(接上期)
5.3.3 常用浇口形式与尺寸
  浇口是连接分流道与型腔的一段细短的通道。它是浇注系统的管件部分。浇口的形状、数量、尺寸和位置对塑件的质量影响很大。浇口的主要作用有两个:一是塑料熔体流经的通道;二是浇口的适时凝固可控制保压时间。
5.3.3.1 常用浇口的形式及特点
  (1)点浇口  点浇口又称橄榄型浇口或菱形浇口,是一种断面尺寸特小的圆形浇口,如图115所示。图115(a)所示为点浇口最初采用的形式,L1是主流道的长度,应比采用其他浇口时稍短些。图115(b)所示为点浇口的改进形式,现在应用得很广泛,特别是对于纤维增强的塑料,浇口断开时不会损伤塑件的表面。图115(c)所示点浇口的限制性断面前加工出圆弧,有利于延缓浇口处熔体冻结,对向型腔中补料有利。图115(d)所示为一模多腔或单腔多浇口时的点浇口形式。
图115 点浇口
  点浇口适用于低黏度塑料和黏度对剪切速率敏感的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、尼龙类塑料、聚苯乙烯、 ABS等。由于采用点浇口,为脱出流道凝料,模具需多开一次模,即模具需采用三板式结构。
  (2)潜伏式浇口  潜伏式浇口又称隧道式浇口,是由点浇口演变来的。既吸收了点浇口的优点,也克服了由点浇口带给模具的复杂性。图116(a)所示潜伏式浇口分流道开设在分型面上,浇口潜入分型面的下面,沿斜向进入型腔。图116(b)所示潜伏式浇口在推杆上设置一辅助流道,压力损失较大。图116(c)所示为钩式潜伏浇口。潜伏式浇口除了具备点浇口的特点外, 其进料浇口一般都在塑件的内表面或侧面隐蔽处, 因此不影响塑件的外观。 塑件和流道分别设置顶出机构, 开模时浇口即被自动顶断, 流道凝料自动脱落。由于脱出时有较强的冲击力,因此这种浇口不适用于脆性塑料(如PS),以免浇道断裂,堵塞浇口。

图116 潜伏式浇口
  (3)侧浇口 侧浇口又称边缘浇口。一般开设在分型面上,从塑件的外侧面进料, 如图117所示。侧浇口是典型的矩形断面浇口,能方便地调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间,因此也称之为标准浇口。侧浇口的特点是浇口断面形状筒单, 加工方便;能对浇口尺寸进行精密加工;浇口位置选择比较灵活,以便改善充模状况;去除浇口方便,痕迹小。侧浇口特别适用于两板式多型腔模具,但是塑件容易形成熔接痕、缩孔、凹陷等缺陷,注射压力损失较大,对于壳体塑件会排气不良。
  
图117 侧浇口
  (4)重叠式浇口又称搭接浇口,它基本与侧浇口相同,但浇口不是在塑件的侧边,而是在塑件的一个侧面,如图118所示。它是典型的冲击型浇口,可有效地防止塑料熔体的喷射流动。如果成型条件不当,则会在浇口处产生表面凹坑,导致切除挠口比较困难,在塑件表面留下明显的浇口痕迹。
  
图118 重叠式浇口
  (5)扇形浇口 扇形浇口是逐渐展开的浇口,是侧浇口的变异形式,常用来成型宽度较大的板状塑件, 浇口沿进料方向逐渐变宽,厚度逐渐减至最薄。塑料熔体可在宽度方向上得到均匀分配,可降低塑件的内应力,减小其翘曲变形,型腔排气良好,图119所示为扇形浇口的设计形式。浇口深度 h 根据塑件厚度确定,一般取 0.25~1.5 mm, 浇口宽度b一般等于 L/4(L为浇口处的型腔宽度) ,但最小不小于8 mm。图120所示为两种特殊扇形浇口 。
图119  扇形浇口 
图120  特殊扇形浇口
  (6)薄片式浇口  薄片式浇口适用于较大的平板形塑件。熔融塑料通过薄片式浇口,以较低的速度均匀平稳地进入型腔,其料流呈平行流动,这样可避免平板塑件的变形,减小塑件内应力。但由于去除浇口困难,必须使用专用工具,从而增加塑件的成本。薄片浇口的设计参数主要与塑件的壁厚有关,具体设计参数参照图121来选取,图122所示为分流道为扇形的薄片式浇口,图123所示为分流道为 X形的薄片式浇口。

