1、第六章 注射模浇注系统,2019年4月24日星期三,塑料成型加工与模具,Plastics Molding Processing & Mold Designing,主讲教师：袁宝国,第六章 注射模浇注系统,一、流变学在浇注系统设计中的应用 二、普通流道浇注系统 三、浇注系统的平衡进料,重点掌握,浇注系统：指注射模中从主流道的始端到型腔之间的熔体进料通道。,普通流道浇注系统无流道浇注系统,浇注系统分类：,主流道 分流道 内浇口 冷料穴,浇注系统组成：,第一节 流变学在浇注系统设计中的应用,1浇口断面尺寸,浇口断面积的上限：注射模浇注系统大都由圆形通道或矩形通道组成。从式,可知,浇口断面尺寸增大，熔
2、体流量qv值随着R或W、H成比例增加。但是，随着浇口断面积的增大，熔体在浇口处的流速减慢，表观黏度a相应提高，反使流量qv下降。因此，浇口断面尺寸的增大有个极限值，这就是大浇口尺寸的上限。,错误观点：“浇口尺寸越大越容易充模”,熔体的流速越快，表观黏度a越低，越有利于充模，流量qv也越大。且由于熔体高速流过小浇口，部分动能因高速摩擦转变为热能，浇口处的局部温度升高，使熔体的表观黏度进一步下降，流量qv再次得到增加。但这并不意味着“浇口越小越好”，当剪切速率达到极限值(一般为 =106 s-1 )时，表观黏度不再随剪切速率的增高而下降，此时浇口的断面尺寸，就是小浇口的下限。,小浇口(通常只指点浇
3、口)之所以成功，是因为绝大多数塑料熔体的表观黏度是剪切速率的函数，即,浇口断面积的下限：,错误观点：“浇口尺寸越小越好”,(n1),浇口长度缩短，熔体流经浇口的阻力减小，流速增大，流量qv也随之增加。由于流速增大，剪切速率也增加，导致熔体的表观黏度a降低，有利于成型。此外，短浇口有利于保压阶段的补缩，在确定浇口长度时，总是以选取最小值为宜。,表观黏度与剪切速率是幂律函数关系。由热塑性塑料熔体的a- 曲线知，在较低的剪切速率范围内， 的微小波动会引起a的很大变化，使注射过程难于控制，制品性能的稳定性得不到保证；剪切速率 的数值越大，对黏度的影响越小，故注射过程的剪切速率通常较大，在103105s
4、1的范围内。基于这种观点，采用小浇口比采用大浇口有利。,2浇口长度,3剪切速率的选择,降低熔体的表观黏度利于充模。其措施：,4.表观黏度的控制,提高剪切速率，这种方法比提高成型温度更为有效而适用。如前所述， 值不能超过临界值(105s1)，否则会引起聚合物降解，甚至发生熔体破裂等。提高剪切速率的途径既可借助于增大注射压力，又可缩小浇口尺寸，或者两者兼施。,提高熔体的成型温度。但有些塑料对温度不甚敏感，仅靠提高温度来降低黏度作用十分有限，且成型温度又不能高于塑料的分解温度，温度升高后还会增加热量的消耗并增加制件在模具内的冷却时间，故这种方法通常不宜提倡采用。,第二节 普通流道浇注系统,普通流道浇
5、注系统包括： 主流道、分流道、浇口、冷料穴。,卧式或立式注射机用的模具中，主流道垂直于分型面，其几何形式如图6-2。,一、主流道的设计,浇注系统的作用：使来自注射模喷嘴的塑料熔体平稳顺利的充模、压实和保压。, 主流道通常设计成圆锥形，其锥角=24，对流动性较差的塑料可取=36，便于凝料从主流道中拔出。内壁表面粗糙度一般为Ra=0.63m。, 为防止主流道与喷嘴处溢料，主流道对接处应制成半球形凹坑，其半径R2=R1+(12)mm，其小端直径d1=d2+(0.51)mm。凹坑深度取h=35mm(图6-2)。, 在保证塑料良好成型的前提下，主流道L应尽量短，否则将增多流道凝料，且增加压力损失，使塑料
