注塑模具設計中澆口位置和結構形式的選用
/ 2021/6/5 10:38:05
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一. 澆口的類型與位置
在注塑模設計中,按澆口的結構形式和特點,常用的澆口形式有下列11種。
1. 直澆口：即是主流道澆口,屬于非限制性澆口,見圖1
(1)優(yōu)點：塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔,因此具有流動阻力小、流程短及補給時間長等特點。這樣的澆口有良好的熔體流動狀態(tài),熔體從型腔底面中心部位流向分型面,有利于排氣;這種澆口形式使注塑制品和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積最小,
模具結構緊湊,注塑機受力均勻。
(2)缺點：進料處有較大的殘余應力,容易導 致注塑制品翹曲變形,同時澆口較大,去除澆口痕跡較困難且痕跡較大,影響美觀,所以這類澆口多用于注射成型大中型長流程、深型腔、筒形或殼形注塑制品,尤其適合于聚碳酸酯、聚砜等高粘度塑料。另外,這種形式的澆口只適合于單型腔模具。
在設計這類澆口時,為了減小與注塑制品接觸處的澆口面積,防止該處產生縮口、變形等缺陷,一方面應盡量選用較小錐度的主流道錐角(為2～4°),另一方面應盡量減小定模板和定模座的厚度。
2. 側澆口：國外將側澆口稱為標準澆口,見圖2。側澆口一般開設在分型面上,塑料熔體從內側或外側充滿模具型腔,其截面形狀多為矩形(扁槽),改變澆口寬度與厚度可以調節(jié)熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。這類澆口可根據注塑制品的形狀特征選擇其位置,加工和修整方便,因此它的應用較廣泛。
(1)優(yōu)點：澆口截面小,能減小澆注系統(tǒng)熔料的消耗量,去除澆口容易,痕跡不明顯。適合于各種形狀的注塑制品,但對細長桶形注塑制品不宜采用。
(2)缺點：注塑制品和澆口不能自行分離,存在熔接痕,注塑壓力損失較大,對深型腔注塑制品的排氣不利。
3. 扇形澆口：扇形澆口如圖3所示,一般開設在分型面上,從型腔外側面進料,澆口沿進料方向逐漸加寬,厚度則逐漸減薄。從澆口進入型腔的塑料熔體波前較為平直,可減少翹曲變形,用來成型寬度較大的板狀
塑料制品頗為適宜。
4. 薄片澆口：又稱為平縫式澆口,見圖4。澆口的分配流道 與型腔側邊平行,其長度通常大于塑料制品寬度。
(1)優(yōu)點：塑料熔體通過薄片澆口以較低的速 度均勻地進入型腔,其料流呈平行流動,可避免翹曲變形,常用來成型平直的大面積薄壁塑料制品。
(2)缺點：去除澆口較為困難,從而增加了塑料制品的生產成本。
5. 護耳澆口：護耳澆口(見圖5)主要用于高透明的平板形塑料制品及變形要求很小的塑料制品。
(1)優(yōu)點：護耳澆口是在型腔側面開設耳槽,熔體通過澆口沖擊在耳槽側面上產生摩擦熱,從而 改善了流動性,經調整方向和速度后,在護耳處均勻而平穩(wěn)地進入型腔,可以避免噴流。
(2)缺點：澆口切除較為困難,澆口痕跡較大。
6. 點澆口：點澆口尤其適用于圓桶形、殼形及盒形塑料制品。對于較大的平板形塑料制品可以設置多個點澆口,以減小翹曲變形;對于薄壁塑料制品,澆口附近的剪切速率過高,殘余應力大,容易開裂,可局部增加澆口處的壁厚,如圖6所示。
(1)優(yōu)點：點澆口位置限制小,澆口痕跡小,開模時澆口可自動拉斷,有利于自動化操作。
(2)缺點：注塑壓力較大,多數情況下必須采用三板模結構,其模具相對較復雜,成型周期較長。
7. 潛伏式澆口
(1)優(yōu)點：潛伏式澆口(見圖7)位置比較靈活,可在塑料制品內外表面進膠。流道開設在分型面上,澆口潛入分型面下,熔料斜向進入型腔。由于在塑料制品和流道分別設置推出機構,開模時澆口自動被切斷,流道凝料自動脫落。同時其模具結構較三板模結構簡單,大大提高了生產效率并可降低成本。
(2)缺點：對過韌(如PA類)或過脆(如PS 類)的塑料并不適用,前者不易切斷,后者易于斷裂,容易堵塞澆口。
8. 月亮形澆口：月亮形澆口(見圖8)其實是一種圓弧形潛伏式澆口的結構形式,一般用于二板模,采用分型面直接進膠方式,制成兩塊鑲件拼合,其分流道及澆口都設計在鑲件上。
(1)優(yōu)點：可在制品底面進膠,具有點澆口的特點,澆口痕跡小,頂出時能自動拉斷,容易實現自動化。如將其頂出銷頭部做成錐形,在流道設置推出機構,有利于頂出。(2)缺點：形狀較復雜,需要用電極加工澆口。
