浇注系统中浇口的设计原则
《注塑模具制造工艺流程示意图》
众所周知，注塑模具主要有七大系统构成：导向系统、支承系統、成型零件系统、浇注系统、冷却系统、顶出系统、排气系统。 以上各系统組成模具，塑胶经浇注系統，通过浇口进入模腔內部，填充保压之后由冷却系统冷却，成品冷凝固化后经顶出系统顶出，完成一個成型周期。
《注塑模具结构示意图》
在单个成型周期内，成型加工各阶段可简要分为：加料、充填、保压、冷却、开模、顶出和合模。可简要示意为：
《注塑模具工作原理示意图》
一、何为浇注系统？
浇注系统是塑胶熔融体从注射机的噴嘴出來后﹐到达模腔前在模具中所流经的主要通道。
它主要包含:主流道、分流道、冷料井和浇口四部分组成。
《模具浇注系统结构》
浇注系统整体可分为两大类: 大水口浇注系统和细水口浇注系统。
《浇注系统的分类》
二、浇口的定义及其作用
浇口也称为进料口，是指从分流道到模具型腔的一段通道，是浇注系统中截面最小且最短的部分。作用在于利用紧缩流动面而使进料达到加速的效果，高剪切率可使进料流动性良好；粘滞加热的升温效果也有提升料温降低粘度的作用。在成型完毕后浇口最先固化封口，有防止进料回流以及避免型腔压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。 成型 后则方便剪除以分离 流道 系统及型件。
《模具浇注系统结构》
三、浇口的结构形式
浇口的类型与位置 在注塑模设计中,按浇口的结构形式和特点,常用的浇口形式有以下几种：
1. 直浇口：即是主流道浇口,属于非限制性浇口
《直接浇口》
(1)优点：塑料熔体由主流道的大端直接进入型腔,因此具有流动阻力小、流程短及补给时间长等特点。这样的浇口有良好的熔体流动状态,熔体从型腔底面中心部位流向分型面,有利于排气;这种浇口形式使注塑制品和浇注系统在分型面上的投影面积最小,模具结构紧凑,注塑机受力均匀。
(2)缺点：进料处有较大的残余应力,容易导 致注塑制品翘曲变形,同时浇口较大,去除浇口痕迹较困难且痕迹较大,影响美观,所以这类浇口多用于注射成型大中型长流程、深型腔、筒形或壳形注塑制品,尤其适合于聚碳酸酯、聚砜等高粘度塑料。另外,这种形式的浇口只适合于单型腔模具。 在设计这类浇口时,为了减小与注塑制品接触处的浇口面积,防止该处产生缩口、变形等缺陷,一方面应尽量选用较小锥度的主流道锥角(为2～4°),另一方面应尽量减小定模板和定模座的厚度。
2. 侧浇口：又称为标准浇口。
《侧浇口》
侧浇口一般开设在分型面上,塑料熔体从内侧或外侧充满模具型腔,其截面形状多为矩形(扁槽),改变浇口宽度与厚度可以调节熔体的剪切速率及浇口的冻结时间。这类浇口可根据注塑制品的形状特征选择其位置,加工和修整方便,因此它的应用较广泛。
(1)优点：浇口截面小,能减小浇注系统熔料的消耗量,去除浇口容易,痕迹不明显。适合于各种形状的注塑制品,但对细长桶形注塑制品不宜采用。
(2)缺点：注塑制品和浇口不能自行分离,存在熔接痕,注塑压力损失较大,对深型腔注塑制品的排气不利。
3. 扇形浇口：扇形浇口,一般开设在分型面上,从型腔外侧面进料,浇口沿进料方向逐渐加宽,厚度则逐渐减薄。从浇口进入型腔的塑料熔体波前较为平直,可减少翘曲变形,用来成型宽度较大的板状塑料制品颇为适宜。
《扇形浇口》
4. 点浇口：点浇口尤其适用于圆桶形、壳形及盒形塑料制品。
《点浇口》
对于较大的平板形塑料制品可以设置多个点浇口,以减小翘曲变形。对于薄壁塑料制品,浇口附近的剪切速率过高,残余应力大,容易开裂,可局部增加浇口处的壁厚。
(1)优点：点浇口位置限制小,浇口痕迹小,开模时浇口可自动拉断,有利于自动化操作。
(2)缺点：注塑压力较大,多数情况下必须采用三板模结构,其模具相对较复杂,成型周期较长。
5. 潜伏式浇口
《潜伏式浇口》
(1)优点：潜伏式浇口。位置比较灵活,可在塑料制品内外表面进胶。流道开设在分型面上,浇口潜入分型面下,熔料斜向进入型腔。由于在塑料制品和流道分别设置推出机构,开模时浇口自动被切断,流道凝料自动脱落。同时其模具结构较三板模结构简单,大大提高了生产效率并可降低成本。
(2)缺点：对过韧(如PA类)或过脆(如PS 类)的塑料并不适用,前者不易切断,后者易于断裂,容易堵塞浇口。
6. 伞形浇口：伞形浇口。
《伞形浇口》
伞形浇口是环形浇口的特殊形式,主要应用于质量要求很高的短粗管形塑料制品。
(1)优点：进料均匀,无熔接痕产生,排气良好。
(2)缺点：去除流道必须采用切削加工,增加了成本。
7. 环形浇口：对型腔填充采用圆环形进料形式的浇口称为环形浇口。
《环形浇口》
(1)优点：进料均匀,圆周上各处流速大致相 同,流动状态好,容易排除型腔中的空气,并可避免熔接痕。由于浇口设计在型芯上,环形浇口主要用于成型圆筒形无底塑料制品。
