模具基础知识讲解(二)---浇注系统设计
模具设计-浇注系统
模具设计-浇注系统浇注系统是指模具中从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道﹐其由主流道﹑分流道﹑浇口及冷料穴组成。
1.1.主流道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。
主流道一般设计成圆锥形﹐角度为2°～4°。
1.2.分流道分流道是指主流道与浇口之间的这一段﹐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变化和塑料转向的过渡段﹐能使塑料得到平稳的转换。
1.2.1.分流道的形状有圆形﹑半圆形和梯形等几种﹐从减小压力和热量损失的角度考虑﹐圆形流道是最优越的流道形状。
当分型面是平面或曲面时﹐一般采用圆形流道；细水口模一般选用梯形流道﹐当流道只开在前模或后模时﹐则选用梯形流道。
1.2.2.当塑件采用多浇口进浇以及一模多腔早时﹐要充分考虑进胶的均匀性﹐尽可能做到平衡进胶。
1.2.3.设计分流道大小时﹐应充分考卢制品的大小﹑壁厚﹑材料流动性等因素﹐流动性不好的材料如PC料其流道应相应加大﹐并且分流道的截面尺寸一定要大于制品壁厚﹐同时应选择合适的长度。
流道长则温度降低明显﹐流道短则剩余应力大﹐容易产生“喷池”。
1.2.4.梯形流道﹕W一般为5—8mm﹐H一般为4—6mm﹐H/W=2/31.2.5.分流道表面不要求很光﹐表面粗糙度一般达Ra3.2～1.6即可﹐因为分流道的表面稍有不光滑﹐就能使熔料的冷却皮层固定﹐有利于保温﹔浇口的表面粗糙度不能高于Ra0.4﹐否则易产生摩擦阻力。
1.3.浇口浇口是指分流道与塑件之间的狭窄部分。
它能使分流道输送来的熔融塑料的流速产生加速度﹐形成理想的流态﹐顺序﹑迅速地充满型腔﹐同时还起眷封闭型腔防止熔料倒流的作用﹐并在成型后便于使浇口与塑件分离。
常见浇口类型有直接浇口﹑侧浇口﹑潜伏式浇口﹑点浇口等多种。
设计时对大型单一型腔制品成型效果好﹐需注意唧嘴底部与产品之间是否要隔一段距离。
1.3.2.侧浇口侧浇口设置于制品分型面处﹐制品允许有浇口痕迹才可采用﹐侧浇口包括边缘浇口和搭接浇口﹐其浇口尺寸与制品壁厚﹑大小﹑材料等诸多因素有关﹐一般规格如下图﹕边缘浇口与搭接浇口的选择如下图﹕ 选择浇口位置时﹐就防止制品产生滞留现象﹐应远离厚﹑薄交接处﹐从厚的地方进浇﹐避免浇口正对柱位﹑碰穿位﹐防止型芯因冲击而变形。
注塑模具设计：第二章：浇注系统
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。
模具浇注系统的设计原理
模具浇注系统的设计原理模具浇注系统是一种工业生产中常用的设备，用于将液态材料注入模具中，形成所需的产品形状。
它具有精确控制浇注过程、提高生产效率和产品质量等优点。
模具浇注系统的设计原理主要包括浇注过程控制、模具设计和与其他设备的协同工作等方面。
首先，模具浇注系统的设计原理涉及浇注过程的控制。
控制浇注过程是保证产品准确性和质量的关键。
在浇注过程中，需要控制液态材料的流动速度、浇注时间、温度等因素，以确保产品形状和尺寸的准确性。
这一过程需要使用传感器和控制器等设备监测和调节浇注参数。
传感器可以实时监测液态材料的流动速度和压力等参数，并将这些数据传输给控制器。
控制器则根据传感器数据调整浇注设备的工作状态，以实现准确的浇注过程控制。
其次，模具浇注系统的设计原理还需要考虑模具的设计。
模具是决定产品形状和尺寸的关键因素之一。
模具的设计需要根据产品的要求确定模具的形状、材料和开发方式等。
模具浇注系统要根据模具的形状和尺寸进行相应的调整和优化，以确保浇注过程的准确性和稳定性。
例如，对于需求复杂形状的产品，可以采用多腔模具设计，以提高生产效率和产品质量。
此外，模具浇注系统的设计原理还涉及与其他设备的协同工作。
在工业生产中，模具浇注系统通常需要与其他设备进行联动工作，以实现自动化生产。
例如，模具浇注系统可以与机器人手臂或传送带等设备配合使用，实现自动化的生产流程。
