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(lèi)型與位置
在注塑模設計中,按澆口的結構形式和特點(diǎn),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(jiàn)圖1
(1)優(yōu)點(diǎn)：塑料熔體由主流道的大端直接進(jìn)入型腔,因此具有流動(dòng)阻力小、流程短及補給時(shí)間長(cháng)等特點(diǎn)。這樣的澆口有良好的熔體流動(dòng)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(diǎn)：進(jìn)料處有較大的殘余應力,容易導 致注塑制品翹曲變形,同時(shí)澆口較大,去除澆口痕跡較困難且痕跡較大,影響美觀(guān),所以這類(lèi)澆口多用于注射成型大中型長(cháng)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(lèi)澆口時(shí),為了減小與注塑制品接觸處的澆口面積,防止該處產(chǎn)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(chēng)為標準澆口,見(jiàn)圖2。側澆口一般開(kāi)設在分型面上,塑料熔體從內側或外側充滿(mǎn)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熔體的剪切速率及澆口的凍結時(shí)間。這類(lèi)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(diǎn)：澆口截面小,能減小澆注系統熔料的消耗量,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(cháng)桶形注塑制品不宜采用。
(2)缺點(diǎn)：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(kāi)設在分型面上,從型腔外側面進(jìn)料,澆口沿進(jìn)料方向逐漸加寬,厚度則逐漸減薄。從澆口進(jìn)入型腔的塑料熔體波前較為平直,可減少翹曲變形,用來(lái)成型寬度較大的板狀
塑料制品頗為適宜。
4. 薄片澆口：又稱(chēng)為平縫式澆口,見(jiàn)圖4。澆口的分配流道 與型腔側邊平行,其長(cháng)度通常大于塑料制品寬度。
(1)優(yōu)點(diǎn)：塑料熔體通過(guò)薄片澆口以較低的速 度均勻地進(jìn)入型腔,其料流呈平行流動(dòng),可避免翹曲變形,常用來(lái)成型平直的大面積薄壁塑料制品。
(2)缺點(diǎn)：去除澆口較為困難,從而增加了塑料制品的生產(chǎn)成本。
5. 護耳澆口：護耳澆口(見(jiàn)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(diǎn)：護耳澆口是在型腔側面開(kāi)設耳槽,熔體通過(guò)澆口沖擊在耳槽側面上產(chǎn)生摩擦熱,從而 改善了流動(dòng)性,經(jīng)調整方向和速度后,在護耳處均勻而平穩地進(jìn)入型腔,可以避免噴流。
(2)缺點(diǎn)：澆口切除較為困難,澆口痕跡較大。
6. 點(diǎn)澆口：點(diǎn)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(gè)點(diǎn)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(guò)高,殘余應力大,容易開(kāi)裂,可局部增加澆口處的壁厚,如圖6所示。
(1)優(yōu)點(diǎn)：點(diǎn)澆口位置限制小,澆口痕跡小,開(kāi)模時(shí)澆口可自動(dòng)拉斷,有利于自動(dòng)化操作。
(2)缺點(diǎn)：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(cháng)。
7. 潛伏式澆口
(1)優(yōu)點(diǎn)：潛伏式澆口(見(jiàn)圖7)位置比較靈活,可在塑料制品內外表面進(jìn)膠。流道開(kāi)設在分型面上,澆口潛入分型面下,熔料斜向進(jìn)入型腔。由于在塑料制品和流道分別設置推出機構,開(kāi)模時(shí)澆口自動(dòng)被切斷,流道凝料自動(dòng)脫落。同時(shí)其模具結構較三板模結構簡(jiǎn)單,大大提高了生產(chǎn)效率并可降低成本。
(2)缺點(diǎn)：對過(guò)韌(如PA類(lèi))或過(guò)脆(如PS 類(lèi))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(jiàn)圖8)其實(shí)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(jìn)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(diǎn)：可在制品底面進(jìn)膠,具有點(diǎn)澆口的特點(diǎn),澆口痕跡小,頂出時(shí)能自動(dòng)拉斷,容易實(shí)現自動(dòng)化。如將其頂出銷(xiāo)頭部做成錐形,在流道設置推出機構,有利于頂出。(2)缺點(diǎn)：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(jìn)料形式的澆口稱(chēng)為環(huán)形澆口,如圖9所示。
