Question

模具设计：浇注系统设计

Answer 1

浇注系统的组成

浇注系统设计流程

产品(制件)设计 (Part Design)

模穴(型腔)设计 (CavityDesign)

浇口设计 (Gate Design)

流道设计 (Runner Design)

喷嘴设计 (Nozzle Design)

浇注系统设计

一般情况下，我们在设计浇注这一细节时，我们应从以下流程来作业！

浇口设计

设计原则

1.浇口设计须产生一迅速、均匀和单方向的模具充填模式。

2.浇口位置必须使在模穴内的空气对射出成形时可逃逸，否则将在成形时造成短射或是烧焦痕迹。

3.万一浇口位置造成缝合线和熔合线，应使缝合线和熔合线移至较适当位置。

4.浇口位置和尺寸应避免产生喷射流（在短射时有线状或是意大利面条状的熔胶外观），喷射流现象可以用加大浇口或是改变浇口位置使熔胶流向及冲击模壁。

5.浇口冷凝时间是模穴最大有效保压时间. 假如浇口冷凝时间设计得宜，将可避免射出材料的逆流。

6.浇口位置应置于成形品最厚的区域，最好是在不影响模制品的功能和外观之处。

7.浇口长度应尽可能地短，以降低流经浇口的压力降。

8.正常浇口厚度是连接浇口的成品壁厚的百分之五十至八十。人工去除方式的浇口厚度有时与成品壁厚相同。而自动除方式的浇口厚度一般小于成品壁厚度的百分之八十﹐以避免浇口断裂时造成成品的变形。针状浇口和潜伏式浇的末端直径一般从1毫米至3毫米。

9.纤维充填的材料需要较大的浇口，使材料通过浇口时可减少纤维的断裂，使用较小的浇口，如潜伏式浇口或针状浇口可能在充填时造成纤维的损害。

10.浇口在制程设计之初应使用较小的尺寸，因此若有必要可以将尺寸放大（因为缩小浇口尺寸较放大尺寸困难）。

浇口：是连接分流道与型腔的一段细短通道，是浇注系统关键之一，浇口的数量，尺寸，位置对塑件质量影响极大。

浇口的设定可决定二板模及三板模型，浇口可以有许多不同的形态根据去除浇口的方式，浇口可以分为两大类：

手动去除式浇口

自动去除式浇口

设计者在具体设计中所采用哪种浇口，需根据产品及装配作进一步考虑，现将以上二种类型浇口的具体设计尺寸依讲议为材作一介绍。

矩形边缘浇口

浇口广泛地应用于单模穴模具，熔胶直接自竖浇道以最小的压力降快速地注入模穴。使用此类型浇口的缺点是去除流道（或是竖浇道）后，将于成形品表面留下痕迹。在模穴入口处的竖浇道直径应大约是制品于浇口处厚度的二倍。

产品尺寸: 97*19*9、穴数: 2cav、材质:ABS、产品肉厚：1.00mm、流道尺寸: 主流道: D4、次流道: D3； 浇口尺寸:W=1.20mm，L=1.00mm，h=0.8mm

扇形浇口

扇形浇口是厚度可变化的宽边浇口。因扇形浇口有一个大的注入区，故可使熔胶快速地充填满大型的模制品。扇形浇口可生成一均匀的流动波前进入宽大的成形品，宽大成品主要考虑的问题正是翘曲和尺寸稳定性。

如背光板使用扇形浇口

重叠式浇口

重叠浇口与侧边浇口类似，除了浇口与成品侧壁或成品表面有重叠。

凸片浇口

凸片浇口通常应用于平板状且薄的成形品，以降低模穴内的剪应力。浇口周围产生的高  剪应力局限于辅助凸片，而凸片将在射出成形后去除。凸片浇口广泛地应用于PC、亚克力、SAN和ABS等类型树脂的成形。

