑料熔体从型腔底面中心部位流向分型面，有助于消除深型腔处气体不易排出缺陷，使排气畅通。

这样浇口形式，使塑件和浇注系统在分型面上投影面积最小，模具构造紧凑，注射机受力均匀。

（2）中心浇口

当筒类或壳类塑件底部中心或接近于中心部位有通孔时，内浇口就开设在该孔口处，同步中心设立分流锥，这种类型浇口称中心浇口，如图5.19所示。

中心浇口事实上是直接浇口一种特殊形式，它具备直接浇口一系列长处，而克服了直接浇口易产生缩孔、变形等缺陷。

中心浇口其实也是端面进料环形浇口（下面简介）。

图5.19中心浇口形式

在设计时，环形厚度普通不不大于0.5mm。

当进料口环形面积不不大于主流道小端面积时，浇口为非限制性型浇口；反之，则浇口为限制性型浇口。

（3）侧浇口

侧浇口国外称为原则浇口，如图5.20所示。

侧浇口普通开设在分型面上，塑料熔体从内侧或外侧充填模具型腔，其截面形状多为矩形（扁槽），变化浇口宽度与厚度可以调节熔体剪切速率及浇口冻结时间。

此类浇口可以依照塑件形状特性选取其位置，加工和修整以便，因而它是应用较广泛一种浇口形式，普遍用于中小型塑件多型腔模具，且对各种塑料成型适应性均较强。

由于浇口截面小，减少了浇注系统塑料消耗量，同步去除浇口容易，且不留明显痕迹。

但这种浇口成型塑件往往有熔接痕存在，且注射压力损失较大，对深型腔塑件排气不利。

图5.20a为分流道、浇口与塑件在分型面同一侧形式；图5.20b为分流道和浇口与塑件在分型面两侧形式，浇口搭接在塑件上；图5.20c为分流道与浇口和塑件在分型面两侧形式，浇口搭接在分流道上。

有搭接形式侧浇口是塑件端面进料侧浇口。

设计时选取侧向进料还是端面进料，要依照塑件使用规定而定。

侧浇口尺寸计算经验公式如下：

（5.8）

t=（0.6—0.9）*δ（5.9）

式中b——侧浇口宽度，mm；

A——塑件外侧表面积，mm2；

t——侧浇口厚度；

δ——浇口处塑件壁厚，mm。

推荐尺寸：

侧向进料侧浇口（见图5.20a），对于中小型塑件，普通深度t=0.5~2.0mm（或取塑件壁厚1/3~2/3），宽度b=1.5~5.0mm，浇口长度L=0.7~2.0mm；端面进料搭接式侧浇口（见图5.20b），搭接某些长度L1=（0.6~0.9）+b/2mm，浇口长度l可恰当加长，取L=2.0~3.0mm；侧面进料搭接式浇口（见图5.20c），其浇口长度选取可参照端面进料搭接式侧浇口。

侧浇口有两种变异形式，即为扇形浇口和平缝浇口，下面分别简介。

1）扇形浇口扇形浇口是一种沿浇口方向宽度逐渐增长厚度逐渐减小呈扇形侧浇口，如图5.21所示，惯用于扁平而较薄塑件，如盖板、标卡和托盘类等。

普通在与型腔接合处形成长L=1~1.3mm厚t=0.25~1.0mm进料口，进料口宽度b视塑件大小而定，普通取6mm浇口处型腔宽度1/4，整个扇形长度L可取6mm左右，塑料熔体通过它进入型腔。

采用扇形浇口，使塑料熔体在宽度方向上流动得到更均匀分派，塑件内应力因之较小，还可避免流纹及定向效应所带来不良影响，减少带人空气也许性，但浇口痕迹较明显。

图5.21扇形浇口形式图5.22平缝浇口形式

2）平缝浇口平缝浇口又称薄片浇口，如图5.22所示。

此类浇口宽度很大，厚度很小，几何上成为一条窄缝，与特别开设平行流道相连。

通过平行流道与窄缝浇口熔体得到均匀分派，以较低线速度平稳均匀地流入型腔，减少了塑件内应力，减少了因取向而导致翘曲变形。

此类浇口宽度b普通取塑件长度25％～100％，厚度t=0.2~1.5mm，长度L=1.2~1.5mm。

此类浇口重要用来成型面积较少尺寸较大扁平塑件，但浇口去除比扇形浇口更困难，浇口在塑件上痕迹也更明显。

（4）环形浇口

对型腔充填采用圆环形进料形式浇口称环形浇口，如图5.23所示。

环形浇口特点是进料均匀，圆周上各处流速大体相等，熔体流动状态好，型腔中空气容易排出，熔接痕可基本避免。

图5.23a所示为内侧进料环形浇口，浇口设计在型芯上，浇口厚度t=0.25—1.6mm，长度L=0.8—1.8mm；图5.23b所示为端面进料搭接式环形浇口，搭接长度L，=0.8—1.2mmm，总长L可取2—3mm；图5.23e为外侧进料环形浇口，其浇口尺寸可参照内侧进料环形浇口。

