注射模浇注系统

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'注射模浇注系统'
HUAZHONG UNIVERSITY OF SCIENCE & TECHNOLOGY 注射模浇注系统 材料科学与工程学院材料成形与模具技术国家重点实验室 主讲:崔树标 内容简介v 型腔数目的确定和排列方式v 分型面的设计 l 分型面的形式 l 分型面的设计原则v 普通浇注系统的设计 l 浇注系统的流变学方程 l 主流道的设计 l 分流道的设计 l 浇口的设计 l 冷料井和拉料杆的设计v 排气系统的设计 型腔数目的确定v 确定合理的型腔数目,既保证了产品的质量,又能获得最 佳的生产效率v 按注射机的最大注射量确定型腔的数目 km ? m n ? n j m l k —— 注射机最大注射量的利用率,一般取0.8 l mn —— 注射机最大注射量,g l mj —— 浇注系统凝料量,g l m —— 单个塑件的质量,g 型腔数目的确定v 按注射机的额定锁模力确定型腔的数目 F ? pA n ? n j pA l Fn —— 注射机的额定锁模力,N l p —— 塑料熔体在型腔中的成形压力,MPa 2 l Aj —— 浇注系统在分型面上的投影面积,mm l A —— 单个塑件型腔在分型面上的投影面积,mm2 型腔数目的确定v 按经济性确定型腔数目,根据总加工费用最小的原则 l 模具费用 X m ? nC1 ? C2 Yt l 成形加工费用 X ? N j 60n l 型腔数目计算公式 NYt n ? 60C1 l N —— 需要生产塑件的总数 l Y —— 每小时注射成形加工费,元/h l t —— 成形周期,min l C1 —— 每一型腔的模具费用,元 l C2 —— 与型腔数无关的费用,元 型腔数目的确定v 按塑件的精度要求确定型腔数目,根据经验,每增加一个 型腔,塑件尺寸精度要降低4% ?? ?L ? ? ?L 4 ?? 2500x n ? ?? x ? ? /? ?? ?1 ? ? 24 ?? 100 ? ?100 100 ?? ?L l L —— 塑件典型尺寸,mm l x —— 塑件尺寸偏差,mm l δ —— 单型腔时塑件的尺寸公差,mm 对于高精度制品,通常最多只能采用一模四腔的模具 塑件在模具中的位置v 多型腔的排布要保证塑料熔体能同时均匀地充填每一个型 腔,分为平衡式和非平衡式两种排布方式v 平衡式:均匀进料、各型腔同时充满v 非平衡式:流道长度短,节约原材料 分型面的概念v 动、定模部分的接合面称为分型面,用于成形后取出制件v 分型面是决定模具结构形式的一个重要因素,分型面的类 型,形状及位置与模具的整体结构、浇注系统的设计、塑 件的脱模和模具的制造工艺等有关v 不仅直接关系到模具结构的复杂程度,也关系到塑件的成 形质量 分型面的形式v 分型面可以是一个,也可以是多个v 常见的形式有:平直分型面、倾斜分型面、阶梯分型面、 曲面分型面、垂直分型面分型面的常见形式 水平分型面 斜分型面 阶梯分型面 曲面分型面 垂直分型面 组合分型面 分型面的设计原则v 考虑塑件质量 l 确保塑件尺寸精度 l 确保塑件表面要求v 考虑注射机技术规格 l 考虑锁模力 l 考虑模板间距v 考虑模具结构 l 尽量简化脱模部件 l 尽量方便浇注系统的布置 l 便于排溢 l 便于嵌件安放 l 模具总体结构简化v 考虑模具制造难易性 分型面的设计原则v 分型面应该选在塑件外形最大轮廓处,否则塑件无法从型 腔中取出,这是最基本的设计原则v 分型面的选择应有利于脱模,尽可能使塑件在开模后停留 在动模一侧 哪一种设计合理? 分型面的设计原则v 保证塑件的尺寸精度和表面质量 保证同轴度 保证表面质量 分型面的设计原则v 有利于模具的加工v 投影面积小,降低锁模要求 分型面的设计原则v 为了使型腔有良好的排气条件,分型面的选择与浇注系统 的设计应同时考虑,分型面尽量设置在塑料融体流动方向 的末端 哪一种设计合理? 