这需要设计合理的工作流程和设备间的信号传输机制，以实现协同工作和生产效率的提高。
综上所述，模具浇注系统的设计原理涉及浇注过程控制、模具设计和与其他设备的协同工作等方面。
通过精确控制浇注过程、优化模具设计和与其他设备的协同工作，模具浇注系统可以提高生产效率和产品质量，满足工业生产的需求。
模具浇注系统设计
浇注系统设计9.1 浇注系统设计原则 9.1.1 浇注系统的组成模具的浇注系统是指模具中从注塑机 喷嘴开始到型腔入口为止的流动动通道， 它可分为普通流道浇注系统和无流道浇注 系统两大类型。
普通流道浇注系统包括主 流道、分流道、冷料井和浇口组成。
如图 9-1所示。
9.1.2 浇注系统设计时应遵循如下原则： 1 . 结合型腔的排位，应注意以下三点：a .尽可能采用平衡式布置，以便熔融塑料能平衡地充填各型腔；b .型腔的布置和浇口的开设部位尽可能使模具在注塑过程中受力均匀；c .型腔的排列尽可能紧凑，减小模具外形尺寸。
2 . 热量损失和压力损失要小 a .选择恰当的流道截面； b .确定合理的流道尺寸；在一定范围内，适当采用较大尺寸的流道系统，有助于降低流动阻力。
但流道系统 上的压力降较小的情况下，优先采用较小的尺寸，一方面可减小流道系统的用料， 另一方面缩短冷却时间。
c .尽量减少弯折，表面粗糙度要低。
3 . 浇注系统应能捕集温度较低的冷料，防止其进入型腔，影响塑件质量；4 . 浇注系统应能顺利地引导熔融塑料充满型腔各个角落，使型腔内气体能顺利排出；5 . 防止制品出现缺陷；避免出现充填不足、缩痕、飞边、熔接痕位置不理想、残余应力、翘曲变形、收 缩不匀等缺陷。
6 . 浇口的设置力求获得最好的制品外观质量浇口的设置应避免在制品外观形成烘印、蛇纹、缩孔等缺陷。
7 . 浇口应设置在较隐蔽的位置，且方便去除，确保浇口位置不影响外观及与周围零件 发生干涉。
8 . 考虑在注塑时是否能自动操作4 6 123II 局部放大图9-1 浇注系统的组成1 - 主流道 ；2 - 一级分流道 ；3 - 拉料槽兼冷料井4 - 冷料井 ；5 - 二级分流道 ；6 – 浇口59 .考虑制品的后续工序，如在加工、装配及管理上的需求，须将多个制品通过流道连 成一体。
9.2 流道设计 9.2.1 主流道的设计 (1) 定义：主流道是指紧接注塑机喷嘴到分流道为止的那一段流道，熔融塑料进入模具时首先 经过它。
分型面与浇注系统设计(塑料模具)
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(1)分型面应选在塑件外形最大轮廓处
❖ 塑件在动、定模的方位确定后，其分型面应选在塑件外形的 最大轮廓处，否则塑件会无法从型腔中脱出，这是最基本的 选择原则。
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(2)分型面的选择应有利于塑件的顺利脱模
❖ 由于注射机的顶出装置在动模一侧，所以分型面的选择应尽 可能地使塑件在开模后留在动模一侧。
❖ 在模具装配图上，分型面的标示一般采用如下方法：
❖ 当模具分型时，若分型面两边的模板都作移动，用“
”表示；若其中一方不动，另一方作移动，用“
”表
示，箭头指向移动的方向；多个分型面应按分型的先后次序
，标示出“A”、“B”、“C”等。
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分型面的形状：
图a平直分型面；图b倾斜分型面；图c阶梯分型面；图d 曲面分型面；图e瓣合分型面，也称垂直分型面。
型腔压力平衡
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浇注平衡
❖ 平衡式布置：主流道到各型腔浇口分流道的长度、截面 形状与尺寸均对应相同，目的：各型腔均匀进料和达到 同时充满型腔。
❖ 非平衡式布置：主流道到各型腔浇口的分流道的长度不 相同，这种方式可以缩短分流道的长度，节约塑件的原 材料。为达到同时充满型腔的目的，各浇口的截面尺寸 要制造得不相同。
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浇注系统设计应遵循的基本原则
