模具设计中浇注系统的基本原理及设计基本原则

基督山伯爵

模具设计中浇注系统的基本原理及设计基本原则

基本原理
普通的流道系统(Runner System)也称作浇道系统或是浇注系统，是熔融塑料自射出机射嘴(Nozzle)到模穴的必经通道。流道系统包括主流道(Primary Runner)、分流道(Sub-Runner)以及浇口(Gate)。下图显示了典型的流道系统组成。


●主流道：也称作主浇道、注道(Sprue)或竖浇道，是指自射出机射嘴与模具主流道衬套接触的部分起算，至分流道为止的流道。此部分是熔融塑料进入模具后最先流经的部分。
●分流道：也称作分浇道或次浇道，随模具设计可再区分为第一分流道(First Runner)以及第二分流道(Secondary Runner)。分流道是主流道及浇口间的过渡区域，能使熔融塑料的流向获得平缓转换；对于多模穴模具同时具有均匀分配塑料到各模穴的功能。
●浇　口：也称为进料口。是分流道和模穴间的狭小通口，也是最为短小肉薄的部分。作用在于利用紧缩流动面而使塑料达到加速的效果，高剪切率可使塑料流动性良好(由于塑料的切变致稀特性);黏滞加热的升温效果也有提昇料温降低黏度的作用。在成型完毕后浇口最先固化封口，有防止塑料回流以及避免模穴压力下降过快使成型品产生收缩凹陷的功能。成型后则方便剪除以分离流道系统及塑件。
●冷料井：也称作冷料穴。目的在于储存补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质或堵塞浇口，冷料井通常设置在主流道末端，当分流道长度较长时，在末端也应开设冷料井。
　
设计基本原则
模穴佈置(Cavity Layout)的考虑
●尽量採用平衡式佈置(Balances Layout )。
●模穴佈置与浇口开设力求对称，以防止模具受力不均产生偏载而发生撑模溢料的问题。
●模穴佈置儘可能紧凑以缩小模具尺寸。

流动导引的考虑
●能顺利地引导熔融塑料填满模穴，不产生涡流，且能顺利排气。
●尽量避免塑料熔胶正面衝击直径较小的型芯和金属嵌件，以防止型芯位移(Core Shift)或变形。
　
热量散失及压力降的考虑
●热量损耗及压力降越小越好。
●流程要短。
●流道截面积要够大。
●尽量避免流道弯折及突然改变流向(以圆弧角改变方向)。
●流道加工时表面粗糙度要低。
●多点进浇可以降低压力降及所需射压，但会有缝合线问题。
　
流动平衡的考虑
●一模多穴(Multi-Cavity)充填时，流道要平衡，尽量使塑料同时填满每一个模穴，以保证各模穴成型品的品质一致性。
●分流道尽量採用自然平衡式的佈置方式(Naturally-Balanced Layout)。
●无法自然平衡时採用人工平衡法平衡流道。
　
废料的考虑
●在可顺利充填同时不影响流动及压力损耗的前提下，减小流道体积(长度或截面积大小)以减少流道废料产生及回收费用。
　
冷料的考虑
●在流道系统上设计适当的冷料井(Cold Slug Well)、溢料槽以补集充填初始阶段较冷的塑料波前，防止冷料直接进入模穴影响充填品质。
　
排气的考虑
●应顺利导引塑料填满模穴，并使模穴内空气得以顺利逃逸，以避免包封烧焦的问题。

成形品品质的考虑
●避免发生短射、毛边、包封、缝合线、流痕、喷流、残馀应力、翘曲变形、模仁偏移等问题。
●流道系统流程较长或是多点进浇(Multiple Gating)时，由于流动不平衡、保压不足或是不均匀收缩所导致的成品翘曲变形问题应加以防止。
●产品外观性质良好，去除修整浇口方便，浇口痕(Gate Mark)无损于塑件外观以及应用。

生产效率的考虑
●尽可能减少所需的后加工，使成形週期缩短，提高生产效率。

顶出点的考虑
●需考虑适当的顶出位置以避免成形品脱模变形。

使用塑料的考虑
●黏度较高或L/t比较短的塑料避免使用过长或过小尺寸的流道。