6、降温过多而影响注射成型。通常主流道长度由模板厚度确定，一般取L60mm。, 为减小料流转向过渡时的阻力，主流道大端呈圆角过渡，其圆角半径r=13mm。, 由于主流道与塑料熔体及喷嘴反复接触和碰撞，因此常将主流道制成可拆卸的主流道衬套 (浇口套)，便于用优质钢材加工和热处理。其类型有A型和B型图63(a)，其中A型衬套大端高出定模端面H=510 mm，起定位环作用，与注射机定位孔呈间隙配合(图62)。, 当浇口套与塑料接触面很大时，受到模腔内塑料的反压增大，易退出模具，这时可设计成图63(b)右侧所示结构，将定位环与衬套分开设计。使用时，用固定在定模上的定位环压住衬套大端台阶防止衬套退出模具。,
7、冷料穴的作用：贮存因两次注射间隔产生的冷料及熔体流动的前锋冷料，防止熔体冷料进入型腔。,二、冷料穴设计,冷料穴形状：底部常作成曲折的钩形或下陷的凹槽，使冷料穴兼有分模时将主流道凝料从主流道衬套中拉出并滞留在动模一侧的作用(塑件留模)。,冷料穴的位置：主流道的末端，当分流道较长时，在分流道的末端有时也设冷料穴。,常见的冷料穴有以下几种结构：,底部成钩形，图64(a)。穴内冷料与拉料杆钩头搭接，拉料杆固定在推杆固定板上。开模时，拉料杆通过钩头拉住穴内冷料，使主流道凝料脱出定模，然后随推出机构运动，将凝料与塑件一起推出动模。此种冷料穴常与推杆或推管同时使用。取塑件时须朝钩头的侧向稍许移动，即可将塑件
8、与凝料一起取下。,1带Z形头拉料杆的冷料穴,图64(b)、(c)为倒锥形和环槽形冷料穴，其凝料推杆也都固定在推出固定板上。开模时靠倒锥或环形凹槽起拉料作用，然后由推杆强制推出。这两种冷料穴用于弹性较好的塑料品种，由于取凝料不需要侧向移动，较容易实现自动化操作。,对于有些塑件，由于受其形状限制，在脱模时无法侧向移动，不宜采用Z形头推料杆 (图65)，这时可采用倒锥形或环槽形冷料穴。,图66，专用于推板脱模机构中。塑料进入冷料穴后，紧包在拉料杆的球形头或菌形头上，拉料杆的底部固定在动模边的型芯固定板上，开模时将主流道凝料拉出定模，然后靠推板推顶塑件时，强行将其从拉料杆上刮下脱模，这两种冷料穴和拉料
9、杆也主要用于弹性较好的塑料品种。,2带球形头(或菌形头)的冷料穴,3带尖锥头拉料杆及无拉料杆的冷料穴,尖锥头拉料杆为球形头拉料杆的变异形式，这类拉料杆一般不配用冷料穴，而靠塑料收缩时对尖锥头的包紧力，将主流道凝料拉出定模。显然其可靠性不如前面几种，但由于尖锥的分流作用好，在单腔模成型带中心孔的塑件(如齿轮)时常采用，为提高它的可靠性，可用小锥度或增大锥面粗糙度来增大摩擦力(图67)。,图68无拉料杆的冷料穴，特点是在主流道末端开一锥形凹坑，在凹坑锥壁上垂直钻一深度不大的小盲孔，开模时靠小盲孔内塑料的固定作用将主流道凝料从定模中拉出，脱模时推杆顶在塑件或分流道上，穴内冷料先沿小盲孔轴线移动，然后
10、全部脱出。为使冷料能沿斜向移动，分流道必须设计成S形或类似带有挠性的形状。,三、分流道设计,1分流道的截面形状,常用的有：圆形、梯形、U形和六边形等。,分流道：主流道与浇口之间的通道。设计注意：尽量减小在流道内的压力损失；尽量避免熔体温度降低；尽量减小流道的容积。,要减少在流道内的压力损失，则希望流道的截面积大。,要减少传热损失，又希望流道的表面积小。,矛盾,流道的效率：流道的截面积与周长的比值，比值大则流道的效率高。,结论：圆形和正方形流道效率最高，但正方形凝料顶出困难，常用圆形、圆角梯形或双梯形（六边形）。,2.分流道的尺寸,各种塑料的流动性有差异，可根据塑料的品种粗略地估计分流道的直径。