❖ (1)了解塑料的成型性能； ❖ (2)尽量避免或减少产生熔接痕； ❖ (3)有利于型腔中气体的排出； ❖ (4)防止型芯的变形和嵌件的位移； ❖ (5)分流道尽量减少弯折，减少压力损失； ❖ (6) 分流道的布局尽量采用平衡式布局，成
型压力的中心尽量在模具和注射机的中心； ❖ (7)尽量采用较短的流程充满型腔； ❖ (8)流动距离比和流动面积比的校核；
塑料件模具设计--浇注系统设计
（6）轮辐式浇口
轮辐式浇口的适用范围类似 于盘形浇口，带有矩形内 孔的塑件也适用，但是它 将整个周边进料改成了几 小段直线进料。这种浇口 切除方便，流道凝料少， 型芯上部得到定位而增加 了型芯的稳定性。
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（7）护耳式浇口
它在型腔侧面开设耳槽，熔体通过浇口冲击在 耳槽侧面上，经调整方向和速度后再进入型 腔，因此可以防止喷射现象，是一种典型的 冲击性浇口，它可减少浇口附近的内应力， 对于流动性差的塑料极为有效，浇口应设置 在塑件的厚壁处。
这种浇口的去除比较 困难，痕迹大
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（8）点浇口
点浇口又称针点浇口或菱形浇口，是一 种截面尺寸很小的浇口，俗称小浇口。 这类浇口由于前后两端存在较大的压力 差，能较大地增大塑料熔体的剪切速率 并产生较大的剪切热，从而导致熔体的 表观粘度下降，流动性增加，有利于型 腔的充填。
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（8）点浇口的设计形式
图a所示为直接式，直径为d的圆锥形的小端直接与塑件相 连。
图b所示为圆锥形的小端有一段直径为d、长度为l的点浇口 与塑件相连。这种形式的浇口直径d不能太小，浇口长度l 不能大长，否则脱模时浇口凝料会断裂而堵塞住浇口，影 响注射的正常进行。上述两种形式的点浇口制造方便，但 去除浇口时容易相伤塑件，浇口也容易磨损，仅适于批量 不大的塑件成型和流动性好的塑料。
非限制性浇口是整个浇口系统中截面尺寸最大的部位，它主 要对中大型筒类、壳类塑件型腔起引料和进料后的施压作用。
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1、浇口的类型
（1）直接浇口（又称主流道形浇口）
在单型腔模中，熔体直接流入型腔，因 而压力损失小，进料速度快，成型比 较容易，对各种塑料都能适用。它传 递压力好，保压补缩作用强，模具结 构简单紧凑，制造方便。
模具设计与制造：浇注系统设计
四、浇注系统设计
➢ 分流道的长度
分流道长度要尽可能短，弯折要少，以便减少压力损失和热量 损失，节约塑料的原材料和能耗。
经验取值：L1=6～10mm，L2=3～6mm，L３=6～10mm，L尺
寸根据型腔多少和型腔大小而定。
四、浇注系统设计
分流道的表面粗糙度
为保证与分流道接触的外层塑料熔体迅速冷却，形成 绝热层，只有内部熔体平稳流动，分流道的表面粗糙度
优点：在型腔较多时，可缩短分流道的总长度。 缺点：各型腔不是同时充满，因而各型腔塑件的尺寸和性能不一样。
为实现各型腔同时充满的要求，必须将浇口开成不同的尺寸， 须经过多次修模，才有可能达到同时充型的目的。
四、浇注系统设计
分流道设计注意事项
➢分流道开设在分型面上，可单独开在动模板或定模板 上，如图(a)；也可同时开在动、定模板上，如图(b)
四、浇注系统设计
分流道尺寸设计 ➢ 分流道的直径
D≥产品最厚壁厚+1.5mm B=1.25D
四、浇注系统设计
分流道直径应适合产品的重量或投影面积。
流道直径(mm) 4 6 8 10 12
产品重量(g) 95 375
375以上 大型
流道直径(mm)
4 6 8 10 12
投影面积(cm2)
10以下 200 500 1200 大型
四、浇注系统设计
浇口套
➢ 原因：主流道与高温熔体接触，和喷嘴反复碰撞， 易损坏。
➢ 好处：可拆卸，更换容易。标准件 ➢ 结构形式：