(1)優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)料均勻,圓周上各處流速大致相 同,流動(dòng)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(wú)底塑料制品。
(2)缺點(diǎn)：澆注系統耗料較多,澆口去除困難,澆口痕跡明顯。
10. 傘形澆口：傘形澆口(見(jiàn)圖10)是環(huán)形澆口的特殊形式,主要應用于質(zhì)量要求很高的短粗管形塑料制品。
(1)優(yōu)點(diǎn)：進(jìn)料均勻,無(wú)熔接痕產(chǎn)生,排氣良好。
(2)缺點(diǎn)：去除流道必須采用切削加工,增加了成本。
11. 盤(pán)形澆口：盤(pán)形澆口(見(jiàn)圖11)實(shí)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(cháng)方形內孔的塑料制品,澆口在整個(gè)內孔周邊上。
(1)優(yōu)點(diǎn)：具有傘形澆口的特點(diǎn),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(diǎn)：會(huì )在塑料制品內緣留下明顯的澆口痕跡。
二. 常見(jiàn)塑料制品進(jìn)膠形式選用
(1) 軸向對稱(chēng)制品：像齒輪、葉片之類(lèi)的制品在工作中轉速較高,表面應光滑平整、無(wú)氣泡等以保證耐磨性,這類(lèi)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(lèi)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(diǎn)澆口以獲得良好的流動(dòng)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(cháng)部分。這樣可使熔料流動(dòng)前沿避免產(chǎn)生不對稱(chēng)形狀。常用盤(pán)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(lèi),澆口應設計在底座附近,以避免產(chǎn)生空氣穴。一般常用點(diǎn)澆口或潛伏式澆口潛到底座附近。
(4)細長(cháng)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(wǎng)狀制品：采用多點(diǎn)澆口形式。
(6)一體式鉸接制品：應使熔接痕遠離鉸接點(diǎn)。在任何情況下都應避免將熔料停止流動(dòng)部分設計在鉸接點(diǎn)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(diǎn),電鍍完畢即去除澆口。
(9)薄壁制品：點(diǎn)澆口適用于薄壁制品,若以高速注射,可能會(huì )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(lèi)澆口進(jìn)料均勻,無(wú)熔接痕產(chǎn)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?chē)鲃?dòng),以盡可能減少鑲嵌件位置的不準 確性。經(jīng)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(shù)要求,并分析熔體在流道和型腔中的流動(dòng)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(huì )產(chǎn)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(jìn)入,改變流向,以低的流速平穩地充滿(mǎn)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(chǎn)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(kāi)冷料井;
⑥ 帶有細長(cháng)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(shí),為防止翹曲變形和缺料,可采用復式澆口;
⑧ 澆口應盡量開(kāi)設在不影響塑料制品外觀(guān)的位置,如邊緣、底部;
⑨ 設計多型腔注塑模時(shí),結合流道的平衡來(lái)考慮澆口的平衡,盡量做到熔料 同時(shí)均勻地充滿(mǎn)各型腔。
結語(yǔ)：澆口的設計與位置的選擇恰當與否,直接關(guān)系 到塑料制品能否被完好、高質(zhì)量地注射成型。澆口的形式和開(kāi)設的位置不僅會(huì )對塑料制品的成型性能及成型質(zhì)量有很大影響,而且還會(huì )影響到模具的整體結構。因此,合理地選擇澆口形式和開(kāi)設位置是提高塑料制品質(zhì)量的一個(gè)重要環(huán)節。選擇澆口形式和位置時(shí),需要根據塑料制品的結構、工藝特征和成型質(zhì)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(dòng)狀態(tài)及成型的工藝條件綜合加以考慮。
