模具设计指南-9.浇注系统及排气设计(2)

9.3 浇口设计
    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(除主流道型的直接浇口外).
    对于圆形流通截面，圆管两端的压力降为DP，有以下关系式：

式中   ha ------ 为熔融塑料的表观粘度
       L   ---- 圆形通道的长度
       Q  ---- 熔融塑料单位时间的流量  (cm3/sec)
       R   ---- 圆管半径 
对于模具中常见的窄缝形流动通道，经推导有
       W ---- 窄缝通道的宽度
       H ---- 窄缝通道的深度   

    从式(9-1)和(9-2)可知，当充模速率恒定时，流动中的模具入口处的压力降DP与下列因素有关：
(1) 通道长度越长，即流道和型腔长度越长，压力损失越大；
(2) 力降和流道及型腔断面尺寸有关。流道断面尺寸越小，压力损失越大。矩形流道深度对压力降的影响比宽度影响大得多。

    一般浇口的断面面积与分流道的断面面积之比约为0.03~0.09，浇口台阶长1.0~1.5mm左右。断面形状常见为矩形、圆形或半圆形。

9.3.1 浇口的类型
1.直接式浇口
    优点：(1) 压力损失小；

(2) 制作简单。
    缺点：(1) 浇口附近应力较大；
(2) 需人工剪除浇口(流道)；
(3) 表面会留下明显浇口疤痕。
    应用：(1)可用于大而深的桶形胶件，对于浅平的胶件，由于收缩及应力的原因，容易产生翘曲变形。

(2)对于外观不允许浇口痕迹的胶件，可将浇口设于胶件内表面，如图9-8c所示。这种设计方式，开模后胶件留于前模，利用二次顶出机构(图中未示出)将胶件顶出
2.侧浇口

 优点:1.)形状简单，加工方便，
     2.)去处浇口较容易。     
缺点:1.)胶件与浇口不能自行分离，
     2.)胶件易留下浇口痕迹。

参数:1.)浇口宽度W为(1.5~5.0)mm，一般取W=2H。大胶件、透明胶件可酌情加大 ；
2.)深度H为(0.5~1.5)mm。具体来说，对于常见的ABS、HIPS，常取H=(0.4~0.6)d ,其中d为胶件基本壁厚；对于流动性能较差的PC、PMMA，取 H=(0.6~0.8)d；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)d；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)d。
应用：1.)适用于各种形状的胶件，但对于细而长的桶形胶件不以采用。
3.搭接式浇口
优点：1.)它是侧浇口的演变形式，具有侧浇口的各种优点；
2.)是典型的冲击型浇口，可有效的防止塑料熔体的喷射流动。
缺点：1.)不能实现浇口和胶件的自行分离；
2.)容易留下明显的浇口疤痕。
参数：可参照侧浇口的参数来选用。
应用：适用于有表面质量要求的平板形胶件。
4.针点浇口
优点：1.)浇口位置选择自由度大，
2.)浇口能与胶件自行分离，
3.)浇口痕迹小，
4.)浇口位置附近应力小。
缺点：1.)注射压力较大，
 2.)一般须采用三板模结构,结构较复杂。

参数：1.)浇口直径d一般为(0.8~1.5)mm，
      2.)浇口长度L为(0.8~1.2)mm。
      3.)为了便于浇口齐根拉断，应该给浇口做一锥度a，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：常应用于较大的面、底壳，合理地分配浇口有助于减少流动路径的长度，获得较理想的熔接痕分布；也可用于长桶形的胶件，以改善排气。
5.扇形浇口
优点：1.)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；
      2.)减少空气进入型腔的可能，避免产生银丝、气泡等缺陷。

缺点：1.)浇口与胶件不能自行分离，
      2.)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：1.)常用尺寸深H为(0.25~1.60)mm，
      2.)宽W为8.00mm至浇口侧型腔宽度的1/4。
      3.)浇口的横断面积不应大与分流道的横断面积。
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、PMMA等。
6.潜伏式浇口(鸡嘴入水)
优点：1.)浇口位置的选择较灵活；
      2.)浇口可与胶件自行分离；
      3.)浇口痕迹小；
      4.)两板模、三板模都可采用。
缺点：1.)浇口位置容易拖胶粉；
      2.)入水位置容易产生烘印；
      3.)需人工剪除胶片；
      4.)从浇口位置到型腔压力损失较大。
参数：1.)浇口直径d为0.8~1.5mm，
      2.)进胶方向与铅直方向的夹角a为30°~50°之间，
      3.)鸡嘴的锥度b为15°~25°之间。
      4.)与前模型腔的距离A为(1.0~2.0)mm。
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。
7.弧形浇口

 

优点：
1.)浇口和胶件可自动分离；

2.)无需对浇口位置进行另外处理：

3.)不会在胶件的外观面产生浇口痕迹。

缺点：
1.)可能在表面出现烘印；
2.)加工较复杂；
3.)设计不合理容易折断而堵塞浇口。
参数：
1.)浇口入水端直径d为(Φ0.8~Φ1.2)mm，长(1.0~1.2)mm；
2.)A值为 2.5D 左右；
3.)Φ2.5min* 是指从大端0.8D 逐渐过渡到小端Φ2.5。
应用：常用于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。
8.护耳式浇口
优点：有助于改善浇口附近的气纹。
缺点：(1) 需人工剪切浇口；
 (2) 胶件边缘留下明显浇口痕迹。
参数：(1) 护耳长度A=(10~15)mm，宽度B=A/2，厚度为进口处型腔断面壁厚的7/8；浇口宽W为(1.6~3.5)mm，深度H为(1/2~2/3)的护耳厚度，浇口长(1.0~2.0)mm。
应用：常用于PC、PMMA等高透明度的塑料制成的平板形胶件。