11、常用塑料的分流道直径见表6l，对流动性很好的聚乙烯和尼龙，当分流道很短时，分流道可小到2mm左右；对于流动性差的塑料，如丙烯酸类，分流道直径接近10 mm。多数塑料的分流道直径在488mm左右变动。,确定方法：,对壁厚小于3mm，质量200g以下的塑料制品，还可用如下经验公式确定分流道直径(该式计算的分流道直径仅限于在3295mm以内),式中 D分流道直径， mm；m制品质量， g；L分流道的长度，mm。,（6-1）, 当注射模主流道和分流道的剪切速率为：,浇口的剪切速率：,所成型的塑件质量较好。对于一般热塑性塑料，上面所推荐的剪切速率可作为计算模具流道尺寸的依据。在计算中可使用如下经验公式：
12、,式中 Re流道断面尺寸的当量半径，cm； qv 体积流量，cm3s。 该式既可用来计算主流道和分流道尺寸，也可用来计算浇口尺寸。,（6-2）,情况下：,反求浇口尺寸Re,将式(62)绘制成曲线图6-11，得流道尺寸的简易计算。,用此表可以查当量半径Re,a、根据注射机的规格和制件体积，按下式计算熔体的体积流量,（6-3）,式中 qv熔体体积流量，cm3s；V制件体积，cm3，通常可取V=(0508)Vg， Vg为注射机公称注射量，cm3；t注射时间，秒，t可由表6-2查出。,流道当量半径Re的步骤如下：,b、确定恰当的剪切速率，如大型模具，,c、求当量半径Re：由所选定的剪切速率与体积流量q
13、v值在曲线上求的交点，由交点向下作垂线，垂足与原点之间的距离即为Re(mm)。,主流道取 分流道取 点浇口取 其它浇口取,分流道表面不要太光洁。表面粗糙度通常取Ra=12525 m，这可增加对外层塑料熔体流动阻力，使外层塑料冷却皮层固定，形成绝热层，有利于保温。但表壁不得凹凸不平，以免对分型和脱模不利。,3分流道表面粗糙度,分流道与浇口通常采用斜面和圆弧连接图612(a)、(b)，利于塑料的流动和填充，防止塑料流动时产生反压力，消耗动能。图612(c)、(d)为分流道与浇口在宽度方向连接，(d)图因分流道逐步变窄，补料阶段冷却较快，产生不必要的压力损失，以（c）图形式较好。,4分流道与浇口连接
14、形式,影响浇口设计的因素：塑料性能、塑件形状、截面尺寸、模具结构及注射工艺参数等。,浇口：连接流道与型腔之间的一段细短通道。,作用：调节控制料流速度、补料时间及防止倒流等。,浇口对塑件成型质量影响：浇口设计不合理会使塑件产生缺陷，如缩孔、缺料、白斑、熔接痕、质脆、分解和翘曲等。因此正确设计浇口是提高塑件质量的重要环节。,四、浇口设计原则,浇口设计的要求：,快速充模 适时冷却封闭 浇口面积要小 长度要短 便于塑件与浇口凝料分离 不留明显的浇口痕迹 保证塑件外观质量,喷射和蠕动的产生的缺陷：若浇口截面太小，且正对宽度和厚度较大的型腔，则高速熔体流经浇口受高切应力作用，会产生喷射和蠕动，在塑件上形成