图121 薄片浇口的形式及设计参数

图122 分流道为扇形的薄片式浇口

图123 分流道为 X形的薄片式洗口

图124 盘形浇口
  (7)盘形浇口  盘形浇口又称为薄板浇口,适用于内孔较大的圆筒形塑件。浇口在整个内孔周边上, 塑料熔体由内孔周边以大致相同的速度进入型腔, 塑件不会产生熔接痕,型芯受力均匀,空气能够顺序排出;缺点是浇口去除困难。盘形浇口一般形式如图124(a)、(b)所示,图124(c)、(d)为盘形浇口的变异形式,又称分流浇口,即型芯起分流锥的作用。
  (8)环形浇口  环形浇口适用较长的管形塑件,一般情况采用此种浇口时,型芯的两端都可以定位, 所以制件壁厚比较均匀。图125 所示为外环形浇口的设计形式及设计参数, 图126所示为内环形浇口的设计形式。
图125 外环形浇口的设计形式及设计参数
图126 内环型浇口的设计形式
  (9)轮辐式浇口  轮辐式浇口的适用范围类似于盘形浇口,带有矩形内孔的塑件也适用,但是它将整个周边进料改成了几小段圆弧或直线进料,如图127 (a)、 (b)所示, 因此可以把它视为内侧浇口,这种浇口切除方便,流道凝料少,型芯上部得到定位而增加了型芯的稳定性。
  爪形浇口是轮辐式浇口的一种变异形式,如图127(c)所示,在型芯的锥形面上开设流道。其主要用于长管形塑件和同轴度要求高的塑件。
图127 轮辐式浇口和爪形浇口
  (10)护耳式浇口  护耳式浇口又称分接式浇口或调整式浇口,如图128所示,它在型腔侧面开设耳槽,塑料熔体通过浇口冲击在耳槽侧面上, 经调整方向和速度后再进入型腔。因此,这种浇口可以防止喷射现象,是一种典型的冲击型浇口,它可减少浇口附近的内应力。对于流动性差的塑料(如PC、 HPVC、 PMMA等)极为有效,护耳式浇口应设置在塑件的厚壁处,这种浇口的去除比较困难,痕迹大。
     
图128 护耳式浇口
  (11)直浇口  直浇口又称为主流道型浇口,如图129所示。在单腔模中,塑料熔体直接流人型腔,因而压力损失小,进料速度快,成型比较容易,对各种塑料都能适用。它传递压力好,保压补缩作用强,模具结构简单紧凑,制造方使,但去除浇口困难,浇口痕迹明显。它特别适合于大型、厚壁塑件和熔体黏度特别高的塑料品种的成型。

图129 直浇口
5.3.3.2 各种浇口尺寸的计算
  各种浇口尺寸的经验数据及计算公式列于表38,表39为常用塑料的直浇口尺寸。 表40为侧浇口和点浇口的推荐尺寸。
表38 各种浇口尺寸的经验数据及计算公式
浇口形式 经验数据 经验计算公式 备注
直浇口 D=d1+(0.5~1.0)mm
α= 2~6º
D≤2 t
L<60 为佳
R=1~3 mm
  d1——注塑机喷孔直径
α——流动性差的塑料取3~6º
t——塑件壁厚
侧浇口 α=2~6º
α1=2~3º
b=1.5~5.0 mm
h=0.5~2.0 mm
l=0.5~0.75 mm
r=1~3 mm
c= R0.3 mm或0.3×45º
h=nt
b=
 
n——塑料系数,由塑料性
质决定,见表注
l——为了去浇口方便,也
可取l=0.7~2.5 mm
搭接浇口 l1=0.5~0.75 mm h=nt
b=
l2=h+b/2
l1——为了去浇口方便,也可取
l1=0.7~2.0 mm,此种浇口对
PVC不适用
薄片浇口 l=0.65~1.5 mm
b=(0.75~1.0)B
h=0.25~0.65 mm
c=R0.3 mm或0.3×45º
 
h=0.7nt  
扇形浇口 l=1.3 mm
h1=0.25~1.6 mm
b=6 mm~ B/4
c=R0.3 mm~0.3×45°
h1=nt
h2=
b=
浇口断面积不能大于流道断面积
圆环形浇口 l=0.75~1.0 mm h=0.7 nt  
盘形浇口 l=0.75~1.0 mm
h=0.25~1.6 mm
h=0.7 nt
h1=nt
L1h1
 