(2)缺点：浇注系统耗料较多,浇口去除困难,浇口痕迹明显。
8. 牛角式浇口（horn gate）
《牛角浇口》
牛角浇口是指具有牛角似的圆滑曲线形锥体形状，截面尺寸逐渐缩小，小端连接型腔底面的浇口。
牛角浇口是注塑模进浇结构中最为复杂的一种，其优点：
1.自动剪浇口；
2.入水点隐蔽
缺点：
1.水口顶不断或断点难看
2.外观面有冲纹
3.水口顶出反弹撞花产品
4.水口顶出不完全或不平衡
四、浇口设计的主要影响因素
浇口的设计和塑件的尺寸、形状模具结构，注射工艺条件及塑件性能等因素有关。但就基本作用来说，浇口截面要小，长度要短，因为只有这样才能满足增大流料速度，快速冷却封闭，便于塑件分离以及浇口残痕最小等要求。
《Moldflow模流分析产品注塑过程》
1、浇口位置设计的要求:
a.浇口设计是否会影响到产品的外观要求(浇口痕迹,熔接线)
b.浇口设计是否会影响到产品的产品功能要求
c.浇口设计是否会影响到模具的加工要求
d.浇口设计是否会影响到产品的翘曲变形
e.浇口设计是否会影响到产品的浇口容易剪切，实现自动脱料的功能
《浇口的设计要点》
2、选择浇口位置的主要影响因素 ：
浇口的尺寸可由横切面积和浇口长度定出,下列因素可决定浇口最佳尺寸:
1）胶料流动的特性是否有迟滞现象
2）产品的肉厚是否均匀
3）注入模腔的胶料量
4）原料的溶解温度
5）成型工艺的模具温度
《Moldflow模流分析产品最佳浇口位置》
3、浇口位置设计时应遵守以下原则:
a.注入模穴各部分的胶料应尽量平均
b.注入工模的胶料,在注料过程的各阶段,都应保持统一而稳定的流动前线
c.应考虑可能出现焊痕,气泡,凹穴,虚位,射胶不足及喷胶等情况
d.应尽量使除水口操作容易进行,最好是自动操作
e.浇口的位置应与各方面配合
《DFM分析对比浇口位置设计的合理性》
4、浇口的平衡：
如果不能获得平衡的流道系统,可採用下述浇口平衡法.以达到划一注模的目标.这种方法适用于有大量模穴的工模。
浇口的平衡法有两种：改变浇口槽道的长度及改变浇口的横切面面积。
在另一种情况下,即模穴有不同的投影面积时,浇口也需要平衡.这时,要决定浇口的大小,就要先将其中一个浇口尺寸定出,求出它与其对应模穴体积相较的比率,并且把这个比率应用到其浇口与各对应模穴的比较上,便可相继求出各个浇口的尺寸.经过实际试注后,便可完成浇口的平衡操作。
《平衡式浇注系统设计》
五、浇口的设计原则：
1.浇口开设在塑件断面较厚的部位,使熔料从厚料断面流入薄断面保证充模完全。
2.浇口位置的选择,应使塑料充模流程最短,以减少压力损失。
3.浇口位置的选择,应有利于排除型腔中的空气。
4.浇口不宜使熔料直冲入型腔,否则会产生漩流,在塑件上留下旋形的痕迹,特别是窄的浇口更容易出现这种缺陷。
5.浇口位置的选择,应防止在塑料表面上产生拼缝线,特别实在圆环或是圆筒形的塑件中,应在浇口的面的熔料浇合处加开冷料井。
6.带有细长的型芯的注塑模的浇口位置,应当离成型芯较远,不使成型芯受料流冲而变形。
7.大型或扁平塑件成形时,为防止翘曲、变形、缺料可采用复式浇口。
8.浇口应尽量开设在不影响塑件外观的位置，如边缘底部。
9.浇口的尺寸取决于塑件的尺寸、形状和塑料的性能。
10.设计多个型腔注塑模时，结合流道的平衡来考虑浇口的平衡，尽量做到熔融料同时均匀充。 浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔熔体的通道。浇口选择恰当与否直接关系到注塑制品能否 完好、高质量地注射成型。
浇口设计包括浇口截面形状与尺寸的确定和浇口位置的选择。关于浇口截面形状及尺寸的确定,很多教科书都有提及, 浇口位置对熔体流动前沿的形状和保压压力的效果都起着决定性的作用,因此也决定了注塑制品的强度和其它性能。对于影响确定浇口位置的因素来说,包括制品的形状、大小、壁厚、尺寸精度、外观质量及力学性能等。此外,还应考虑浇口的加工、脱模及清除浇口的难易程度。正确的浇口位置可以避 免出现那些可以预见的问题。
所以，浇口的设计与位置的选择恰当与否,直接关系 到塑料制品能否被完好、高质量地注射成型。浇口的形式和开设的位置不仅会对塑料制品的成型性能及成型质量有很大影响,而且还会影响到模具的整体结构。因此,合理地选择浇口形式和开设位置是提高塑料制品质量的一个重要环节。选择浇口形式和位置时,需要根据塑料制品的结构、工艺特征和成型质量要求,并分析塑料原材料的工艺特性、塑料熔体在型腔内的流动状态及成型的工艺条件综合加以考虑。
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