15、波纹状痕迹，或喷出高度定向的细丝或断裂物，它们快速冷却与后来的熔体不能很好熔合，造成缺陷或表面疵瘢。喷射还易裹气，形成焦痕和空气泡。,克服喷射和蠕动的办法：加大浇口截面尺寸改换浇口位置采用冲击型浇口，即浇口开设方位正对型腔壁或粗大的型芯。这样，当高速料流进入型腔时，直接冲击在型腔壁或型芯上，从而降低了流速，改变了流向，可均匀地填充型腔，使熔体破裂现象消失。,浇口设计的原则：,1浇口尺寸及位置选择应避免熔体破裂而产生喷射和蠕动(蛇形流),图613中A为浇口位置，图(a)、(c)、为非冲击型浇口，图(b)、(d)、(f)为冲击型浇口，后者对提高塑件质量、克服表面缺陷较好，但塑料流动能量损失较大。,
16、a、浇口位置应开在塑件壁厚处：当塑件壁厚相差较大时，在避免喷射的前提下，为减少流动阻力，保证压力有效地传递到塑件厚壁部位以减少缩孔，应把浇口开设在塑件截面最厚处，这样利于填充补料。如塑件上有加强肋，则可利用加强肋作为流动通道以改善流动条件。,2浇口位置应有利于流动、排气和补料,图614塑件，选择图(a)的浇口位置，塑件因严重收缩而出现凹痕；图(b)选在塑件厚壁处，可克服上述缺陷；图(c)选用直接浇口则大大改善了填充条件，提高了塑件质量。,浇口位置应有利于排气，通常浇口位置应远离排气部位，否则进入型腔的塑料熔体会过早封闭排气系统，致使型腔内气体不能顺利排出，影响塑件成型质量。,图615 (a)浇
17、口的位置，充模时，熔体立即封闭模具分型面处的排气空隙，使型腔内气体无法排出，而在塑件顶部形成气泡，改用图 (b)所示位置，则克服了上述缺陷。,b、浇口位置应远离排气位置：,a、在保证良好充填条件的前提下，为减少流动能量的损失，应使塑料流程最短，料流变向最少。图615(a)浇口位置，塑料流程长，流道曲折多，流动能量损失大，填充条件差。改用图615(b)形式和位置则可克服上述缺陷。,b、图616(b)、(c)为防止型芯变形的进料位置。对有细长型芯的塑件，浇口位置应避免偏心进料，防止料流冲击使型芯变形、错位和折断。图616(a)为单侧进料，易产生此缺陷。,3浇口位置应使流程最短，料流变向最少，并防止
18、型芯变形,熔接痕：熔体在型腔中汇合时产生的接缝。,a、接缝强度直接影响塑件的使用性能，在流程不太长且无特殊需要时，最好不设多个浇口，否则将增加熔接痕的数量，图617(a)(A处为熔接痕)； b、对底面积大而浅的壳体塑件，为兼顾减小内应力和翘曲变形可采用多点进料，图617(b)； c、对轮辐式浇口可在熔接处外侧开冷料穴，使前锋料溢出，增加熔接强度，且消除熔接痕图617(a)所示。,4浇口位置及数量应有利于减少熔接痕和增加熔接强度,d、对于熔接痕的位置应注意，图618(a)所示为带圆孔的平板塑件，其左侧较合理，熔接痕(图中A处)短，且在边上，右侧的熔接痕与小孔连成一线使塑件强度大大削弱。,e、图6
19、18(b)大型框架塑件，其左侧由于流程过长，使熔接处的料温过低而熔接不牢，且形成明显熔接痕，而右侧增加了过渡浇口，虽然熔接痕数量有所增加，但缩短了流程，增加了熔接痕接强度，且易于充满型腔。,流程过长,熔接痕与小孔连成一线,a、图619带有金属嵌件的聚苯乙烯塑件，由于塑件收缩使嵌件周围塑料层有很大周向应力，当浇口开在A处时，其定向方位与周向应力方向垂直，塑件几个月后即开裂；浇口开在B处，定向作用顺着周向应力方向，使应力开裂现象大为减少。,5浇口位置应考虑定位作用对塑件性能的影响,B处进料较好,c、又如成型杯状塑件时，在注射适当阶段转动型芯，由于型芯和型腔壁相对运动而使其间塑料受到剪切作用而沿圆周