事实上，前述中心浇口也是一种端面进料环形浇口。

环形浇口重要用于成型圆筒形无底塑件，但浇注系统耗料较多，浇口去除较难，浇口痕迹明显。

图5.23环形浇口形式

（5）轮幅式浇口

轮幅式浇口是在环形浇口基本上改进而成，由本来圆周进料改为数小段圆弧进料，浇口尺寸与侧浇口类似，如图5.24所示。

这种形式浇口耗料比环形浇口少得多，且去除浇口容易。

此类浇口在生产中比环形浇口应用广泛，多用于底部有大孔圆筒形或壳型塑件。

轮幅浇口缺陷是增长了熔接痕，这会影响塑件强度。

图5.24轮幅式浇口形式

（6）爪形浇口

爪形浇口如图5.25所示，它可在型芯头部开设流道，如图5.25a所示，也可在主流道下端开设，如图5.25b所示。

爪形浇口加工较困难，通惯用电火花成型。

型芯可用作分流锥，其头部与主流道有自动定心作用（型芯头部有一段与主流道下端大小—致），从而避免了塑件弯曲变形或同轴度差等成型缺陷。

爪形浇口缺陷与轮幅式浇口类似，重要合用于成型内孔较小且同轴度规定较高细长管状塑件。

图5.25爪形浇口形式

（7）点浇口

点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一种截面尺寸很小浇口，俗称小浇口，如图5.26所示。

这种浇口由于先后两端存在较人压力差，可较大限度地增大塑料熔体剪切速率并产生较大剪切热，从而导致熔体表观粘度下降，流动性增长，有助于型腔充填，因而对于薄壁塑件以及诸如聚乙烯、聚丙烯等表观粘度随剪切速率变化敏感塑料成型有利，但不利于成型流动性差及热敏性塑料，也不利于成型平薄易变形及形状非常复杂塑件。

点浇口设计形式有许各种。

图5.26a所示为直接式，直径为d圆锥形小端直接与塑件相连。

图5.26b所示为点浇口另一种形式，圆锥形小端有一端直径为d，长度为L浇口与塑件相连，但这种形式浇口直径d不能太小，浇口长度J不能太长，否则脱模时浇口凝料会断裂而堵塞住浇口，影响注射正常进行。

上述两种形式点浇口制造以便，但去除浇口时容易损伤塑件，浇口也容易磨损，仅适于批量不大塑件成型和流动性好塑料。

图5.26c所示为圆锥形小端带有圆角形式，其截面积相应增大，塑料冷却减慢，注射过程中型芯受到冲击力要小些，但加工不如上述两种以便。

图5.26d所示为点浇口底部增长一种小凸台形式，其作用是保证脱模时浇口断裂在凸台小端处，使塑件表面不受损伤，但塑件表面遗留有高起凸台，影响其表面质量，为了防止这种缺陷，可在设计时让小凸台低于塑件表面。

