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00注塑模具设计流道设计毕业

来源:开云体网官网    发布时间:2024-08-14 00:12:57

  单型腔模具通常用一个直接的主流道注入型腔(图 4.14) 。因此不需要流道 系统。但是,还是需要一个边缘浇口, (例如在不希望主流道痕迹出现在主要表 面时) 能够使用一个如图 4.9a 所示的短流道。这里要注意的是采用这种方法浇 , 注单一型腔时, 型腔自身必须要有一个偏置。 尤其是大的型腔这会带来一些麻烦, 由于注塑压力的作用将会引起力的不平衡从而使得模具的单边有打开的趋势, 也 许会造成塑件的溢边。

  流道是在模板上加工出的连接主流道和进入(浇口)型腔的一条沟槽。在 两板式基本模具中, 流道设置在分型面上而在较复杂的设计中流道也许设置在分 型面的下面。 流道的壁必须光滑,防止料流受到阻碍。另外,由于流道废料必须和塑件 一起取出, 所以流道壁上必须不留下任何加工痕迹, 避免流道废料滞留在模板上。 为了确认和保证这些要点得到满足, 要求模具设计者在图纸中注明这条流道需要沿取出 方向抛光。 其他的还有一些要求设计者用心考虑的:(1)流道的横截面形状,(2)流 道的尺寸和(3)流道的布置。模具中用到的流道横截面形状,通常是四种形式 之一(图 4.2):整圆(a),梯形(b),U 型(c),和六角形(d)。为什么采 用这些特殊的形状而不采用其他形状的理由说明如下。 流道设计效率的评判标准从压力传递的角度来看流道应该具有最大的横截 面积,而从热量传递的角度来看,应该和周边有最小的接触面积。因此横截面积 和周长的比率将直接可以指示流道设计的效率。这个值较高时,效率也高。各种 类型流道横截面的比率如图 4.3 所示。 可见从这种角度考虑圆形和方形的流道是 两种最满意的设计。而半圆和矩形的比率使得它们通常很少使用。 可是,方形的流道由于另一个原因,也不能另人满意:就是顶出困难。实际 上由于这个原因,在流道的直壁上,设计了一个 10 度的斜度,从而修改成梯形 截面。梯形流道的体积在相同尺寸的(W=D,图 4.2)情况下,大约比圆形流道大 25%。为减少这个不同,并且仍然维持相同的尺寸,改进后的梯形如图 4.2c 所示,这个体积比之圆形的增加量大约只有 14%。 六角形流道绝大多数都是两个梯形,在分型面上相对吻合。其横截面积大约是 对应圆形流道的 82%。当然,假如要求相似的横截面积,则 D 值(图 4.2d)必须 相应地增加。 某些模具工认为, 六角形流道和圆形流道相比前者在两半模上的吻 合较为方便。这点非常适合在流道宽度尺寸少于 3mm 的情况。 当塑料熔体通过流道和模腔时,邻近冷的模腔表面的熔体将快速降温而固 化。 其后的料流将穿过这些已经固化的材料中心,由于大多数热塑性塑料所具有 的低热传导率, 已固化的材料起到了隔热作用并维持了中心料流的温度。因此理 论上,浇口应该位于流道的中心线上,从中心料流获得材料。这种效果可以从整 圆流道得到(图 4.4a),也可以从六角形流道得到(图 4.2d)。 一般的梯形流道设计(图 4.2b 和 c)难以在这方面得到满足,因为其浇口 通常不能定位在料流的中心线b) 整圆流道的主体问题是这种流道是由分别加工在两块模板上的两个半圆合 成的。 所以把这两个流道精确地吻合防止流道系统发生不良组合和效率受阻的现 象。对六角形流道也有类似的问题。由于这些流道必须精确地吻合,使得采用圆 形或六角形流道的模具比梯形流道的模具的成本高。

  各种不同的双型腔流道布置如图 4.9b,c 和 d 所示。 (b)是最简单的例子, 其两个型腔之间的流道长度最短。 不过, 这种短流道并不都能够使用。 这是因为, 如下所要讨论的,大多数浇口的正确位置,也许并不在模具的中心线上。 假如我们考虑图 4.9b,图示了两个矩形块的模具平面,单从模具布置的角