20、定向，提高了塑件的周向强度。,b、在某些情况下，可利用分子高度定向作用改善塑件的某些性能。如，为使聚丙烯铰链几千万次弯折而不断裂，要求在铰链处高度定向。因此，将两点浇口开设在A的位置上，图619(b)，浇口设在A处，塑料通过很薄的铰链(厚约025mm)充满盖部的型腔，在铰链处产生高度定向(脱模时立即弯曲，以获得拉伸定向)。,如浇口开设在塑件的边缘、底部和内侧。,6.浇口位置应尽量开设在不影响塑件外观的部位,在确定大型塑料制件的浇口位置时，还应考虑塑料所允许的最大流动距离比(简称流动比)。,7.流动比校核,影响最大流动距离比的因素：熔体的性质、温度和注射压力。,最大流动距离比（流动比）：指熔体在
21、型腔内流动的最大长度与相应的型腔厚度之比。,注意：当计算得到的流动比超过允许值时，这时就需要改变浇口位置，或者增加塑件厚度，或者采用多浇口等方式来减小流动比。,（6-4）,式中 K流动比；Li流动路径各段长度，mm；ti流动路径各段的型腔厚度，mm；n流动路径的总段数。,流动比计算公式为：,当浇口形式和开设位置不同时，计算出的流动比也不相同，对于图6-20(a)所示的直接浇口，流动比为,图6-20(b) 的侧浇口，流动比为,图6-20(a) 的直浇口，流动比为,五、浇口的类型,特点：由主流道直接进料。 优点：熔体的压力损失小，成型容易。 适用范围：适用于任何塑料，常用于成型大而深的塑件。 冷料
22、穴：采用直接浇口时，为防止前锋冷料流入型腔，常在浇口内侧开设深度为半个塑件厚度的冷料穴。 缺点：浇口处固化慢，易造成成型周期延长，容易产生较大的残余应力；超压填充，浇口处易产生裂纹，浇口凝料切除后塑件上疤痕较大。,1直接浇口,直接浇口有时被称为非限制性浇口，而其他类型的浇口则通称为限制性浇口。,适用范围：广泛应用于中小型制品的多型腔注射模。 优点：截面形状简单、易于加工、便于试模后修正。 缺点：在制品的外表面留有浇口痕迹。 大小：厚度确定浇口的固化时间，在实践中通常是在容许的范围内先将侧浇口的厚度加工得薄一些，试模时再进行修正。确定侧浇口厚度h(mm)和宽度b(mm)的经验公式如下：,位置：开
23、设在模具的分型面上，从制品的边缘进料。,2矩形侧浇口（图622）,h=nt (6-5),(6-6),式中 t塑料厚度，mm；n系数与塑料品种有关，表6-4；A为塑件外表面面积，mm2。,侧浇口宽度与厚度的比例大致是3：1。 根据式(66)计算所得的b若大于分流道的直径时，可采用扇形浇口。,3扇形浇口（图6-23）,特点：是矩形侧浇口的一种变异形式。在扇形浇口的整个长度上，为保持断面积处处相等，浇口的厚度应逐渐减小。,适用场合：成型大平板状及薄壁塑件。,扇形浇口尺寸： 宽度: 按式(66)计算。为了能够充分发挥扇形浇口在横向均匀分配料流的优点，可以采用比计算结果更大的浇口宽度。 浇口出口厚度h1
24、：计算与矩形侧浇口厚度的计算公式相同用式(65)计算。浇口入口厚度h2按下式计算：,（6-7）,式中 h1浇口出口厚度，mm； D分流道直径，mm。 注意：浇口的截面积不能大于分流道的截面积，即：,（6-8）,扇形浇口的中心部位与浇口边缘部位的流道长度不同，所以塑料熔体在中心部位和两侧的压力降与流道也不相同，为了达到一致，在图6-23(b)中增加了扇形浇口两侧的厚度，这种做法使浇口的加工要困难一些，但有助于熔体均匀地流过扇形浇口。,长度可比矩形侧浇口的长度长一些，常为 13 60mm。,特点：将浇口的厚度减薄，而把浇口的宽度同塑件的宽度作成一致，故这种浇口又称为平面浇口或缝隙浇口。,4.膜状浇