图5.26e是合用于一模多件或一种较大塑件各种点浇口形式。

点浇口各种尺寸如图5.26所示，d=0.5—1.5mm，最大不超过2mm，L=0.5—2mm，

常取1.0—1.5mm，L0=0.5—1.5mm，L1=1.0—2.5mm，α=6°—15°，β=60°—90°。

点浇口直径也可以用下面经验公式计算：

（5.10）

式中d——点浇口直径，mm；

δ——塑件在浇口处壁厚，mm；

A——型腔表面积，mm2。

*采用点浇口进料浇注系统，在定模某些必要增长一种分形面，

用于取出浇注系统凝料，因而会增长模具复杂性。

图5.26点浇口各种形式

（8）潜伏浇口

潜伏浇口又称减切浇口，由点浇口变异而来。

这种浇口分流道位于模具分形面上，而浇口却斜向开设在模具隐蔽处。

塑料熔体通过型腔侧面或推杆端部注入型腔，因而塑件外表面不受损伤，不致因浇口痕迹而影响塑见表面质量与美观效果。

潜伏浇口形式如图5.27所示。

图5.27a所示为浇口开设在定模某些形式；

图5.27b所示为浇口开设在动模某些形式；

图5.27c所示为潜伏浇口开设在推杆上部而进料口在推杆上端形式。

潜伏浇口普通是圆形截面，其尺寸设计可参照点浇口。

潜伏浇口锥角B取10°~20°，倾斜角A为42°~45°，推杆上进料口宽度为0.8~2mm，详细数值大小应视塑件大小而定。

由于浇口与型腔相连时有一定角度，形成了能切断浇口刃口，这一刃口在脱模或分型时形成剪切力可将浇口自动切断，但是，对于较强韧塑料则不适当采用。

图5.27潜伏浇口形式

由上所述，不同浇口形式对塑料熔体充填特性、成型质量及塑件性能会产生不同影响。

各种塑料因其性能差别而对不同形式浇口会有不同适应性，设计模具时可参照表5.2所列某些塑料所适应浇口形式。

表5.2惯用塑料所适应浇口形式

浇口形式

塑料种类

直接浇口

侧浇口

平缝浇口

点浇口

潜伏浇口

环形浇口

硬聚氯乙烯（PVC）

聚乙烯（PE）

聚丙烯（PP）

聚碳酸脂（PC）

聚苯乙烯（PS）

橡胶改性苯乙烯

聚酰胺（PA）

聚甲醛（POM）

丙烯腈—苯乙烯

ABS

丙烯酸酯

注：

“。

”表达塑料合用浇口形式。

需要指出是，表5.2是生产经验总结。

如果针对详细生产实际，能解决好塑料性能、成型工艺条件及塑件使用规定，虽然采用了表中所列出不适应浇口，仍有也许获得注射成型成功。

5.2.5浇口位置选取与浇注系统平衡

5.2.5.1浇口位置选取

如前所述，浇口形式诸多，但无论采用什么形式浇口，其开设位置对塑件成型性能及成型质量影响都很大，因而，合理选取浇口开设位置是提高塑件质量一种重要设计环节。

此外，浇口位置不同还会影响模具构造。

选取浇口位置时，需要依照塑件构造与工艺特性和成型质量规定，并分析塑料原材料工艺特性与塑料熔体在模内流动状态、成型工艺条件，综合进行考虑。

（1）尽量缩短流动距离

浇口位置选取应保证迅速和均匀地充填模具型腔，尽量缩短熔体流动距离，这对大型塑件更为重要。

（2）避免熔体破裂现象引起塑件缺陷（避免喷射和蠕动）

小浇口如果正对着一种宽度和厚度较大型腔，则熔体通过浇口时，由于受到很高剪切应力，将产生喷射和蠕动等熔体断裂现象。

有时塑料熔体直接从型腔一端喷射到型腔另一端，导致折叠，在塑件上产生波纹状痕迹或其她表面疵瘢缺陷。

要克服这种现象，可恰本地加大浇口截面尺寸，或采用冲击型浇口（浇口对着大型芯等），避免熔体破裂现象产生。

（3）浇口应开设在塑件壁厚处

当塑件壁厚相差较大时，若将浇口开设在壁薄处，这时塑料熔体进入型腔后，不但流动阻力大，并且还易冷却，影响熔体流动距离，难以保证充填满整个型腔。

从收缩角度考虑，塑件壁厚处往往是熔体最晚固化地方，如果浇口开设在薄壁处，那壁厚地方因液体收缩得不到补缩就会形成表面凹陷或缩孔。

为了保证塑料熔体顺利充填型腔，使注射压力得到有效地传递，而在熔体液态收缩时又能得到充分地补缩，普通浇口位置应开设在塑件壁厚处。

（4）应有助于型腔中气体排除

要避免从容易导致气体滞留方向开设浇口。

如果这一规定不能充分满足，在塑件上不是浮现缺料、气泡就是浮现焦斑，同步熔体充填时也不顾畅，虽然有时可用排气系统来解决，但在选取浇口位置时应先行加以考虑。

（5）考虑分子定向影响

塑料熔体在充填模具型腔期间，会在其流动方向上浮现聚合物分子和填料取向。

由于垂直于流向和平行于流向之处强度和应力开裂倾向是有差别，往往垂直于流向方位强度低，容易产生应力开裂，因此在选取浇口位置时，应充分注意这一点。

图5.28a所示塑件，由于其底部圆周带有一金属环形嵌件，如果浇口开设在A处（直接浇口或点浇口），则此塑件使用不久就会开裂，由于塑料与金属环形嵌件线收缩系数不同，嵌件周边塑料层有很大周向应力。

