澆口設(shè)計PPT課件

1、1、澆口類型及其對成型過程的影響 塑 料 熔 體 從 流 道 進(jìn) 入 型腔的最后關(guān)口就是澆口，是澆注系統(tǒng)末端與型腔連接的通道。按 其 斷 面 尺 寸 大 小 澆 口可分為兩種類型：大澆口和小澆口澆口塑件第1頁/共69頁大澆口截面積等于或大于流道截面積，對充模流動及保壓過程無明顯影響，又稱為非限制性澆口。大澆口斷面尺寸大、流動阻力小，有利于物料和壓力傳遞，適用于大型、長流程、厚壁制品和高粘度物料的成型。但澆口凝封慢，澆口處易產(chǎn)生因倒流或過度保壓導(dǎo)致的制品缺陷。另外，澆口尺寸大，去除料把困難，去除料把后的殘留痕跡大，易對制品外觀和使用造成影響。第2頁/共69頁小澆口截面積比流道小的多（通常只有分流

2、道截面積的3%9%），其微小的尺寸變化對充模速度、補(bǔ)料時間、料流狀態(tài)、壓力降等都有著明顯的影響，故稱為限制性澆口。第3頁/共69頁小澆口斷面尺寸小，流動阻力大、壓降大，有利于多型腔均衡成型；而且還可使物料流經(jīng)時的剪切速率大幅度提高，對假塑性熔體有切力變稀和升溫作用。同時，澆口尺寸小，易凝封，可控制補(bǔ)料時間、限制倒流，縮短成型周期。另外，澆口尺寸小，有利于澆道凝料與制品自動分離，易實(shí)現(xiàn)自動化生產(chǎn)；澆口痕跡小，易修整，澆口位置可靈活設(shè)置。第4頁/共69頁注射模常用澆口主要有側(cè)澆口、點(diǎn)澆口和直接澆口三種基本形式，以及若干種衍生形式。其中除直接澆口為大澆口外其余均為小澆口，分述如下：2、常用澆口形式及

3、特點(diǎn)第5頁/共69頁直接澆口直接澆口實(shí)際上就是流道以自身斷面形狀尺寸直接與型腔相連。最常用的直接澆口為主流道型澆口。澆口斷面為與主流道大端等徑的圓形，是目前應(yīng)用較多的唯一一種大澆口。澆口第6頁/共69頁直接澆口澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)尺寸、設(shè)計思路與前述主流道設(shè)計基本一致，大端直徑取澆口處塑件厚度的2倍左右為宜。直接澆口用于普通澆注系統(tǒng)時，僅適用于單腔模，主要用于成型大型、長流程、厚壁制品或高粘度物料的模具。在熱流道多腔模中，由于其尺寸大、凝封慢的特點(diǎn)，可有效避免因澆口凍結(jié)導(dǎo)致澆注系統(tǒng)失效，應(yīng)用相對較多（后述） 。第7頁/共69頁側(cè)澆口側(cè)澆口，又稱邊緣澆口，因其通常開設(shè)在型腔側(cè)邊（制品邊緣）而得名。常用結(jié)

4、構(gòu)尺寸為： h = 0.52mm b = 1.55mm L = 0.51.5mm 這是一種廣泛應(yīng)用于單分型面多腔模普通澆注系統(tǒng)的澆口形式，適用于各種塑料。 第8頁/共69頁側(cè)澆口屬于小澆口，具有小澆口的一般特性。這種澆口的最大優(yōu)點(diǎn)是易于加工和修整，可協(xié)調(diào)封凝時間與充模速率之間的關(guān)系。可通過設(shè)定澆口深度h，控制封凝時間，深度h確定后可通過調(diào)整澆口寬度b，改變澆口截面積控制充模速率。側(cè)澆口位于制件邊緣，容易切除，去除料把后的澆口痕跡小，對制品外觀質(zhì)量影響小。第9頁/共69頁側(cè)澆口與分流道斷面形狀尺寸差異較大，連接處要求盡可能平滑過度（下圖），避免死角滯料、影響充模流動的穩(wěn)定性。第10頁/共69頁設(shè)

5、計側(cè)澆口時可根據(jù)型腔結(jié)構(gòu)尺寸和物料特性按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計算截面尺寸,澆口長度則宜短不宜長。式中：h澆口深度，mm；w澆口寬度，mm；制件厚度，mm；A型腔表面積（制件外表面積），mm2； k塑料材料系數(shù)（參見表3.3-a）計算結(jié)果需滿足流經(jīng)澆口的熔體剪切速率要求 （Q為要求的充模速率）142106 swhQ kh30Akw 第11頁/共69頁材料PEPSPOMPCPPCAPMMAPAPVC材料系數(shù) k0.60.70.80.9表3.3-a 塑料材料系數(shù) k第12頁/共69頁點(diǎn)澆口點(diǎn)澆口，又稱針點(diǎn)澆口，因形狀似針刺小孔而得名。點(diǎn)澆口是典型的小澆口（限制性澆口）具有小澆口的一般特性，如：剪切速率高，