9.圆环形浇口
优点：(1)流道系统的阻力小；
(2)可减少熔接痕的数量；
(3)有助于排气；
(4)制作简单。
缺点：(1)需人工去除浇口；
(2)会留下较明显的浇口痕迹。
参数：(1)为了便于去除浇口，浇口深度h一般为(0.4~0.6)mm；
(2) H为(2.0~2.5)mm。     
应用：适用于中间带孔的胶件。
10.斜顶式弧形浇口
优点：1)不用担心弧形流道脱模时被拉断的问题；
2)浇口位置有很大的选择余地；
3)有助于排气。
缺点：1)胶件表面易产生烘印；
2)制作较复杂；
3)弧形流道跨距太长可能影响冷却水的布置。
参数：可参考侧浇口的有关参数。
应用：1)主要适用于排气不良的或流程长的壳形胶件；
2)为了减少弧形流道的阻力，推荐其截面形状选用U形截面(见图示)；
3)斜顶的设计可参照“第7.7节  斜顶、摆杆机构”；
4)浇口位置应选择在胶件的拐角处或不显眼处。 

 9.3.2 浇口的布置
1. 避免熔接痕出现于主要外观面或影响胶件的强度

    根据客户对胶件的要求，把熔接痕控制在较隐蔽及受力较小的位置。同时，避免各熔接痕在孔与孔之间连成一条线，降低胶件强度。如图9-18(a)所示，胶件上两孔形成的熔接痕连成了一条线，这将降低胶件的强度。应将浇口位置按图9-18(b)来布置。为了增加熔接牢度，可以在熔接痕的外侧开设冷料井，使前锋冷料溢出。对于大型框架型胶件，可增设辅助流道，如图9-19 所示；或增加浇口数目，如图9-20所示，以缩短熔融塑料的流程，增加熔接痕的牢度。

3. 避免影响零件之间的装配或在外露表面留下痕迹；如图9-22(a)所示，为了不影响装配，在按键的法兰上做一缺口，浇口位置设在缺口上，以防止装配时与相关胶件发生干涉。如图9-22(b)所示，浇口潜伏在胶件的骨位上，一来浇口位置很隐蔽，二来没有附加胶片，便与注塑时自动生产。

 

4. 防止出现蛇纹、烘印，应采用冲击型浇口或搭底式浇口；熔融塑料从流道经过小截面的浇口进入型腔时，

    速度急剧升高，如果这时型腔里没有阻力来降低熔体速度，将产生喷射现象，如图9-23 (a)所示，轻微时在胶口附近产生烘印，严重时会产生蛇纹。如图9-23 (b)所示，若采用厚模搭底，熔融塑料将喷到前模面上而受阻，从而改变方向，降低速度，均匀地充填型腔。图9-24(a)由于熔体进入型腔时没有受到阻力，而在胶件的前端产生气纹；按9-24 (b)改进后，以上缺陷可消除。

5. 为了便於流动及保压 ，浇口应设置在胶件壁厚较厚处
6. 有利于排气

   如图9-25 所示，一盖形胶件，顶部较四周薄，采用侧浇口，如图(a)，将会在顶部A处形成困气，导致熔接痕或烧焦。改进办法如(b)图,给顶面适当加胶，这时仍有可能在侧面位置A产生困气；如按(c)图所示，将浇口位置设于顶面，困气现象可消除。

    如图9-26所示，若按(a)图的方案进胶，预计将在位置A产生困气，建议采用方案(b)，可有助于气体排出型腔。                     

7. 考虑取向胶件质量的影响；

    对于长条形的平板胶件，浇口位置应选择在胶件的一端，使胶件在流动方向可或得一致的收缩，如图9-26(a)所示；如果胶件的流动比

    较大时，可将浇口位置向中间移少量距离，如图9-26(b)所示；但不宜将浇口位置设于胶件中间，从图9-26(c)可以看出，浇口设于胶件中间时，树脂的流动呈辐射状，造成胶件的径向收缩与切线方向的收缩不匀而产生变形。

8. 对于一模多腔的模具，优先考虑按平衡式流道布置来设置浇口；如图9-28所示，建议采用(b)平衡式流道来布置浇口，有利于各型腔的平衡充填。

9. 考虑注塑生产的效率，便于流道系统与胶件的分离   模具结构确定后，应考虑流道系统和胶件便于分离，采用针点式浇口、潜伏式浇口、弧形流道可实现流道系统和胶件自动分离。选择潜伏式浇口位置时，应优先考虑在胶件本身结构上，一方面减少注塑压力，另一方面，避免生产时去除胶片。侧浇口、搭接式浇口、圆环形浇口、斜顶式浇口较易分离。直接浇口、扇形浇口、护耳式浇口则较难分离。
10.考虑加工方便

    对于一模多腔的弧形流道结构，为了减少镶块的数量，应在后模将各弧形流道设置在大镶块的镶拼面上，如图9-29所示,后模由7块镶块组成，各个型腔的弧形流道在各镶块各出一半，这将简化加工工艺。