若浇口开设在B处（侧浇口），由于聚合物分子沿塑件圆周方向定向，应力开裂机会就会大为减少。

图5.28b所示塑件为一带有铰链聚丙烯盒体，为了使该铰链达到几千万次弯折而不断裂，就规定在铰链处高度定向，为此，将两点浇口开设在图示位置，故意识地让铰链部位高度定向。

图5.28浇口位置对定向影响

（6）减少熔接痕，提高熔接强度

由于浇口位置因素，塑料熔体充填型腔时会导致两股或两股以上熔体料流汇合。

在汇合之处，料流前端是气体且温度最低，因此在塑件上就会形成熔接痕。

熔接痕部位塑件熔接强度会减少，也会影响塑件外观，在成型玻璃纤维增强塑料制件时这种现象特别严重。

如无特殊需要最佳不要开设一种以上浇口，以免增长熔接痕，如图5.29所示。

圆环形浇口流动状态好，无熔接痕，而轮幅式浇口有熔接痕，如图5.30所示，并且轮幅越多，熔接痕越多。

图5.29减少熔接痕数量

图5.30环形浇口与轮幅浇口熔接痕比较

为了提高熔接强度，可以在料流汇合之处外侧或内侧设立一冷料穴（溢流槽），将料流前端冷料引入其中，如图5.31所示。

（7）不在承受弯曲或冲击载荷部位设立浇口

普通塑件浇口附近强度最弱。

产生残存应力或残存变形附近只能承受普通拉伸力，而无法承受弯曲和冲击力。

（8）浇口位置选取应注意塑件外观质量

浇口位置选取除保证成型性能和塑件使用性能外，还应注意外观质量，即选取在不影响塑件商品价值部位或容易解决浇口痕迹部位开设浇口。

上述这些原则在应用时经常会产生某些不同限度互相矛盾，应分清主次因素，以保证成型性能及成型质量，得到优质产品为主，综合分析权衡，从而依照详细状况拟定出比较合理浇口位置。

5.2.5.2浇注系统平衡

为了提高生产效率，减少成本，小型（涉及某些中型）塑件往往采用一模多腔构造形式。

在这种构造形式中，浇注系统设计应使所有型腔能同步得到塑料熔体均匀充填，也就是说，应尽量采用从主流道到各个型腔分流道形状及截面尺寸相似设计，即型腔平衡式布置形式。

若依照某种需要浇注系统被设计成型腔非平衡式布置形式，则需要通过调节浇口尺寸，使各浇口流量及成型工艺条件达到一致，这就是浇注系统平衡，亦称浇口平衡。

浇口平衡计算思路是通过计算多型腔模具各个浇口BGV（BalancedGateValue）值来判断或计算。

浇口平衡时，BGV值应符合下述规定：

相似塑件多型腔，各浇口计算出BGV值必要相等；不同塑件多型腔，各浇口计算出BGV值必要与其塑件型腔充填量成正比。

相似塑件多型腔成型BGV值可用下式表达：

（5.11）

式中Ag——浇口截面积；

Lr——从主流道中心至浇口流动通道长度；

Lg——浇口长度。

不同（大小）塑件多型腔成型BGV值可用下式表达：

（5.12）

式中Wa、Wb——分别为型腔a、b充填量（熔体质量或体积）；

Aga、Agb——分别为型腔a、b浇口截面积，mm2；

Lra、Lrb——分别为从主流道中心到型腔a、b流动通道长度

Lga、Lgb——分别为型腔a、b浇口长度，mm。

在普通多型腔注射模浇注系统设计中，浇口截面普通采用矩形或圆形点浇口，浇口截面积Ag与分流道截面积Ar比值应取：

Ag：

Ar=0.07—0.09（5.13）

设：

矩形浇口截面宽度b为其厚度t3倍，即b=3t，各浇口长度为相等。

进行浇口平衡计算。

[例]图5.32所示为相似塑件10个型腔模具流道分布简图，各浇口为矩形窄浇口，各段分流道直径相等，分流道dr=6mm，各浇口长度Lg=1.25mm为保证浇口平衡进料，拟定浇口截面尺寸。