  整圆流道的主体问题是这种流道是由分别加工在两块模板上的两个半圆合 成的。 所以把这两个流道精确地吻合防止流道系统发生不良组合和效率受阻的现 象。对六角形流道也有类似的问题。由于这些流道必须精确地吻合,使得采用圆 形或六角形流道的模具比梯形流道的模具的成本高。 流道截面的选择也受到流道系统的顶出是否实际可行的影响。例如,考虑两 板式模具中已经在分型面的两边加工成圆形流道的情况。 这种情况下, 当开模时, 模具一侧的流道废料被从流道中拉出, 然后在另一半模具中或直接被顶杆顶出或 被连接在塑件上的浇口废料带出。 (图 4.5) 可是对于多模板的模具,流道系统的可靠顶出是不可能的。这时,总是采用 基本的梯形流道设计,其流道开在注射半模上,当开模时流道废料被拉出。然后 在重力的作用下,从模板之间自然下落。如果这时设计了圆形流道的话,流道系 统可能会粘滞在流道壁上,使得流道废料的去除发生困难。 (图 4.6)

  对于四个或更多型腔模具的流道布置设计只是前述方案的延伸。例如,含有 四腔、五腔、六腔和八腔模具的平衡式流道如图 4.9 所示。从流道平衡的角度考 虑,把型腔分布在圆周的等分点上直接从主流道通过分流道注入每个型腔的方 法,远比通过一级分流道和二级分流道系统的方法简便。 可是随着型腔数目的增加, 由于流道长度是等分圆直径的函数,所以设计的 流道长度随着等分圆直径的增加变得不现实。 这就要求大直径的流道从而延长了 注塑周期并且产生较多的废料(尽管可以回用) 。当大量的型腔必须组合在一起 时,或在型腔的形状不同时,一般会用两级分流道系统的方法。这种分流道布置 的模具示例在图 4.10 中表示。一级分流道仅仅是一些二级分流道的集合。型 腔的数目和形状将决定流道的确切布置,但是从模板加工的角度来看,采用直的 一级分流道(c)或设计一级分流道成十字形式(d)是较为方便的。

  图 4.9e 表示了三个类似型腔的平衡式流道系统。在这种情况下,型腔等分 120 度布置在圆周上;这种设计允许流道能维持最短的长度。 可是当型腔的形状和尺寸不同时,也许要采用图 4.10a 所示的布置方法。 大的型腔可见直接从主流道通过短的流道注入, 而较小的塑件通过一级分流道和 两极分流道注入。浇注系统的平衡最终通过调整浇口的尺寸来达到。

  在决定流道尺寸时,设计者一定要考虑以下因素:(1)塑件的壁厚和体积, (2)主流道或分流道距离型腔的尺寸,(3)流道冷却条件,(4)模具工使用 的刀具尺寸范围和(5)所使用的塑料。 (1) 流道的横截面积一定要满足允许熔体在流道冻结之前通过和充满型腔, 并且使得补缩所需要的保压压力能作用到型腔。因此很少使用小于 2 毫米 (3/32in)直径的流道,甚至这种尺寸的流道通常限于在长度在 25 毫米(in) 以下的分流道上使用 (2) 此外,塑料熔体必须克服流道内的流动阻力。因此型腔和主流道之间 的距离,直接和流道横截面尺寸的选择有关。例如,一个 5 毫米(3/16in)直径 的流道也许适合于一个距离主流道 25 毫米的重量为 60 克(2 oz)的塑件,但与 主流道的距离为 100 毫米的同样塑件却要求 7 毫米直径的流道 (3) 流道的横截面积应该不影响到注塑周期,尽管对于非常轻的塑件来说 这是不可避免的。 流道的横截面积越大,它所包含的材料体积也越大从而由于要 使这部分材料冷却到模具可以开模顶出塑件和流道的时间周期也越长。 由此对于 大多数材料来说不希望流道的直径大于 10 毫米(3/8in) 。不过对于硬 PVCs 和聚 丙烯除外,这是由于它们所具有的高黏度决定的,其可用的直径能够达到 13 毫 米。 尺寸的选择应该在模具工常备的刀具尺寸范围以内。 实际上以下是较常用的 尺寸:2-13 毫米,在公制范围内以每 1 毫米为间隔;1/8-1/2in,在英制范围内 以 1/16in 为间隔。建议以下列经验公式作为流道或分流道尺寸的确定指导,用 于塑件重量在 200 克(7oz) ,而且所有的壁厚小于 3 毫米(0.125in) 。对于硬 PVCs 和聚丙烯,计算得到的直径值增加 25%。 这个公式必须和前述的注释联合使用. (1) 流道直径应该不小于 2 毫米, 不超过 10 毫米 (或在适当时不超过 13 毫米) 。 (2)计算后的尺寸应该向上圆整到合适的刀具尺寸。 图 4.7 表示的是不同塑件重量时,流道长度和对应流道直径的关系图。使用 的是公制单位。图 4.8 表示的是英制单位。例如,一个 120 克的聚乙烯塑件,流 道长度是 50 毫米(2in) ,所要求的直径是 7 毫米(5/16in 理论上, 主流道的横截面积应该等于或超过由主流道供料的分流道的横截面 积的组合。但是当已达到建议的最大直径时这种关系可以忽略。