最常用a）结构 材料：T8、T10，淬火54～58HRC。
四、浇注系统设计
定位圈
保证模具中心与注射机注射压力中心重合。 定位圈与浇口套的关系
四、浇注系统设计
注塑模具浇注系统设计
料饼 显示器和电视机前框的浇口形式
M56
5.4 镶件与热流道干涉解决方案参考图片
特殊情况下，热嘴与镶件干涉，热嘴区域钢料较薄，且注射压力高， 拼模线容易产生飞边，影响模具寿命，解决方案如下图。
华威模具设计规范
Aark-canada gate standard
Edge gate
不要大于￠10mm，否则会加长生产周期，请设计人员重点考虑。
另外﹐着重强调一点﹐在注射成型的所有过程中﹐流道的压
力损失是相当大的﹐在流道的所有截面上﹐如果说总体偏小﹐则材料
的充填时必须以高压射出﹐此时﹐会相应带来成品的质量缺陷﹐而流
道截面过大﹐也会浪费材料﹐所以如何取值于流道的粗细大小﹐应以
成品的重量或投影面积为参考﹐这是一个非常重要的一个观点。
华威模具设计规范
浇注系统
1.浇注系统分类﹕冷流道系统﹐热流道系统
2.冷流道系统的组成部分﹕主流道(竖流道)﹐分流道﹐冷料穴﹐浇口
2.1 主流道部分﹐如图 1(A)
SR = Sr+2mm
Sr 为注机喷嘴球半径﹐多数注塑机为 SR19。
ΦD=d+1mm d 为注机喷嘴内孔直径，注塑机型号不同，数据
也不同
4.2 较大产品中一般采用多点浇口时,可以考虑主进浇浇口和辅助进 浇浇口两种综合运用形式,而似乎于按键一类的面产品用冷流道设计 时必须一键一个浇口,这方面着重强调的是各按键的同时进浇,遵守 的是进浇平衡原则.如图 8
华威模具设计规范
4.3 在整个流道的设计中,若从成型角度考虑,设计人员必须尽力缩 短流道的长度,这样, 不但减少了废料,更有利于成型调整,即注塑机 的喷嘴更靠近了,模具的型腔,热量及压力损失可以减小.
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浇口数目
在型腔能夠完滿充填的前提下，浇口数目是愈少愈好。
As long as the cavity is able to be filled appropriately, gates are the less the better.
为了減少浇口数目，每一浇口应就塑流力所能及的流长/壁厚 比之內，找出可以涵蓋最大产品面积的进浇位置。
熔接线冷料井 Weld Slug Well
熔接线冷料井 [Weld slug well] 对头熔接线 [Butt weld]
Air Traps
积风
排气
Vent
A'
Feed Runner
进料流道
塑料成品
Plastic Part
A C A'
排氣孔
Vent
D
B SEC. A'-A'
大部份热塑性塑料
Most Thermoplastics A 0.08 mm B 3.18 mm C 12.7 mm D 0.25 mm
万学超
2007.8.1
浇注系统的优先順序
Priorities of Filling System Design
产品设计 (Part Design)
型腔设计 (Cavity Design)
浇口设计 (Gate Design) 流道设计 (Runner Design) 噴嘴设计 (Nozzle Design)
熔胶波前推进
Melt-Front Advancement
充填模式,积封和熔接线
Filling Patterns, Air-Traps and Weld Lines Location
Weld Lines
熔接线
更改浇口位置以重新定位熔接线
Weld Lines Can Be Relocated By Changing Gate Location
In order to reduce the number of gates, each gate shall be located at where the melt is able to cover maximum part area based on the largest melt flow length/thickness ratio.