6、切力變稀和升溫作用明顯、澆口附近物料取向度高；流動阻力大，壓力降大；封凝快，不倒流；料把與制品連接強(qiáng)度低，可自行拉斷，澆口痕跡小等等。第13頁/共69頁點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)如圖所示：中間一段小圓孔為澆口；上面的小錐度大孔，為點(diǎn)澆口的引導(dǎo)孔，是最后一級分流道末端；下面的大錐度小孔，為保護(hù)制品而設(shè)，避免拉斷澆口時傷及制品表面。第14頁/共69頁點(diǎn)澆口結(jié)構(gòu)形式及常用尺寸分述如下：單腔模單點(diǎn)澆口用于單腔模單點(diǎn)（中心點(diǎn)）進(jìn)澆模具。其料把形似橄欖，又叫菱形澆口或橄欖形澆口。第15頁/共69頁多點(diǎn)進(jìn)澆點(diǎn)澆口用于需多點(diǎn)進(jìn)澆的大制品單腔模和多腔模澆注系統(tǒng)。第16頁/共69頁點(diǎn)澆口直徑d常用值為0.51.8mm，具體取值可

7、根據(jù)型腔結(jié)構(gòu)尺寸和物料特性按下面的經(jīng)驗(yàn)公式計算式中：d點(diǎn)澆口直徑，mm；A型腔表面積（由該澆口供料的制件外表面積），mm2；k塑料材料系數(shù)（參見表3.3-a）； C與塑件壁厚有關(guān)的系數(shù)（見表3-3-2）。 澆口尺寸應(yīng)滿足流經(jīng)澆口的熔體剪切速率 （Q為要求的充模速率）澆口長度L取值0.50.75mm。4ACkd 1531032 sdQ 第17頁/共69頁表3-3-2 點(diǎn)澆口計算系數(shù)C點(diǎn)澆口點(diǎn)澆口斷面尺寸很小，流經(jīng)的物料剪切速率高，主要適用于流動性好、熱穩(wěn)定性好的低粘度物料主要適用于流動性好、熱穩(wěn)定性好的低粘度物料，特別適用于假塑性非牛流體。對粘度高、流動性差、熱敏性物料不太適用。點(diǎn)澆口流動阻力大

8、，封凝快，不適合用料量大、不適合用料量大、補(bǔ)縮要求高的厚壁制品補(bǔ)縮要求高的厚壁制品成型。第18頁/共69頁為脫出澆道凝料，采用點(diǎn)澆口的普通澆注系統(tǒng)模具必須專設(shè)脫澆道凝料分型面，因而模具結(jié)構(gòu)為帶順序分型機(jī)構(gòu)的三板式。點(diǎn)澆口附近充模剪切速率高，取向度高，固化殘余應(yīng)力大，為減弱其影響，須適當(dāng)增加澆口處的壁厚，圖3-3-30。第19頁/共69頁其它澆口除以上三種典型的澆口之外，還有幾種由它們衍變而來的澆口形式也比較常見。簡介如下：第20頁/共69頁1）潛伏式澆口潛伏式澆口是由點(diǎn)澆口衍變而成的一類澆口。其共同點(diǎn)是：將點(diǎn)澆口的引導(dǎo)孔斜插潛入分型面一側(cè)的模板內(nèi)，使點(diǎn)澆口得以設(shè)置在制品側(cè)面、底面和內(nèi)表面等隱蔽

9、處。分型面第21頁/共69頁第22頁/共69頁潛伏式澆口具優(yōu)點(diǎn)澆口的一切優(yōu)點(diǎn)。而且，可避免澆口設(shè)在制品表面導(dǎo)致的澆口痕跡對制品外觀的影響。另外，采用潛伏式澆口分流道和制品可設(shè)置在同一分型面上，因而模具不必設(shè)計成三板式。開模推出時，由于制品與模板的相對運(yùn)動，澆口被自行剪斷，可實(shí)現(xiàn)推出時制品和料把自動分離。第23頁/共69頁但是，這類澆口脫模時須強(qiáng)制脫出料把，而且是靠開模力或推出力切斷澆口，而澆口處物料高度取向，強(qiáng)度較高，所以需要較大的推出力。過大的推出力可能導(dǎo)致制件變形。另外，制品澆口處內(nèi)應(yīng)力大，脫模時受力又大，易產(chǎn)生脫模損傷。所以，制品用強(qiáng)韌物料成型時，澆口不易剪斷，不宜采用潛伏式澆口。第24