 
护耳浇口 L≥1.5D
B=D
B=(1.5~2)h1
h1=0.9t
h=0.7t=0.78h1
l≥15 mm
h=nt
b=
 
 
潜伏式浇口 l=0.7~1.3 mm
L=2~3 mm
α=25~45º
β=15~20º
d=0.3~2 mm
L1保持最小值
  α——软质塑料,α=30~45º
硬质塑料α=25~30º
L——允许条件下尽量取大值,当L<2时采用二次浇口
点浇口 l1=0.5~0.75 mm
有倒角c时取
l=0.75~2 mm
c= R0.3 mm 或
 0.3×(30×45º)
d=0.3~2 mm
α=2~4º
α1=6~15º
L
δ=0.3 mm
D1≤D
  K——系数,为塑件壁厚的函数,见表注。为了去浇口方便,可取L=0.5~2 mm
 
表39 常用塑料的直浇口尺寸       mm
塑件质量/g <35 <340 ≥340
主流道直径 d D d D d D
PS 2.5 4 3 6 3 8
PE 2.5 4 3 6 3 7
ABS 2.5 5 3 7 4 8
PC 3 5 3 8 5 10
表40  侧浇口和点浇口的推荐尺寸      mm
塑件壁厚 侧浇口断面尺寸 点浇口直径 浇口长度
 深度h 宽度b
<0.8 ≈0.5 ≈1.0 0.8~1.3 1.0
0.8~2.4 0.5~1.5 0.8~2.4
2.4~3.2 1.5~2.2 2.4~3.3
3.2~6.4 2.2~2.4 3.6~6.4 1.0~1.3
5.4   成型零部件
  直接与塑料接触构成塑件形状的零件称为成型零件,其中构成塑件外形的成型零件称为凹摸,构成塑件内部形状的成型零件称为凸模(或型芯)。 由于凹、凸模件直接与高温、高压的塑料接触,并且脱模时反复与塑件摩擦,因此,要求凹、凸模件具有足够的强度、刚度、硬度、耐磨性、耐蚀性,以及足够低的表面粗糙度 。
5.4.1   成型零件结构设计
5.4.1.1   凹模结构
  (1)整体式凹模  直接在选购的模架板上开挖型腔,如图130所示。其优点是加工成本低,但是,通常模架的模板材料为普通的中碳钢,用作凹模,使用寿命短,若选用好材料的模板制作整体凹模,则制造成本高。

图130 整体式凹模
  通常,对于成型1万次以下塑件的模具或塑件精度要求低、形状简单的模具可采用整体式凹摸。
  (2)整体嵌入式凹模  将稍大于塑件外形(大一个足够强度的壁厚)的较好的材料(高碳钢或合金工具钢)制成凹模,再将此凹模嵌入模板中固定,如图131所示。
图 131 整体嵌入式凹模
  其优点是“好钢用在了刀刃上”。既保证了凹模使用寿命,又不浪费价格昂贵的材料;并且凹模损坏后,维修、更换方便。
  (3)局部镶拼式凹模  对于形状复杂或某局部易损坏的凹模,将难以加工或易损坏的部分设计成镶件形式,嵌入型腔主体上,如图132所示。

图132  局部镶拼式凹模 
  (4)四壁拼合式凹模架  对于大型的复杂凹模,可以采用将凹模四壁单独加工后镶入模套中,然后再和底板组合,如图133所示。
图133 四壁拼合式凹模
  (5)螺纹型环  螺纹型环是用来成型塑件外螺纹的一类活动镶件,成型后随塑件一起脱模,在模外卸下。图134(a)所示为整体式螺纹型环,配合长度5~8 mm,为了使于安装,其余部分制成3~5°斜度,下端加工出四侧平面,便于用工具将其从塑件上拧下来。图134(b) 所示为对开组合式型环,用于成型精度不高的粗牙螺纹。对开两半之间用销子定位,上部制出撬口,便于成型后在模外用工具将两对开块分开。

图134  螺纹型环
  综上所述, 凹模结构用的最多的是整体嵌入式和局部镶拼式。
5.4.1.2 凸模结构
  整体式凸模浪费材料太大且切削加工量大, 在当今的模具结构中几乎没有这种结构。 凸模结构主要是整体嵌入式凸模如图135所示和镶拼组合式凸模如图136所示。

图135 整体嵌入式凸模

 图136 镶拼组合式凸模