25、口（图6-24）,适用场合：用于成型管状塑件及平板状制品。,结构：图6-24(a)设置浇口，成型后在制品内径处会留有浇口残留痕迹，当制品内径精度要求较高时，可按图6-24(b)那样，将膜状浇口设置在制品的端面处，其浇口重叠长度l1应不小于浇口厚度h。,尺寸：膜状浇口的长度l取07510mm，厚度h取07nt，其厚度值略低于矩形侧浇口的经验值，因为膜状浇口的宽度较大。,特点：将整个圆周进料改为几小段圆弧进料。优点：浇口料较少，去除浇口方便，且型芯上部得以定位而增加了稳定性缺点：增加了接缝线，对塑件强度有一定影响。适用场合：它也适于圆筒形塑件。,5轮辐浇口（图6-25(a)）,特点：型芯头部开设流
26、道，分流道与浇口不在同一平面内。 适用场合：主要用于塑件内孔较小的管状塑件和同轴度要求高的塑件。 优点：型芯顶端伸入定模内起定位作用，避免了弯曲变形，保证同轴度。,6爪形浇口（图6-25(b)）,7点浇口,点浇口又称针点浇口，是一种在塑件中央开设浇口时使用的圆形限制浇口。适用场合：常用于成型各种壳类、盒类塑件。优点：浇口位置灵活，浇口附近变形小，多型腔时采用点浇口容易平衡浇注系统。对投影面积大的塑件或易变形的塑件，采用多个点浇口能够取得理想的效果。 缺点：由于浇口的截面积小，流动阻力大，需提高注射压力，宜用于成型流动性好的热塑性塑料。采用点浇口时，为了能取出流道凝料，必须使用三板式双分型面模具
27、或二板式热流道模具，费用较高。,即,（6-9）,式中 n与塑料品种有关的系数，见表6-4；t塑件壁厚，mm；A塑件外表面积，mm2。,点浇口尺寸、结构：一般点浇口的截面积与矩形侧浇口的截面积相等，设点浇口直径为d(mm)，则,图6-26 （a)，点浇口直径d常为0.518mm，浇口长度常为0520mm。为防止在切除浇口时损坏制品表面，可采用图6-26(b)结构，其中R1是为了有利于熔体流动而设置的圆弧半径，约为1530mm，H约为0730mm。,注意：成型薄壁塑件时若采用点浇口，塑件 易在浇口附近产生变形甚至开裂。为改善这一情况，在不影响使用的前提下，可将浇口对面的壁厚增加并以圆弧R过渡，图6
28、-27，此处圆弧还有贮存冷料的作用。,8潜伏浇口,图6-28，从形式上看，潜伏浇口与点浇口类似，不同的是采用潜伏浇口只需二板式单分型面模具，而采用点浇口需要三板式双分型面模具。,特点： 浇口位置一般选在制件侧面较隐蔽处，可以不影响塑件的美观。 分流道设置在分型面上，而浇口像隧道一样潜入到分型面下面的定模板上或动模板上，使熔体沿斜向注入型腔。 浇口在模具开模时自动切断，不需要进行浇口处理，但在塑件侧面留有浇口痕迹。,尺寸：潜伏浇口与分流道中心线的夹角一般在3055左右，常常采用圆形或椭圆形截面，浇口大小可根据点浇口或矩形侧浇口的经验公式计算。,若要避免浇口痕迹，可在推杆上开设二次浇口，使二次浇口
29、的末端与塑件内壁相通，具有二次浇口的潜伏浇口图6-29，这种浇口的压力损失大，必须提高注射压力。,9护耳浇口（图630）,特点： 由矩形浇口和耳槽组成，耳槽的截面积和水平面积均比较大。耳槽前部的矩形小浇口能使熔体因摩擦发热而温度升高，熔体在冲击耳槽壁后，能调整流动方向，平稳地注入型腔，因而塑件成型后残余应力小，另外依靠耳槽能允许浇口周边产生收缩，所以能减小因注射压力造成的过量填充以及因冷却收缩所产生的变形。,适用场合：如聚氯乙烯、聚碳酸酯等热稳定性差、黏度高的塑料的注射成型。,缺点：需要较高的注射压力，其值约为其他浇口所需注射压力的2倍。另外，制品成型后增加了去除耳部余料的工序。,结构、尺寸：