10、頁/共69頁潛伏式澆口應(yīng)用實(shí)例第25頁/共69頁2）扇形分流道澆口最后一級分流道呈由窄變寬、由深變淺的魚尾形（扇形）。第26頁/共69頁扇形分流道澆口是一種變形的側(cè)澆口，圖3-3-23 。澆口為寬深比w/h較大的窄縫，計算思路及方法與側(cè)澆口相同，常用尺寸范圍為：深度h=0.251.5,寬度b=6B/4（B進(jìn)澆側(cè)型腔寬度） 。最后一級分流道由窄變寬、由深變淺，結(jié)構(gòu)及斷面尺寸設(shè)計類似于魚尾形板片膜擠出機(jī)頭。這種澆口主要用于較寬的扁平制件或長扁制件。與一般側(cè)澆口相比扇形澆口物料入模均勻、制品內(nèi)應(yīng)力小、裹入空氣的可能性小，但澆口薄、凝封快，澆口痕長、修飾困難。第27頁/共69頁3）平縫澆口最后一級分流

11、道與進(jìn)澆側(cè)型腔邊緣平行，澆口為開在其側(cè)壁上的寬而淺的一條窄縫。第28頁/共69頁平縫澆口也是一種變形的側(cè)澆口。澆口附近流道結(jié)構(gòu)類似于支管板片膜擠出機(jī)頭的內(nèi)腔。最后一級分流道與進(jìn)澆側(cè)型腔邊緣平行，澆口為開在其側(cè)壁上寬而淺的一條窄縫。平縫形澆口常用尺寸為：深h=0.250.5mm，寬b=B/4B， （B進(jìn)澆側(cè)型腔寬度）長L=0.51.0mm（L分流道側(cè)壁與型腔距離）這種澆口的特點(diǎn)、用途與扇型澆口類似。充模時物料經(jīng)分流道均壓后沿窄縫平行進(jìn)入型腔，物料入模比扇形澆口更均勻。為補(bǔ)償最后一級分流道內(nèi)沿軸線方向的壓差，澆口深度h可采用漸變設(shè)計圖3-3-24 。 第29頁/共69頁4）圓環(huán)形澆口第30頁/共6

12、9頁圓環(huán)形澆口可看成平縫形澆口的變異形式，圖3-3-25 。相當(dāng)于把平縫形澆口的最后一級分流道變成側(cè)壁與型腔邊緣等距的圓環(huán)（圖3-3-25e ）或圓盤（圖3-3-25a、b、c） ，澆口成為圓環(huán)形窄縫。 圓環(huán)形澆口和盤形澆口主要用于圓筒形或帶中心孔的制品。這種澆口制品圓周進(jìn)料比較均勻，避免了用側(cè)澆口時型芯對面的熔接痕。利于保證制品的同心度和圓度。第31頁/共69頁5）輪輻式澆口這種澆口是盤形澆口的一種變異形式。是將盤形澆口的圓周同時進(jìn)料變成沿圓周 均 布 的 幾 段 小 圓 弧 進(jìn) 料 ， 當(dāng) 小 圓 ?。部冢?shù)量無限多時則還原為盤形澆口。對型腔而言，輪輻式澆口相當(dāng)于多個側(cè)澆口同時進(jìn)澆。第3

13、2頁/共69頁6）爪形澆口這種澆口是輪輻式澆口的一種變異形式。分流道開在伸入定模的型心頭部，與澆口不在同一平面上，是將輪輻隆起的輪輻式澆口。因伸入定模的型心頭部部分與定模配合，型芯定位精確而且穩(wěn)定，對型芯較細(xì)的小中心孔管狀制品尤其適用。第33頁/共69頁7）護(hù)耳式澆口在制件邊緣設(shè)置護(hù)耳，澆口開在護(hù)耳上，脫模 后去除護(hù)耳及料吧。這種澆口可減弱甚至消除澆口對制品內(nèi)在質(zhì)量影響。第34頁/共69頁以上介紹了普通澆注系統(tǒng)常用的澆口形式及特點(diǎn)。注射模的澆口形式多種多樣，除上述幾種外，還有避免噴射充模的重疊式澆口、用于熱敏性物料的多段澆口和阻尼澆口等等。設(shè)計時主要根據(jù)制品成型要求，選擇使用或革新拓展，以興利