模仁(型腔嵌件)配置与凸片浇口

薄膜（或溢料）浇口

薄膜浇口与环状浇口类似，但用于平直边缘之成品，薄膜浇口包括一个圆形流道，其宽度为整个模穴宽或是部分模穴宽的长度。薄膜浇口适用于亚克力的模制品，并且通常是用于既平坦及大面积，且翘曲要保持最小的设计。薄膜浇口的尺寸很小，厚度约0.25至0.63毫米。其长度必须维持短，大约0.63毫米。

热流道浇口

包括开放式浇口及针阀式浇口

开放式浇口：

如下图所示，直接点在产品上，水口有残留，可能需要后期去除。

针阀式浇口：

如下图所示，直接点在产品上，产品上有凹点，没有水口残留。

针点浇口

针状（或是针点）浇口通用于三板模具，因浇口快速冷凝且易去除,当模具开启时，流道与制品被脱料板自动分离。

对于针点进胶须注意几点:

 1)一般情况下针点进胶在剪切胶口时

不易剪平故我们在设计针点进胶时须

 在成品上做一小凹球。

2)小凹球在成品面的深度为0.20至 0.50mm。

 3)典型浇口直径0.25至1.6mm。

潜伏式浇口

潜伏式浇口用于二板式模具或是多模穴模具。潜浇口是在分模线下加工（有斜度的隧道从流道侧边至模穴)。在顶出阶段，成形品自动去除浇口并与流道系分离典型浇口直径是0.25至2.0毫米。浇口从粗逐渐变细，流道最后成球状端点。

1.分流子位置仅量

  靠近顶针位置

2.冷料井深度

   H1>=H

3.顶料顶针位置﹕

   L1(大约)=L

浇口检查表

1.在不超过塑流力所能及的流长/壁厚比的前题下,浇口的数目是越少越好。

2.要避免充填不平衡的设计。

3.要避免熔接线(熔接痕)发生在外观和强度的敏感区域。以模流分析确认浇口尺寸是否得当。如果剪切速率或剪切应力超过许容值，应当采取相应对策。

流道设计

流道分:主流道,次流道,竖注道

1.流道的设计须能迅速地充填模穴

2.流道的设计须使成形品容易顶出并且容易脱模

3.多模穴系统平衡流道的配置较复杂，因其有较好的均匀性和较高的成形品品质.流道可以是自然平衡或者由人为方式成平衡。

4.流道平衡可以由改变流道尺寸和长度达成.改变浇口尺寸可能表面上达成充填平衡，然而将影响浇口冷凝时间，以致损害成形品的均匀性。

5.较小尺寸的流道比较大尺寸的流道佳，因可使废料体积降至最小和产生黏滞(摩擦)热是一可提高熔胶温度的有效方法，可避免使用高料管温度，因使用高料管温度很可能会造成熔胶裂解。

6.流道的截面积不应小于竖浇道的截面积，以使熔胶快速地直接流入浇口区域。

7.每当流道分歧，次流道的直径应小于主流道的直径，因为需以较少量的熔胶流经分流道.此外以经济点而言，流道中的熔胶量越少越好。N是次流道数目,主流道直径(dmain)和次流道直径(dbranch)的关系如下：