使用击片浇口以避免噴流
Avoid Jetting by Using Tab Gate
使用适当的浇口形状以避免噴流
Avoid Jetting by Prห้องสมุดไป่ตู้filing Gate Properly
差的 Poor
好的 Good
塑料(Polymer): POM 進澆處(Polymer entrance)： 澆口厚(Gate thickness) 1.2mm，模穴厚(Cavity thickness) 3.2mm 問題 (Problem)： 噴流(Jetting)
Reinforcement Tensile Strength Type Retention (%)
0%GF 20%GF 30%GF 0%GF 30%GF 0%GF 10%GF 30%GF 0%GF 30%GF 0%GF 10%GF 40%GF 0%GF 10%GF 30%GF 86% 47% 34% 80% 40% 99% 86% 64% 100% 62% 83% 38% 20% 83-100% 87-93% 56-64%
(A) (B)
W 1.5WD 1.2WD
肋的底部厚度
2.5W
W
0.5W
肋的设计 (1 )
Rib Design ( 1 )
A
C t
B D E F
A
t = wall thichness B = 0.5t C=3t
D=2B E = 0.13 mm(radius) F = 1.5 - 2 deg
假如需要更大的強度,可增加肋的数目 If more strength is required, add additional ribs.
Poor Design Causing Jetting
Gas Pin Gate
Part : Handle, Refrigerator Material : ABS Problem : Jetting Mark
气辅成型冰箱把手
浇口及气針入口
浇口太小,导致噴流痕产生
挠曲刚性
各种一体成型的內锁件 能增加薄辕的刚性。
A variety of molded-in interlocks can add stiffness to thin-wall housing designs.
结构设计和薄辕成型产品
Structural Design & Thin-wall Molding Parts
I
H G
E
F C B
F A
D
Outside Boss
A ( DIA )
外側击辕
A'
A'
B=A
B= 2A ( max. )
B
Section A'-A'
Flexural Rigidity
1 M r EI
Where 1/r : 梁的曲率 curvature of the beam M : 弯曲力矩 bending moment E : 弹性模数 modulus of elasticity I : 断面积对中立轴的惯性矩 moment of inertia of the cross- sectional area with respect to the neutral axis EI : 挠曲刚性 flexural rigidity
壁厚不均
壁厚设变
Wall Thickness Design
差 [Poor]
较好 [Better]
最好 [Best]
掏空掏空 (1)
Coring Out Design (1)
原设计 [Original] 改进设计 [Improved]
掏空设计 (2)
Coring Out Design (2)
差 [Poor]
Non-uniform wall thickness is the biggest trouble maker in plastic injection molding. This is especially true to thinwall part. The troubles, including hesitation, short shot, sink mark, blush, jetting, warpage and long cooling time etc., can be predicted, directly or indirectly, by using CAE.
浇口设计(减少滯流效应]
Gate Design to Avoid Hesitation
浇口 gate 薄 thin
厚 thick 薄 thin
厚 thick
浇口 gate
差的设计 Poor
好的设计 Good
浇口设计(避免凹陷和氣泡)
Gate Design to Avoid Sink Mark & Void
原设计 [Original] 更改设计 [Revised]
材料 [Material] : PC-GF50
典型对头熔接线伸张強度保留值
Typical Butt Weld Tensile Strength Retention Values
Material Type
PP PP PP SAN SAN PC PC PC PSF PSF PPS PPS PPS PA66 PA66 PA66
Rib Design ( 2 )
肋的设计 (2)
肋的设计 (3)
Rib Design ( 3 )
与側壁相连之击辕 (热塑性塑料)
Boss at Wall ( Thermoplastics )
L H A'
A' E
K J D F A
I C B
G
A = 击辕附著处壁厚 wall thickness B = 击辕外环直径 dia. of boss over radii C = 0.5 A D =2B E = 1 ~ 2 deg F = 0.13 mm ( radius ) G =D H = 0.8 A I =A/4 J =2B K = 0.3 ~ 1 J L = 0.5 A
Melt ” Flipper ”
导致平直产品的浇口设计
Gate Design for Flat Part
最坏的 Worst
中心浇口 Center Gate 坏的 Worse 侧浇口 Edge Gate 薄模浇口 Film Gate 扇形浇口 Fan Gate 最好的 Best
较好的 Better
模具设计的优先順序
Priorities of Mold Design
浇注系統设计 (Filling System Design)
排氣系统设计(Venting System Design)
冷卻系統设计 (Cooling System Design)
脫模系統设计 (Ejecting System Design)
The melt fills the inside cavities before filling the outside cavities.
The runner system shows that warmer, low-viscosity material (yellow and red) follows the inside wall when the melt splits at an intersection.
结构设计是薄辕成型零件的基础。