注射模具浇注系统设计与开发

摘 要： 注塑机在塑件注射行业中的重要性与必要性使注射模具设计与开发高速发展，注射模具的浇注系统作为注射模具的一部分，更是重中之重，起着模具成型质量的绝对作用，在注射模具中浇注系统的设计与开发是不断探索发展的。

关键词： 注射模具；浇注系统；设计开发

注塑机在塑件注射行业中的重要性与必要性使注射模具设计与开发高速发展，注射模具的浇注系统作为注射模具的一部分，更是重中之重，起着模具成型质量的绝对作用。注射模具的浇注系统是使熔融料融化后以液体的形式按顺序迅速平稳的填充充满到模具内部的各个型腔中去，使得熔融料在逐渐填充型腔的过程中随着温度降低和热量的散发而凝固，在逐渐的凝固过程中将熔料内部形成的自有压力充分传递给各个接触部位的点面，成型为内部组织致密、体表外形轮廓光滑清晰、质量优良的注射模制件。浇注系统设计与开发的好坏决定着注射模具制件成型的质量和生产效率，设计优良的浇注系统可以使熔料均匀充分填充型腔内部并且可以快速冷却进而缩短注射模制件成型周期。

注射模具的浇注系统是将注射机喷嘴高压喷射出的熔融液体按一定方向导向模具内部型腔的系统。结构为从注射剂喷嘴开始，一直到型腔入口为终点的流动动通道。设计开发浇注系统应注意使制件与浇注系统在同一分型面上，对温度分布、熔料流量和腔内压降必须有实时监测与控制；浇口选择在不会产生蛇形熔料流动补缩和喷射，以及涡流和湍流的模具位置；浇口处达到IT8以上精度；为缩短熔料填充内部型腔时间，应缩短流程减少压力耗费；为预防型芯和嵌件产生形变和位移必须控制高压熔料液体；降低熔融料的使用量；安排溢料槽和冷料井来处理熔合缝位置。根据注射模具制件要求分为热流道的浇注系统和普通流道的浇注系统。

主流道、分流道、浇口和冷料井是普通流道浇注系统的组成部分。主流道是注射模具熔融料液体第一步首要通过的通道，主流道的位置处于和注射机喷嘴的同一轴线位置处，从注射机喷嘴细孔出口起始至注射模具分流道入口位置的全部流道统称为注射模具的浇注系统主流道。主流道的距离长度需要在注射模制件要求范围内尽量缩短，这样使得主流道内的凝料单位时间囤积率降低，降低压强损失，使熔料体迅速通过不损失热量，保证了注射成型塑件的良好性；主流道内部应设计为Ra0.63的粗糙度、3度至6度间的锥角，主流道取R为3mm，呈现圆角大端使熔料转向时降低阻力，这样既可增大熔料体流速又可以避免溶液造成涡流，既可方便脱出浇注系统内部凝料又容许产生熔体膨胀系数；设计注射机喷嘴与主流道对接处为内凹型球状坑，这样使熔料不溢出而从注射机喷嘴完全流入主流道；注射机喷嘴中心、定位环中心和主流道衬套中心必须三心同一轴心，选用优质钢热处理和加工主流道衬套，可拆卸式主流道衬套可以提高与注射机喷嘴和高温熔料高强度的反复衔接。综上所述是主流道设计与开发的必要过程。

起转向和分流的作用，通常设计在分型面上，在浇口与主流道之间的通道是分流道。分流道距离要短且不过粗，由注射模浇口位置和注射模具型腔的布局决定，分流道的长度影响着浇注系统的热量消耗、腔内压力和返流量与模塑时间，优秀的分流道设计与开发可以使熔料体均匀迅速的分配到模具腔内各个型腔，这就需要通过分流道的熔体快速、降低温度损耗和增加分流道的流道表面光滑度；塑件的壁厚要求小于分流道的截断面厚度，需要使模具内部型腔内腔在填充中充满，并且在熔体冷缩后可以补充填满其冷凝造成的空隙；平衡式布置的分流道设计应用U型分流道截面和阶梯型分流道截面，注射模具实际生产中常用的还有矩形、环形、半环形分流道截面。分流道表面应防止产生熔流表面滑移、提高外层流动阻力，使熔流内部产生高剪切率，所以分流道表面粗糙度取值为Ra0.63-Ra1.6um；注射模具必须使模板中心与型腔中心对称，注射机锁模力中心与流道和型腔的投射中心重合，预防了注射产生的侧向倾斜力矩。在较长距离分流道的末端设置冷料穴；使分流道排列紧凑、流程缩短、锁模力平衡；与制件连接在一起则脱模后分割，与制件自动分割后各自脱模，自动从制件体分割仍保留与模具内以上为三种分流道与制件分割模式。

连接注射模型腔与分流道的部位是浇口，在注射模具浇注系统中是横截面积最小的位置。浇口的尺寸数据与形状和精度直接关系着制件的精度与质量，浇口使经过分流道的熔体进入且填充内部型腔，浇口为防止熔料填满型腔后返流可以迅速冷却封闭型腔，既是浇注系统的阀门也是最薄弱的环节。浇口有十一种：搭接式浇口、针点式浇口、潜伏式浇口、轮辐式浇口、法兰式浇口、盘状浇口、环型浇口、水平缝浇口、扇面浇口，通常用的是侧面浇口和直接浇口。浇口位置由型腔和浇注系统流程比与熔料流动状况有关，要预防影响塑件强度与塑件外观的熔点接痕和大距离小径制件在强压力下产生型变。

预防冷凝料滑入注射模具内部型腔和排挤出冷凝料出模具型腔，存贮注射期间在注射机喷嘴前部的冷凝料的部位称为冷料井和拉料杆。分流道转弯处和主流道终点及模具型腔肢端需设计冷料穴，均位于熔体流程转弯易囤积处；常用冷料井为四类：分流道部分冷料井（无拉料杆）、纯无拉料杆垂直分型冷料井、推杆顶出冷料井、型腔底部顶杆顶出冷料井。

注射模具的浇注系统的设计与开发需要尊重科学规律，按实际要求的注射模制件，从实际出发，设计科学合理的浇注系统，为日益蓬勃发展的注射模具制造业提供不断前进的行业基础。

参考文献：

[1]宋宇恒，《塑料注射模具设计实用手册》，航空工业出版社.