14、除弊，獲得良好的制品質(zhì)量。第35頁/共69頁3、進(jìn)澆位置選擇澆口位置的確定對模具設(shè)計非常關(guān)鍵。不僅流道長度、分流道布置、澆口形式及數(shù)量等澆注系統(tǒng)設(shè)計與澆口位置有關(guān)，澆口位置還決定著物料在型腔內(nèi)的流動情況、充填順序、收縮、取向等成型過程，從而對制品能否順利成型及制品質(zhì)量都有著非常重要的影響。設(shè)計模具時，進(jìn)澆位置選擇是與總體結(jié)構(gòu)設(shè)計、型腔布置、澆注系統(tǒng)設(shè)計等同步進(jìn)行的。第36頁/共69頁根據(jù)制品結(jié)構(gòu)及使用要求，初選幾種可行的進(jìn)澆點(diǎn)設(shè)置方案。根據(jù)型腔數(shù)目和不同的進(jìn)澆點(diǎn)設(shè)置方案，分別進(jìn)行型腔布置、澆注系統(tǒng)及模具總體結(jié)構(gòu)設(shè)計。通過分析、判斷（或CAE模擬成型過程），比較采用不同進(jìn)澆點(diǎn)設(shè)置方案時的成型效果

15、物料在澆注系統(tǒng)、型腔內(nèi)的流動情況，充模后型腔內(nèi)物料的溫度、壓力分布，收縮、取向等。結(jié)合補(bǔ)縮、冷卻等要求，選定合理的進(jìn)澆點(diǎn)設(shè)置方案，確定澆口數(shù)量、澆口形式和進(jìn)澆位置。進(jìn)澆位置設(shè)計方法具體如下：第37頁/共69頁選擇進(jìn)澆位置時主要考慮解決以下問題：避免噴射充模和熔體破碎減小、均化或利用取向作用有利于模內(nèi)流動和補(bǔ)料有利于排氣提高熔接強(qiáng)度、減少熔接痕實(shí)際流動比要小于可達(dá)流動比防止型芯或嵌件變形減小模內(nèi)壓降、均衡型腔壓力澆口痕跡不能影響制品外觀第38頁/共69頁避免噴射充模和熔體破碎噴射充模成因：理想的充模過程應(yīng)是物料在型腔內(nèi)逐漸推進(jìn)的擴(kuò)展流充模，即層流（圖a）。但因注射充模過程中料流速度很高，當(dāng)小澆口

16、開在較大的型腔處時，從澆口射出的高速料流就可能形成對空噴射，形成噴射充模（圖b）。若澆口處熔體剪切速率超過臨界值c還會造成熔體破碎。第39頁/共69頁噴射充模及熔體破碎對制品質(zhì)量的影響：噴射充模會因開始噴入的物料冷卻后與后續(xù)入模的物料不能良好融合而形成流痕。噴射充模物料易裹入氣體造成制品內(nèi)氣泡。噴射充模易堵塞排氣通道而影響后續(xù)充模過程，導(dǎo)致熔接不良甚至局部燒焦。熔體破碎則會導(dǎo)致搓痕、皺紋、桔皮紋等制品表面缺陷。所以，澆口位置選擇時應(yīng)盡可能避免小澆口直對大型腔。第40頁/共69頁噴射充模及熔體破碎對制品質(zhì)量的影響第41頁/共69頁改變澆口位置：變非沖擊型澆口為沖擊型澆口。如圖ab，cd，ef ，

17、使入模料在短距離內(nèi)直接沖擊腔壁或型芯，以改變料流方向、降低料流速度，避免噴射充模。避免噴射充模的方法：n增大澆口尺寸：流率一定，流通面積加大，流速降低。改變澆口位置第42頁/共69頁型腔中物料取向?qū)χ破沸阅艿挠绊懀焊咚俪淠Ｒ鸬姆肿尤∠蚴遣豢杀苊獾模∠蚍较蚣叭∠蚨炔煌瑫?dǎo)致的制品各向異性和翹曲變形。如圖，中心進(jìn)澆徑向收縮率大于周向收縮率。減小、均化或利用取向作用第43頁/共69頁徑向收縮率大于周向收縮率，導(dǎo)致翹曲變形第44頁/共69頁減小、均化分子取向作用：澆口位置設(shè)計時應(yīng)考慮料流情況，盡可能減小或均化取向作用，以減小因取向度及收縮率不同導(dǎo)致的制品各向異性和翹曲變形。如圖 圖3-3-38第4