9. 環(huán)形澆口
對型腔填充采用圓環(huán)形進料形式的澆口稱為環(huán)形澆口,如圖9所示。
(1)優(yōu)點：進料均勻,圓周上各處流速大致相 同,流動狀態(tài)好,容易排除型腔中的空氣,并可避免熔接痕。由于澆口設計在型芯上,環(huán)形澆口主要用于成型圓筒形無底塑料制品。
(2)缺點：澆注系統(tǒng)耗料較多,澆口去除困難,澆口痕跡明顯。
10. 傘形澆口：傘形澆口(見圖10)是環(huán)形澆口的特殊形式,主要應用于質量要求很高的短粗管形塑料制品。
(1)優(yōu)點：進料均勻,無熔接痕產生,排氣良好。
(2)缺點：去除流道必須采用切削加工,增加了成本。
11. 盤形澆口：盤形澆口(見圖11)實際上是頂角為180°的傘形澆口,用于內孔較大的圓筒形塑料制品,或具有較大長方形內孔的塑料制品,澆口在整個內孔周邊上。
(1)優(yōu)點：具有傘形澆口的特點,塑料熔體從內孔周邊以大致同步的方式注入型腔，型芯受力均勻,可以避免熔接痕,排氣順暢。
(2)缺點：會在塑料制品內緣留下明顯的澆口痕跡。
二. 常見塑料制品進膠形式選用
(1) 軸向對稱制品：像齒輪、葉片之類的制品在工作中轉速較高,表面應光滑平整、無氣泡等以保證耐磨性,這類制品要求功能面(一般是側面)不能有缺陷,底面需要平整,所以這類制品的澆口要盡量小,且要做得隱蔽,故不適合用潛伏式澆口(包括潛頂針)及其它去除澆口困難的形式。違禁詞使用月亮形澆口,或者使用三板模具,設置點澆口以獲得良好的流動特性。
(2) 管形制品：應使熔料首先填充一端的圓周,然后再填充管本身的全長部分。這樣可使熔料流動前沿避免產生不對稱形狀。常用盤形澆口、傘形澆口、環(huán)形澆口及潛伏式澆口形式。
(3)杯形制品：像小殼體、電容器杯之類,澆口應設計在底座附近,以避免產生空氣穴。一般常用點澆口或潛伏式澆口潛到底座附近。
(4)細長制品：應該沿縱向而不是沿橫向,或在中心設置澆口,一般常采用側澆口、潛伏式澆口及月亮形澆口。
(5)輪輻式或網狀制品：采用多點澆口形式。
(6)一體式鉸接制品：應使熔接痕遠離鉸接點。在任何情況下都應避免將熔料停止流動部分設計在鉸接點附近,可采用側澆口或潛伏式澆口。
(7)透明塑料制品：為了避免制品出現蛇紋等缺陷,常使用護耳澆口。
(8)電鍍塑料制品：采用側澆口連同塑料制品一起頂出,在流道上做電鍍掛點,電鍍完畢即去除澆口。
(9)薄壁制品：點澆口適用于薄壁制品,若以高速注射,可能會出現噴射的情形。將澆口設置在制品最厚部位,且要保持厚度均勻,以免導致變形。
(10)扁平塑料制品：常采用扇形澆口或薄片澆口。這類澆口進料均勻,無熔接痕產生,排氣良好。
(11)帶金屬嵌件的塑料制品：使熔料能夠在鑲嵌件周圍流動,以盡可能減少鑲嵌件位置的不準 確性。經常采用側澆口或者潛伏式澆口。
三. 澆口位置選擇原則
澆口位置主要是根據制品的幾何形狀和技術要求,并分析熔體在流道和型腔中的流動狀態(tài)、填充、補縮及排氣等因素后確定的。一般應遵循如下原則:
① 澆口應設在塑料制品斷面較厚的部位,使熔料從厚斷面流入薄斷面以保證充模完全;
② 使熔料充模流程最短,流向變化最小,能量損失最小,以減少壓力損失;
③ 有利于排除型腔中的空氣;
④ 澆口不宜使熔料直接沖入型腔,否則會產生漩流,在塑料制品上留下螺旋形的痕跡,特別是窄的澆口更容易出現這種缺陷,違禁詞從正對型腔壁或粗大型芯的方位進入,改變流向,以低的流速平穩(wěn)地充滿型腔,可避免熔體破裂現象,消除塑料制品上的熔接痕;
⑤ 應防止在塑料制品表面產生熔接痕,特別是對圓環(huán)或圓筒形的塑料制品,應在澆口面的熔料澆合處加開冷料井;
⑥ 帶有細長型芯注塑模的澆口位置,應當離成型芯較遠,不得使成型芯受料流沖擊而變形;
⑦ 大型或扁平塑料制品成型時,為防止翹曲變形和缺料,可采用復式澆口;
⑧ 澆口應盡量開設在不影響塑料制品外觀的位置,如邊緣、底部;
⑨ 設計多型腔注塑模時,結合流道的平衡來考慮澆口的平衡,盡量做到熔料 同時均勻地充滿各型腔。
結語：澆口的設計與位置的選擇恰當與否,直接關系 到塑料制品能否被完好、高質量地注射成型。澆口的形式和開設的位置不僅會對塑料制品的成型性能及成型質量有很大影響,而且還會影響到模具的整體結構。因此,合理地選擇澆口形式和開設位置是提高塑料制品質量的一個重要環(huán)節(jié)。選擇澆口形式和位置時,需要根據塑料制品的結構、工藝特征和成型質量要求,并分析塑料原材料的工藝特性、塑料熔體在型腔內的流動狀態(tài)及成型的工藝條件綜合加以考慮。