30、图630，护耳浇口与分流道呈直角分布，耳部应设置在制品壁厚较厚的部分。矩形小浇口可按矩形侧浇口公式计算。耳槽的长度可取分流道直径的15倍，耳槽的宽度约等于分流道的直径，耳槽的厚度可取塑件壁厚的09倍。耳槽的位置以距离塑件边缘150mm以内为宜，当塑件较宽时，需要使用多个护耳浇口，此时耳槽之间的最大距离约为300mm。,第三节 浇注系统的平衡进料,因如果各个型腔不是同时被充满，那么最先充满的型腔内的熔体就会停止流动，浇口处的熔体便开始冷凝，此时型腔内的注射压力并不高，只有当所有的型腔全部充满后，注射压力才会急剧升高，若此时最先充满的型腔浇口已经封闭，该型腔内的塑件就无法进行压实和保压，因而也就得
31、不到尺寸正确和物理性能良好的塑件，所以必须对浇注系统进行平衡，即在相同的温度和压力下使所有的型腔在同一时刻被充满。,一、一模多腔浇注系统的平衡,为什么采用一模多腔时浇注系统应平衡？,1平衡式浇注系统,平衡系统比较：型腔采用圆周式布置图631(a)比横列式布置图631(b)好。因为圆周式布置不仅缩短了流程，而且还减少了流动时的转折和压力损失，但这种布置除圆形塑件外，加工比较困难。所以除了精密的塑件外，对于一般的矩形塑件，大多还是采用横列式布置。,特点：从分流道到浇口及型腔，其形状、长宽尺寸、圆角、模壁的冷却条件等都完全相同，熔体能以相同的成型压力和温度同时充满所有的型腔，从而获得尺寸相同、物理性
32、能良好的塑件。,缺点：与非平衡浇注系统相比，平衡式浇注系统的流道总长度要长一些，模板尺寸要大一些，增加了塑料在流道中的消耗量和模具的成本。,分两种情况：各个型腔尺寸和形状相同，距主流道距离不同;型腔和流道长度均不相同;,2非平衡式浇注系统,在非平衡式浇注系统中，为了使各个型腔能同时均衡地充满，须将浇口做成不同的截面形状或不同的长度，实行人工平衡。常采用称之为平衡系数法的一种近似计算。该法基于各个型腔的平衡系数相等或成比例，来确定各个浇口的尺寸，其公式为:,a、各型腔相同时，浇口平衡公式,式中 k浇口平衡系数，它与通过浇口的 熔体质量成比例S浇口断面积，mm2；L浇口长度，mm；a主流道到型腔浇
33、口的距离，mm。,（6-10）,例 对于图6-33的一模十腔注射模具，若分流道直径为6 mm，浇口长度相同，为05 mm，为了人工平衡浇注系统，试确定各型腔的浇口截面尺寸。,解 设bi为浇口i的宽度，hi为浇口i的厚度。由对称性得知S1=S2， S3=S4=S5=S6， S7=S8=S9=S10。,根据经验，浇口断面积约为分流道断面积的3一9，取浇口l的截面积为分流道截面积的7%，则,取浇口的宽度是浇口厚度的3倍，则,b1=3h1=30.81=243 mm,h13 h1=S1,(2),(3)由图633可得 a3=(150+50)=200mm,由此可得,h3=1.15mm b3=3h3=345