18、5頁/共69頁a、多點(diǎn)進(jìn)澆，弱化取向（各向同性、不易翹曲）b、采用平縫澆口，控制取向方向（各向異性，不易翹曲）c、一側(cè)兩點(diǎn)進(jìn)澆，控制取向方向（各向異性，翹曲程度降低）第46頁/共69頁利用取向作用：各向異性對大多數(shù)模塑制品都是不利的。但對有些制品也可根據(jù)其使用要求考慮利用充模取向作用造成的各向異性，使制品使用時在受力方向上獲得較高的強(qiáng)度。 如圖圖3-3-39第47頁/共69頁利用取向提高鉸鏈強(qiáng)度和耐彎折性。 第48頁/共69頁有利于模內(nèi)流動和補(bǔ)料因?yàn)橹破繁”谔幮颓唤孛嫘?，料流壓力損失大，而且冷卻固化快，所以澆口設(shè)在薄壁處時很容易造成厚壁部分充填不足。即使能充滿，因厚壁部分用料多、收縮量大、所需

19、補(bǔ)料量也大，而通過壓降大、固化快的薄壁處為其補(bǔ)料難度很大，所以很容易形成縮痕、縮孔等缺陷 。為便于壓力傳遞和補(bǔ)縮，澆口應(yīng)設(shè)在制件用料較多、收縮量大的厚壁部位，圖a對b錯。第49頁/共69頁有利于排氣排氣不良對制品性能的影響：充模時模腔內(nèi)氣體不能順利排出可能導(dǎo)致光澤不良、銀絲紋、氣泡、缺料、熔接不良、局部燒焦等多種缺陷。排氣情況與進(jìn)澆位置的關(guān)系：考慮澆口位置時應(yīng)分析物料在模腔內(nèi)的流動情況，保證料流匯集在設(shè)有排氣通道的部位，以使模腔最后充滿處氣體可以排出 。如圖圖3-3-43第50頁/共69頁 杯蓋頂、圈厚度和澆口位置對流動、排氣及補(bǔ)縮的影響 。第51頁/共69頁提高熔接強(qiáng)度、減少熔接痕熔接強(qiáng)度與

20、熔接痕：模腔內(nèi)料流被型芯分隔形成的料鋒再相會結(jié)合（匯合）在一起稱為熔接，料鋒匯合后的結(jié)合強(qiáng)度稱為熔接強(qiáng)度，料鋒結(jié)合處稱為熔接痕。當(dāng)料鋒溫度或壓力較低時往往造成熔接強(qiáng)度低、熔接痕明顯，從而影響制品質(zhì)量。熔接痕多少及其熔接強(qiáng)度與澆口數(shù)量、位置關(guān)系密切。制品結(jié)構(gòu)一定時，澆口多熔接痕越多（熔接痕數(shù)=澆口數(shù)1+型芯數(shù)）。澆口少， 熔接強(qiáng)度低（澆口少 ，物料流程長，溫降、壓降大）。圖3-3-46、3-3-47第52頁/共69頁第53頁/共69頁設(shè)計澆口時考慮熔接痕的數(shù)量及位置：對一定形狀的制品來說減少熔接痕和提高熔接強(qiáng)度是矛盾的，設(shè)計時應(yīng)綜合考慮。實(shí)際上，只要物料流程足夠短，料鋒溫降、壓降小，匯合后能很好

21、地熔接，則熔接強(qiáng)度高，熔接痕不可見，熔接痕多少對制品影響不大，而熔接不良的熔接痕（冷接縫）再少也會對制品構(gòu)成危害。所以，通常以提高熔接強(qiáng)度為主，在保證熔接強(qiáng)度的前提下進(jìn)量減少熔接痕。必要時需增加澆口數(shù)量，以提高熔接強(qiáng)度。圖3-3-48、圖3-3-49、圖3-3-50第54頁/共69頁第55頁/共69頁第56頁/共69頁第57頁/共69頁 對于必然存在熔接痕的多型芯制品，除應(yīng)注意熔接牢度外，還應(yīng)注意熔接痕的方位，盡量減小其對制品性能的影響。第58頁/共69頁澆口位置決定著熔體流程的長短。設(shè)計澆口位置時必須考慮物料流動比保證實(shí)際流動比小于實(shí)際加工條件下可達(dá)到的流動比，流程多轉(zhuǎn)折的復(fù)雜型腔實(shí)際流動比更要遠(yuǎn)小于可達(dá)流動比。以保證制品充滿、密實(shí)和足夠的熔接強(qiáng)度。實(shí)際流動比要小于可達(dá)流動比 LtLLniii1第59頁/共69頁幾種物料的流動比（參見教材P72表3-3-3）第60頁/共69頁實(shí)際流動比算例55443322112LLLLLL23211LLLL第61頁/共