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g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&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<,
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<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p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幔
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,可增母ㄖ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。
2. 防止长杆形胶件在注塑压力的作用下发生变形;见图9-21,在方案(a)中,型;在单侧注塑压力的冲击下,会产生弯曲变形,从而导致胶件变形。采用方案(b),从型芯的两侧平衡的进胶,可有效地消除以上缺陷。
3. ;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t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,0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0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。