淺談塑料模具流道設(shè)計(jì)

丘志鐘

摘要：塑料模具是塑料加工工業(yè)中與塑料成型機(jī)配套可以對塑料制品進(jìn)行完整構(gòu)型和精確尺寸的工具，塑料品種和加工方法比較多，塑料成型機(jī)與塑料制品的結(jié)構(gòu)多種多樣，塑料模具的結(jié)構(gòu)和種類也具有很多種。塑料模具的結(jié)構(gòu)對材料的成形能力和成形品質(zhì)具有很大的影響，所以在設(shè)計(jì)模具時(shí)需要將流道設(shè)計(jì)作為重要事項(xiàng)處理。本文研究的主要內(nèi)容是流道系統(tǒng)的組成和塑料模的流道設(shè)計(jì)。

關(guān)鍵詞：塑料模；流道系統(tǒng)；流道設(shè)計(jì)

隨著我國工業(yè)的發(fā)展，塑料在電子、電器中的應(yīng)用日益廣泛，發(fā)展方向逐漸趨向以塑代木和以塑代鋼。塑料的主要裝備就是模具，它的功能是塑造塑料成型，是塑料工藝品更新的重要生產(chǎn)手段。對塑料模具成型的流道進(jìn)行設(shè)計(jì)，合理布置型腔，分析主流道系統(tǒng)的構(gòu)成，能夠有效提高模具成型質(zhì)量。

一、塑料模具流道設(shè)計(jì)的基本原則

在塑料模具流道設(shè)計(jì)中采用基本原則涉及多方面的內(nèi)容，從模具主流道襯套與自射出機(jī)射嘴的接觸部分算起一直到分流道為主的流道都是設(shè)計(jì)內(nèi)容。分流道也稱分澆道，在塑料模具的設(shè)計(jì)中將其氛分為第一分流道和第二分流道，分流道是主流道與澆口間的過渡區(qū)域，能夠使熔融的塑料流向獲得平緩轉(zhuǎn)換。在分流道與型腔中的狹小通口是澆口，能夠利用緊縮流動面使塑料達(dá)到加速的效果，可以防止塑料回流，避免塑料成品出現(xiàn)變形或者凹陷。在設(shè)計(jì)塑料流道的過程中需要考慮到以下幾點(diǎn)：

（一）型腔布置

在布置型腔時(shí)盡量使用平衡式布置，型腔的布置需要與澆口開設(shè)位置對稱，可以防止模具出現(xiàn)受力不均產(chǎn)生偏載和熔融塑料溢出的情況。型腔布置盡可能緊湊，要縮小模具尺寸，能夠順利引導(dǎo)熔融塑料填充型腔，順利排氣。應(yīng)注意流道的截面積要大、流程要短、熱量損耗和壓力降越小越好，在流道加工中應(yīng)該保證表面的粗糙度?？梢允褂枚帱c(diǎn)進(jìn)澆的方式降低壓力降與所需注射壓力，不過這種方式容易產(chǎn)生熔接痕[1]。

（二）流道平衡

一模多穴填充時(shí)，應(yīng)該考慮到流道的平衡問題，盡量使熔融塑料能夠同時(shí)填充完一個型腔，保證各個型腔的塑料成型品質(zhì)一致。分流道使用自然平衡式的布置方式，在無法保證自然平衡時(shí)采用人工平衡法對流道進(jìn)行平衡。

（三）廢料

在塑料流道設(shè)計(jì)中在不影響流動和壓力損耗的前提下，工作人員可以減小流道體積或者流道的截面積，這樣能夠有效節(jié)省材料，減少廢料的產(chǎn)生和回收費(fèi)用。流道截面尺寸應(yīng)該是漸變的，不應(yīng)急劇變大或者縮小，遵守物料流動行為。提高生產(chǎn)效率，縮短成形周期，能夠提高塑料制造廠家的經(jīng)濟(jì)效益。

（四）排氣

引導(dǎo)塑料填滿型腔，能夠使型腔內(nèi)的空氣順利逃逸，避免產(chǎn)生包封燒焦的問題?？紤]到成型產(chǎn)品的質(zhì)量，應(yīng)該避免出現(xiàn)短射、毛邊、流痕和殘余應(yīng)力，還要避免出現(xiàn)曲變形的問題，保證不會影響到塑料件的外觀[2]。

二、流道系統(tǒng)的構(gòu)成

（一）主流道

主流道是連接機(jī)臺噴嘴至分流道入口處之一的通道，熔融塑料在進(jìn)入模具型腔時(shí)會最先經(jīng)過主流道，主流道的尺寸與大小會影響塑料流速和充模時(shí)間的長短。主流道太大會增加冷卻時(shí)間，造成收回的冷料過多，容易在塑料成品中產(chǎn)生氣泡；主流道太小會增加熱量損失，降低流動性，成型困難。在一般情況下，會將主流道制造成單獨(dú)的澆口套，直接鑲在定模板上，一些小型的模具可以直接在定模板上開設(shè)主流道，不使用澆口套[3]。