  度来看要求型腔侧边之间如图所示有较短的流道, 这样做才能够使得模具的尺寸保持 在最小。可是,在另一个方面,比如在进浇特性的方面,也许需要浇口开在型腔 的两端。 要达到这种两端浇口的目的,一定要采用其他的流道布置设计的具体方案,其中既 可以用图 4.9c 延伸到型腔一边的 T 形流道再以短的分流道连接到浇口的方案; 也可以用图 4.9d 中 S 形,延伸到浇口,不需分流道的方案。 倘若,两个型腔在尺寸和形状方面大致相等时,通常设计双型腔模具的平 衡式流道不会遇到什么困难。

  流道系统的布置取决于下列因素: (1)型腔数目, (2)塑件的形状, (3)模 具的类型(即,两板式或多板式模具)(4)浇口的类型。在计划一个流道布置 , 方式时,有两个方面要着重关注。 流道的长度应该总是维持到最小,以减小压力损失,流道系统要平衡。 (1) 流道的横截面积一定要满足允许熔体在流道冻结之前通过和充满型腔, 并且使得补缩所需要的保压压力能作用到型腔。因此很少使用小于 2 毫米 (3/32in)直径的流道,甚至这种尺寸的流道通常限于在长度在 25 毫米(in) 以下的分流道上使用. 流道平衡意味着对于每个塑件而言, 塑料从主流道到浇口的流通距离应该是 相同的。 假如浇口的长度和截面积相同,系统要求确保所有的型腔将均匀地充满 而没有阻断现象。图 4.9 显示了所有根据流道平衡的原则确定的例子。 可是具有平衡的流道系统并不总是可行的, 尤其是组合了许多不一样的形状型腔 的模具(图 4.10) 。在这一些状况下,充模的平衡可以用修改浇口的尺寸来实现。 即采用平衡浇口。

  流道截面的选择也受到流道系统的顶出是否实际可行的影响。例如,考虑两 板式模具中已经在分型面的两边加工成圆形流道的情况。 这种情况下, 当开模时, 模具一侧的流道废料被从流道中拉出, 然后在另一半模具中或直接被顶杆顶出或 被连接在塑件上的浇口废料带出。 可是对于多模板的模具,流道系统的可靠顶出是不可能的。这时,总是采用 基本的梯形流道设计,其流道开在注射半模上,当开模时流道废料被拉出。然后 在重力的作用下,从模板之间自然下落。如果这时设计了圆形流道的话,流道系 统可能会粘滞在流道壁上,使得流道废料的去除发生困难。 总结有关横截面形状的几点,我们能说,对于具有平面分型面的简单两板 式模具选用整圆或六角形流道较好,模具的成本增加相对较少。对于具有复杂分 型面的模具,或对于多模板模具,由于圆形流道的两半圆难以精确地吻合,应该 采用梯形的或 U 形截面的流道。