34、mm,(4)由图6-33得 a7=(150+150+50)=350mm 同理可得 S7=5.24mm2，h7=1.32mm ,b7=3.96mm .此例可得，S7S3S1，即为了使各型腔能同时充满，应将靠近主流道处的浇口做得小些，较远的浇口做得大些。,b、 各型腔的大小不同时，应采用如下近似公式来平衡浇口,（6-11）,式中 M1、M2分别为型腔1和型腔2的塑料熔体填充量，g。,二、一模一腔多浇口浇注系统的平衡,1平衡浇口以减少制品的变形,对于薄壁的矩形塑件或其他形状的平板塑件，当采用中心浇口时，由于聚合物大分子的取向效应，沿熔体流动方向的收缩量大于垂直于熔体流动方向的收缩量，故塑件产生各向不
35、均匀的收缩，导致制品冷却后翘曲变形，改进的方法是采用多个点浇口，这样有利于消除或减小塑件的变形 。,什么情况下采用一模一腔多点浇口？,分析：图6-34，若在平板塑件上设有三个点浇口，仅考虑A点浇口， 、 沿着熔体的流动方向，故收缩较大， 垂直于流动方向，故收缩较小。但对于B点浇口， AC的收缩较小，而 、 的收缩较大，最终平均的结果使得各个方向的总收缩趋于一致。,图6-35，深腔筒形或深矩形塑件成型时，若A、B两个点浇口尺寸及位置设计不当，就不能平衡熔体的流动，易使型芯因各个侧壁受力不均匀而产生偏斜，若在A、B两浇口处均匀进料，则熔体流动的不平衡性可得到很大的改善。,2平衡浇口有利于均匀进料,
36、3平衡浇口以控制熔接痕的位置,采用多浇口时，在型腔内熔体的汇合处将产生熔接痕，熔接痕不仅降低了制品的强度，而且有碍美观，因此可以通过调整各个浇口的进料量来控制熔接痕形成的位置，以避免在制品的某些部位或者受力部位产生熔接痕。,对于单型腔多浇口浇注系统的平衡，由于影响因素太多，情况又十分复杂，故目前尚无准确的计算公式，主要依靠模具设计人员的实践经验。,例 某一质量为495 kg的箱形塑件，外形尺寸约为680 mm530mm340 mm，壁厚为4 mm，四周设有许多加强肋，材料是30玻璃纤维增强尼龙 (PA-6)，为了研究浇口数量和位置对变形的影响，设计了图636的6种浇口设置方案。实验结果表明(图
37、637)，按图6-36(f)方案(4个点浇口)设置的浇口效果最好，变形量约7，而按图636(c)方案(8个点浇口)设置的浇口效果最差，变形量达24，其效果甚至于比单个直接浇口的还差。,结论：并非浇口数目越多越好，关键在于一定的浇口数量和合适的浇口位置所造成的平衡效果。,1为什么说“浇口尺寸越大越容易充模”和“浇口尺寸越小越好”都是错误的? 2为什么注射成型时常在较大的剪切速率范围内进行? 3为什么点浇口能获得非常广泛的应用?何种情况不宜采用点浇口? 4普通浇注系统由哪几部分组成?各部分的作用和设计要求是什么? 5试比较“Z”形拉料杆、倒锥形拉料杆和球形头拉料杆的动作特点和适合的应用情况。 6什
38、么是流道效率?哪几种流道的效率最高?最常用的是什么流道?为什么? 7已知某塑料制件成型时熔体流经流道的总体积流率为500 cm3s，采用4个点浇口平衡进料，主流道、分流道和浇口的当量半径。 8什么是冲击型浇口?为什么要采用冲击型浇口? 9试述浇口开设位置对塑件质量的影响。 10何为流动距离比校核?校核不满足要求应怎样处理? 11常用的浇口形式有哪些?各有何特点? 12采用矩形侧浇口成型一个长120mm、宽80mm、高50mm、壁厚15mm的聚乙烯盒子，试确该矩形侧浇口的长度、宽度和厚度。 13试比较平衡式与非平衡式布置的优缺点。 14.如图6-33，若各型腔大小不等，M1=M2=M3=M4=M5=M6=2M7=2M8 =2M9=2M10，其他尺寸均不变，试求平衡时各型腔的浇口截面尺寸。,习题与思考,