分型面的设计原则v 避免与开模运动方向垂直的侧向分型和侧向抽芯v 避免定模侧抽芯,因为这会增加模具结构的复杂性 分型面的设计原则v 为简化模具侧向抽芯机构,应将抽芯或分型距离长的摆放 在开模方向上,抽芯或分型距离短的一边作为侧向 在保证产品质量和顺利脱模的基础上 模具尽可能简单 浇注系统的流变学方程v 圆形和矩形通道在管壁处的剪切速率 4q 6q ?? ? v ?? ? v w1 ?R3 w2 Wh2 ?? 、?? 圆形和矩形通道在管壁处的剪切速率( -1) w 1 w 2 – s R – 圆形管半径(cm) h – 矩形管高度(cm) W – 矩形管宽度(cm) 3 qv – 熔体的体积流量(cm /s)v 根据切应力的定义,对于圆形和矩形通道,分别有 R?p h?p ? ? ? ? w1 2L w2 2L ? 、? 圆形和矩形管壁处的切应力( 4 ) w 1 w 2 – 10 Pa L – 管的长度(cm) Δp – 熔体流经管长为L的通道时产生的压力降(104Pa) 浇注系统的流变学方程v 根据流变方程 ? ? ? 0 ? ? 有 R?p ? 4q ? h?p ? 6q ? ? ? ? v ? ? ? ? v ? 2L 0 ? ?R3 ? 2L 0 ? Wh2 ? ? ?R4 ?? 1 ? ? Wh3 ?? 1 ? 即 ? ? ?? ? ? ? ? ?? ? ? qv ? ?? ?? p? qv ? ?? ?? p? ? 8L ???0 ? ? 12L ???0 ? 由上面两式可知,熔体的体积流量 q v 不仅与流 道长度L、流道截面尺寸 R 4 或者 W h 3 有关,还与黏 度 ? 0 和压力降 ? p 有关。这些参量彼此关联,当改 变 其 中 一 个 参 量 时 , 其 它 参 量 也 随 之 变 化 流变参量的变化与选择v 浇口截面尺寸 l 设计上多采用小浇口,因为它可增加流速,同时浇口前后两端有 较大的压力差,可降低熔体的表观黏度,使充模更加容易;此外, 小浇口可产生较大的摩擦阻力,一部分摩擦能量转变成热能,使 塑料熔体的温度升高,温度上升也会降低黏度,提高流动性v 浇口长度 l 浇口长度缩短,则熔体流经浇口的阻力减小,熔体在浇口中的流 速增大,且有利于保压阶段的补缩v 剪切速率 l 剪切速率的数值越大,对黏度的影响越小,故注射过程的剪切速 率通常较大v 表观黏度的控制 l 降低表观黏度有利于塑料熔体的流动 浇注系统的组成v 浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴到型腔入口为止的塑 料熔体的流动通道,一般由以下几个部分组成 l 主流道 l 分流道 l 浇口 l 冷料井 设计浇注系统应考虑的问题v 浇注系统的设计好坏对制品性能、外观和成形难易程度影 响很大,设计时应综合考虑以下几方面内容 l 塑料熔体的流动行为,高分子热塑性塑料熔体属于非牛顿流体, 在流动过程中,其表观黏度随剪切速率、温度和压力的变化而发 生显著的变化 l 塑料在注射模浇注系统和型腔中的温度、压力及剪切速率是随时 随处变化的,在设计浇注系统时,应综合加以考虑 l 采用普通浇注系统时,制件脱模后还需将浇注系统凝料从制件上 切除,凝料可再加以回收利用。因此,应在不影响制件质量的前 提下尽量减小流道尺寸,以减少流道回料 l 浇注系统可分为普通浇注系统和无流道浇注系统两大类 浇注系统的设计原则v 保证塑料熔体流动平稳,确保塑料充满整个型腔v 尽量避免或减少熔合纹,去除浇口应尽量方便,且不影响 制品质量v 尽量采用较短的流程充满型腔,减少塑料熔体的压力和热 损失v 有利于型腔中的气体排出v 防止型芯的变形和嵌件的位移v 防止制品变形和翘曲v 合理设计冷却穴v 流动距离比的校核 流动距离比的校核v 对于大型或薄壁制品,有可能因为流动距离过长或流动阻 力太大而无法充满整个型腔,需要进行流动距离比校核v 流动比是指塑料熔体在模具中进行最长距离的流动时,其 截面厚度相同的各段料流通道的长度与其对
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