（二）分流道

在多模腔和多澆口塑料模具中有一段連接主流道和澆口的通道，澆口對熔融塑料具流入型腔具有控制作用，能夠在注射壓力撤銷后封閉型腔，保證型腔內(nèi)沒有冷卻凝固的塑料不會倒流。一般會在主流道的末端或分流道末端開設(shè)冷料穴。

三、流道設(shè)計(jì)計(jì)算

（一）型腔數(shù)量

在設(shè)立塑料模具流道時(shí)考慮到型腔的數(shù)量，型腔數(shù)量取決于成品原料的品質(zhì)、塑料件的幾何結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、尺寸精度要求、批量大小、保養(yǎng)和維修難易度以及成型制造工藝性等因素，通過對多方面因素的考慮，計(jì)算得出型腔的數(shù)量。型腔數(shù)量的計(jì)算公式如下：

型腔數(shù)目=L×k×tc/tm

L每批次產(chǎn)品的數(shù)量；tm單位產(chǎn)量需要的時(shí)間；tc一模生產(chǎn)周期；K淘汰因子。

1.注塑量

注塑模具型腔能、不能充滿與注射機(jī)的最大注射量有關(guān)，在設(shè)計(jì)模具型腔的時(shí)候需要考慮到注射機(jī)的最大注射量范圍，注射機(jī)的最大注射量要大于塑件的體積，注射量需要滿足塑件的要求。一般常見的注射公式是：

NM1+M2=<80%M

M表示注射機(jī)允許的最大注射量；M1是大個塑件的質(zhì)量或者體積；M2是澆筑系統(tǒng)的所需塑料質(zhì)量[4]。

2.塑化能力

注射機(jī)的塑化能力會影響型腔的數(shù)目，根據(jù)注射機(jī)的塑化能力計(jì)算型腔的公式如下：

P/（X×W）

P注射機(jī)塑化能力；X每分鐘的注塑次數(shù)；W塑件重量。

（二）型腔布置

確定了型腔數(shù)目之后，需要對型腔的布局進(jìn)行研究，考慮各個型腔到主流道的位置要求，在主流道到各個型腔之間的額距離需要設(shè)計(jì)的短，減少凝料量。確保熔料進(jìn)入各個型腔后的溫度保持一致，使將塑件內(nèi)應(yīng)力相近。在允許的情況下，使各個型腔間的距離盡可能大，方便頂桿與冷卻水道。型腔在注射時(shí)承受的反作用力應(yīng)該作用在模板中心，這樣可以與機(jī)筒中心對應(yīng)，保證應(yīng)力的平衡。模具中型腔的排列方式可以按照平衡分為平衡式和平衡非式，在塑料模具的型腔選擇中盡量采用平衡式布置。

（三）流道尺寸計(jì)算

流道長度與直徑大小會影響熔融物料的流動阻力，流動阻力越大填充型腔時(shí)受到的壓力降就越大。流道直徑的增加會降低流動阻力，也會增加原材料的用量，放慢冷卻速度[5]。所以在設(shè)計(jì)流道尺寸時(shí)需要使用模流分析合理的調(diào)整流道直徑。初期估算的流道直徑公式為：

D=W1/2×L1/4/3.7

D是流道直徑（mm）；W是塑件重量（g）；L是流道長度（mm）。

（四）流道截面選擇

常見流道截面有改良梯形流道截面、圓形流道、梯形流道截面、半圓形流道截面和長方形流道。在設(shè)計(jì)流道截面的過程中需要減少流道內(nèi)的溶體壓力損失，擴(kuò)大流道截面面積大。如果需要減少熱量損失，就需要縮小流道截面面積。流道的效率可以用流道截面面積與流道截面周長的比值表示，圓形流道能夠獲得最大的流道效率，將壓力降和熱損失降低到最小，不過圓形流道的動定模板需要進(jìn)行加工，成本比較高，所以在合模時(shí)需要對齊動定模的流道，提高加工精度。

結(jié)語

在設(shè)計(jì)塑料模具的流道時(shí)需要綜合考慮多方面的因素，熔融塑料的流速與溫度、型腔的體積與流道截面積等都會影響流道設(shè)計(jì)方案的準(zhǔn)確性。塑料在成型過程中具有流動性和形變的特點(diǎn)，熔融塑料具有一定的收縮性，在填充型腔時(shí)如果控制不好壓力降容易造成塑料回流或者變形，影響產(chǎn)品質(zhì)量與外觀。本文通過對各種影響因素進(jìn)行計(jì)算和控制，能夠在設(shè)計(jì)塑料模流道的過程中隨時(shí)修改設(shè)計(jì)方案，保證方案的可行性。

參考文獻(xiàn)：

[1]吳維明.塑料模流道設(shè)計(jì)[J].科技風(fēng)，2015，（17）：19.

[2]胡海明.塑料模具斜主流道的設(shè)計(jì)[J].塑料工業(yè)，2013，27（6）：20-21

[3]張偉，張海波.塑料模具澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)淺析[J].機(jī)電信息，2012，（18）：177-179