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浇注系统是模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动通道。
一、浇注系统的设计
必须对浇注系统进行平衡,即在相同的温度和压力下使所有的型腔在同一时刻被充满。浇注系统的排布方式有平衡式浇注系统、非平衡式浇注系统和无流道凝料浇注系统。
二、影响熔体流动充模的因素
影响因素主要有材料、成型工艺和模具结构。当生产中采用冷流通道时,可避免因浇口形状不同而引起的加工麻烦。然而会出现以下问题。
1.传统流道
如果按照传统的流道平衡设计,注射后物料的流动情况往往会如图1一样,靠近主流道的型腔物料填充速度比外围的要快。
分析:这是因为靠近模具型腔的外围塑料熔体跟流道内壁摩擦生热,所以外围的塑料熔体温度比中间熔体的高。但也因为有摩擦,所以塑料熔体的外围部分流动比中间部分滞后,因而导致塑料熔体的外围流向靠近主流道的型腔,而塑料熔体的中间部分流向远离主流道的型腔,型腔的填充不是同时进行。物料先进入远离主流道的型腔,产生一定的压强,后面的物料因靠近主流道的型腔压强小,所以都进入靠近主流道的型腔,当远离主流道的型腔和靠近主流道的型腔压强一样大小时,远离主流道的型腔浇口已开始冻结了,从而阻止了后面物料的进入。
思考:如果我们可以改变塑料熔体在分流道中分层,改變熔体的流动方向,令熔体经过一段特别设计的流道后再均匀流给各个型腔,那么上面的情况就可解决了。
2.流道改进
在分流道交接处加工出一定尺寸的凹坑,如图2所示,起到了熔体汇合的作用。熔体汇合后再次均匀分配进入各个型腔,从而解决了上述问题。
三、生产实例
图3所示为用于复印机上的一个配件,名称轴承球,材料POM,关键尺寸为内孔φ6,上偏差为+0.048,下偏差为0;外孔φ10上偏差为-0.025,下偏差为-0.083,单位均为mm。采用注射成型,一模八腔。
按照传统浇注系统生产,会有以下结果,如图4所示。
图4 传统浇注系统的产品示意图
由于采用的是传统的流道平衡(H形排列),故只有靠近主流道的型腔能填充满物料,而远离主流道的型腔物料填充不完全。
塑料的成型收缩Sj=(c–b)/b×100% (1)
式中 Sj——计算收缩率;
c——模腔在室温时的尺寸(mm);
b——制品在室温时的尺寸(mm)。
当Sj已知时,利用公式(1)即可计算出生产出来的制品尺寸,即b=c/(1+Sj) (2)
由公式(2)可知,塑料的收缩率Sj越大,制品脱模后收缩越大,尺寸变得越小,而当填充型腔时未能填满型腔,则制品脱模后尺寸收缩得更小,成为废品。而材料POM的收缩率大,介于1.2%到3.0%之间。所以远离主流道的产品无法正确成型。
在原有分流道分岔处加挖一个R5,H10的凹坑,如图5、图6所示。
用此改进后的浇注系统生产,物料进入分流道后,仍会因摩擦而造成内外温度不一致,流动速度不一致,但是经过分流道凹坑后,全部物料再次融合后再次分配给次分流道,这时物料的温度速度都一致,从而确保了物料进入每个型腔的时间都一致,保证了每个型腔同时成型产品。
加工方法:
第一种方法:直接采用φ5的球头铣刀沿着分流道中心线加工出分流道和分流道凹坑。这时刀具的精度就决定了分流道的加工精度,稳定性相对较差。
第二种方法:采用数铣方法,利用相关软件对分流道形状进行编程,采用Ø4的球头铣刀加工,这时分流道的加工精度由程序决定,稳定性相对较好。
(作者单位:广东省机械技师学院)
一、浇注系统的设计
必须对浇注系统进行平衡,即在相同的温度和压力下使所有的型腔在同一时刻被充满。浇注系统的排布方式有平衡式浇注系统、非平衡式浇注系统和无流道凝料浇注系统。
二、影响熔体流动充模的因素
影响因素主要有材料、成型工艺和模具结构。当生产中采用冷流通道时,可避免因浇口形状不同而引起的加工麻烦。然而会出现以下问题。
1.传统流道
如果按照传统的流道平衡设计,注射后物料的流动情况往往会如图1一样,靠近主流道的型腔物料填充速度比外围的要快。
分析:这是因为靠近模具型腔的外围塑料熔体跟流道内壁摩擦生热,所以外围的塑料熔体温度比中间熔体的高。但也因为有摩擦,所以塑料熔体的外围部分流动比中间部分滞后,因而导致塑料熔体的外围流向靠近主流道的型腔,而塑料熔体的中间部分流向远离主流道的型腔,型腔的填充不是同时进行。物料先进入远离主流道的型腔,产生一定的压强,后面的物料因靠近主流道的型腔压强小,所以都进入靠近主流道的型腔,当远离主流道的型腔和靠近主流道的型腔压强一样大小时,远离主流道的型腔浇口已开始冻结了,从而阻止了后面物料的进入。
思考:如果我们可以改变塑料熔体在分流道中分层,改變熔体的流动方向,令熔体经过一段特别设计的流道后再均匀流给各个型腔,那么上面的情况就可解决了。
2.流道改进
在分流道交接处加工出一定尺寸的凹坑,如图2所示,起到了熔体汇合的作用。熔体汇合后再次均匀分配进入各个型腔,从而解决了上述问题。
三、生产实例
图3所示为用于复印机上的一个配件,名称轴承球,材料POM,关键尺寸为内孔φ6,上偏差为+0.048,下偏差为0;外孔φ10上偏差为-0.025,下偏差为-0.083,单位均为mm。采用注射成型,一模八腔。
按照传统浇注系统生产,会有以下结果,如图4所示。
图4 传统浇注系统的产品示意图
由于采用的是传统的流道平衡(H形排列),故只有靠近主流道的型腔能填充满物料,而远离主流道的型腔物料填充不完全。
塑料的成型收缩Sj=(c–b)/b×100% (1)
式中 Sj——计算收缩率;
c——模腔在室温时的尺寸(mm);
b——制品在室温时的尺寸(mm)。
当Sj已知时,利用公式(1)即可计算出生产出来的制品尺寸,即b=c/(1+Sj) (2)
由公式(2)可知,塑料的收缩率Sj越大,制品脱模后收缩越大,尺寸变得越小,而当填充型腔时未能填满型腔,则制品脱模后尺寸收缩得更小,成为废品。而材料POM的收缩率大,介于1.2%到3.0%之间。所以远离主流道的产品无法正确成型。
在原有分流道分岔处加挖一个R5,H10的凹坑,如图5、图6所示。
用此改进后的浇注系统生产,物料进入分流道后,仍会因摩擦而造成内外温度不一致,流动速度不一致,但是经过分流道凹坑后,全部物料再次融合后再次分配给次分流道,这时物料的温度速度都一致,从而确保了物料进入每个型腔的时间都一致,保证了每个型腔同时成型产品。
加工方法:
第一种方法:直接采用φ5的球头铣刀沿着分流道中心线加工出分流道和分流道凹坑。这时刀具的精度就决定了分流道的加工精度,稳定性相对较差。
第二种方法:采用数铣方法,利用相关软件对分流道形状进行编程,采用Ø4的球头铣刀加工,这时分流道的加工精度由程序决定,稳定性相对较好。
(作者单位:广东省机械技师学院)