图5.32浇口平衡计算实例

解：

从图5.32型腔排布可看出，A2、B2、A4、94型腔对称布置，流道长度相似；A3、B3、A5、B5对称相似；A1、B1对称相似。

为了避免两端浇口和中间浇口截面相差过大，可以A2、B2、A4、B4：

为基准，先求出这两组浇口截面尺寸，再求此外三组浇口截面尺寸。

（1）分流道截面积Ar

（2）基准浇口A2、B2、A4、B4这两组浇口截面尺寸（取Ag=0.07Ar）；

由于：

b=3t，则，Ag=b×t=3t×t=3t2;

因此：

错

对

（3）其她三组浇口截面尺寸

依照BGV值相等原则：

（公式5.11）

把上述计算成果列于表5.3中，用以比较。

表5.3平衡后各浇口尺寸

型腔

浇口尺寸

A1、B1

A2、B2

A3、B3

A4、B4

A5、B5

长度Lg

1.25

宽度b

1.47

2.43

2.82

2.43

2.82

厚度t

0.49

0.81

0.94

0.81

0.94

在实际注射模设计与生产中，常采用试模办法来达到浇口平衡。

1）一方面将各浇口长度、宽度和厚度加工成相应相等尺寸。

2）试模后检查每个型腔塑件质量，特别要检查一下后布满型腔其塑件与否产生补缩局限性所产生缺陷。

3）将晚布满塑件有补缩局限性缺陷型腔浇口宽度略微修大。

尽量不变化浇口厚度，由于浇口厚度变化对压力损失较为敏感，浇口冷却固化时间也会先后不一致。

4）用同样工艺办法重复上述环节直至塑件质量满意为止。

在上述试模整个过程中，注射压力、熔体温度、模具温度、保压时间等成型工艺应与正式批量生产时工艺条件相一致。

5.2.6冷料穴和拉料杆设计

冷料穴是浇注系统构造构成之一。

主流道下端冷料穴和角式注射机用模具冷料穴分别如图5.10和图5.11所示，多型腔模具冷料穴在分型面设立形式如图5.33所示。

冷料穴作用是容纳浇注系统流道中料流前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。

这些冷料既影响熔体充填速度，又影响成型塑件质量。

主流道末端冷料穴除了上述作用外，尚有便于在该处设立主流道拉料杆功能。

注射结束模具分型时，在拉料杆作用下，主流凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。

这里需要指出是，点浇口形式浇注系统三板式模具，在主流道末端是不容许设立拉料杆，否则模具将无法工作。

图5.33多型腔模具分型面上冷料穴

1一型腔；2一浇口；3、7一冷料穴；

4—三次分流道；5—二次分流道；6—一次分流道

主流道拉料杆有两种基本形式:

Z字形拉料杆、球头型拉料杆

1、Z字形拉料杆

一种是推杆形式拉料杆，其固定在推杆固定板上，Z字形拉料杆典型构造形式如图5.34a所示。

图5.34b和图5.34c所示分别为在动模板上开设反锥度冷料穴和浅圆环槽冷料穴形式，它们背面设立推杆。

Z字形拉料杆是最惯用一种形式。

工作时依托Z字形钩将主流道凝料拉出浇口套，推出后由于钩子方向性而不能自动脱落，需要人工取出。

2—球头型拉料杆

对于图5.34b和图5.34c形式，在分型时靠动模板上反锥度穴和浅圆环槽作用将主流道凝料拉出浇口套，然后靠背面推杆强制地将其推出。

球头型拉料杆是仅适于推件板脱模拉料杆！

其典型形式是球字头拉料杆，固定在动模板上，如图5.34d所示。

图5.34e所示为菌形头拉料杆，它是靠头部凹下去某些将主流道从浇口套中拉出来，然后在推件板推出时，将主流道凝料从拉料杆头部强制推出。

图5.34f是靠塑料收缩包紧力使主流道凝料包紧在中间拉料杆（带有分流锥型芯）上以及靠环形浇口与塑件连接将主流道凝料拉出浇口套，然后靠推件板将塑件和主流道凝料一起推出模外。

图5.34b~f形式，主流道凝料都能在推出时自动脱落。

图5.34主流道冷抖穴和拉抖杆形式

并不是所有多型腔注射模在分型面都要设计冷料穴，对于塑料性能和成型工艺控制较好、对塑件规定又不高时，可不必设立冷料穴。

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