8.梯形流道的深度大约与其宽度相等，每边约倾斜5°至15°。

9.对大部份的塑料而言，建议的最小流道直径为3毫米。

10.对大部份的塑料而言，流道的表面必须抛光，以帮助熔胶的流动性和成形品的顶出。

11.延长流道系统必须有多重的竖浇道拉杆与顶出位置。

12.所有流道的相交处应有一冷料井，以帮助熔胶流过流道系统与流入模穴。此冷料井的长度通常等于流道直径。

冷废料井通常位于伸长喷嘴系统流道与另一流道的相交处。

13.选择冷流道直径应基于标准的切割尺寸。

14.设计热流道系统时，必须咨询供应厂商适当的规格。

流道设计的目的

决定模穴的数量

输送熔胶注入模穴

平衡多模穴的充填

平衡多浇口模穴的充填

废料最少化

使脱模顶出容使能量的利用效最大化，以及控制充填时间/保压时间/成形周期。

分流子

分流子为控制流向用，装置这种分流子的目的是为了让客户可以自由决定要生产哪一种产品。图面如下所示。

节流阀

为控制流量用。在如LCD前框的产品中，会以多浇口进浇。由于此类产品会要求结合线位置必须位于较不明显的区域，设计人员必须提供一个机构，让操作射出机的人员可以随时在机台上调整各个流道的流量。

以下图为例

如果要在机台操作过程中调整如上图的结合线位置，必须在流道上安装可以控制流量的分流子。如下图2D图所示。

这种类型的节流阀，实际上仅是一颗螺丝，在螺丝上方加工一个槽，让操作机台的人员可以用一字螺丝起子直接调整。

该成品为一前框，共有五个流道，节流阀也仅安装在左右两侧。因为分流子的目的仅是调整结合线位置，旋转节流阀是让流量减少。如果五个流道安装五个分流子，则机台操作者根本不知道要调整哪几个螺丝，才能让结合线的位置达到客户的要求。

冷料井

流道末端应如下图设置冷料井，防止冷料进入模穴(型腔)或堵塞浇口。

拉料杆不可阻档冷料冲进冷料井。

1)对于三板模我们在流道下方设计一冷料井，其作用：

a)冷料

b)有便于机械手能夹住冷料井把料头取出

2)在设计时冷料井深度H2>2H1(H1=流道的深）

3)D>=流道的直径

  A=5度至10度

熔合线冷料井

竖注道设计

对于面积较大的平板或液晶显示器后壳一类的模具﹐设计时一般采用竖注道﹐由于灌嘴直接接触成品，因此设时要注意在流道与公模仁配合的部分应做一凹槽以起缓冲作用!

喷嘴球头和唧嘴承窝半径

喷嘴球头要比唧嘴承窝半径小1mm

如喷嘴班头为R10，唧嘴承窝半径即为R11。

唧嘴口部尺寸计算

唧嘴设计

其选择主要根据所采用模座（两板模﹐三板模）及所设计的流道来选择。

图A

A型

1.标准品

2.通常使用于两板模

3.R配合注射机喷嘴球头r﹐R>r

4.当直径D较小25mm时﹐可打作Pin定位

5. d依流道尺寸作适当设计

6. 配合A型定位环使用

B型

1.标准品

2.通常使用于两板模

3.配合A型定位环使用

4.具体参数见（图A）

C型

1.标准品

2.通常使用于三板模

3.配合B型定位环使用

4.具体参数见（图A）

定位环设计

定位环故名思议用来定位﹐夹模时将母模侧由定位环固定在注射机上。定位环与注射机中心的定位孔配合﹐通常采用H11/h11的间隙配合。

A型

1.标准品

2.配合A、B型注口使用

3.尺寸规格﹕D100*d70*L15

B型

1. 标准品

2. 配合B型注口使用

3. 尺寸规格﹕D100*d50*L15

定位环尺寸设计

浇注系统设计检查点

1)充填是否平衡（可以CAE模拟检视模穴(型腔)充填状况）

2)熔接线(熔接纹)位置是否恰当，可以改变浇口位置，或者是增加局部壁厚，以避免熔接线(熔接纹)出现在重要外观面或强度薄弱面上（可以CAE模拟预测熔接线(熔接纹)位置）

3)定位环尺寸大小是否合理

4)注口衬套选取是否合理

5)进浇位置是否合理

6)流道直径设计是否合理

7)浇口尺寸大小及形式是否合理

当完成浇注系统的设计后，有条件的还需要进行模流分析，以提前验证整个浇注系统是否合理，然后再进行相关改善，以提升模具T0试模质量，降低修模成本。