7.1 浇注系统介绍

浇注系统是指从注塑机喷嘴进入模具开始，到型腔入口为止的那一段流道，它的作用是将塑料熔体顺利地充满型腔，以获得外形轮廓清晰、内在质量优良的塑料产品。

浇注系统可分为普通浇注系统（冷流道）和热流道凝料浇注系统（包括绝热式流道、加热式流道）。

多型腔模具的普通浇注系统由主流道、分流道、浇口、冷料井几部分组成，图7-1所示为普通浇注系统示意图。对于单型腔模具有时可省去分流道和冷料井，简单的只有一个主流道和塑件相连接，这段流道又称主流道浇口。

浇注系统各部分的作用如下。

①主流道：引料入模，将熔料引入模具的分型面；

②分流道：将来自主流道的熔料进行分流、转向，引导各型腔或型腔的各部分；

③浇口：熔料由分流道流入型腔的通道；

④冷料井：容纳两次注射间歇中喷嘴头部的冷料。

浇注系统的设计要求如下。

①物料通过浇注系统时，压力损失要小；

②热量损失要小；

③便于模具的加工、脱模及清除凝料；

④在塑件上产生的工艺缺陷要少；

⑤物料的使用量要少。

7.1.1 浇口的设计

浇口是流道与塑件的连接部分，故要求留迹要小，其作用有三个：第一，使分流道输送来的熔料在进入型腔时产生加速度，从而快速充满型腔；第二，成型后浇口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止熔料产生倒流，避免型腔压力下降过快，以致在塑件上出现缩孔和凹陷；第三，成型后便于使浇注系统与塑件分离，因此，它的形状和尺寸确定直接影响熔料的流动状态、充模情况、塑件质量。若浇口截面尺寸过小，则熔料通过时会产生很大的剪切作用，使那些对剪切作用敏感的塑料出现温升现象，对热敏性塑料又易产生烧焦熔料，而且压力损失大，熔体充模困难。反之，浇口截面尺寸过大，则使型腔排气困难，甚至影响成型周期。

1. 浇口的设置方法

（1）设置浇口以达到平衡充填

图7-2所示为浇口设置的平衡填充情况。图7-2（a）所示为平衡填充，塑料熔体沿着一个方向流动，可能会由于保压引起体积变化。图7-2（b）所示为部分平衡填充，塑料熔体沿着辐射方向流动，可能会由于取向造成翘曲。图7-2（c）所示为另一种部分平衡填充，塑料熔体沿着辐射方向流动，在熔体汇合点末端会产生较宽大的熔接痕。图7-2（d）所示为不平衡填充，会提前产生熔接痕，塑件分为三部分，中间部分过分填充。

（2）浇口应位于较厚区域

浇口设置在塑件截面较厚的区域，有利于流动和补料，并且会降低填充压力，如图7-3所示。

（3）放置浇口以达到单向充填

单一浇口的塑料熔体的流动是单向的，如图7-4所示。保持熔体分子的单向性会降低塑件的变形量，长而狭窄的塑件最好选用这种类型的浇口，可能存在的缺点是会造成保压不均及填充时需要较高的压力。

（4）增加浇口数目以减少压力

当塑件较长时，流动长度变长会使得填充压力变高，增加浇口数目可以缩短流动长度，从而降低填充压力，如图7-5所示。

在塑件中心单一浇口有时会达不到最好的平衡，适当地增加浇口数目将更好地平衡并且可降低中心肋板过保压现象，如图7-6所示。

2. 浇口的类型

常见的浇口形式有下述几种：侧浇口、扇形浇口、盘形浇口、环形浇口、平缝式浇口、潜伏式浇口、香蕉形浇口、点浇口、护耳式浇口、直接浇口、轮辐浇口、爪形浇口等。

（1）侧浇口（边缘浇口）

侧浇口如图7-7所示，该浇口相对于分流道来说断面尺寸较小，属于小浇口的一种，是浇口中使用最多的一种。侧浇口一般开在分型面上，从塑件边缘进料。边缘浇口具有矩形或者接近矩形的断面形状，可以通过改变其厚度和宽度来调整充模时的剪切速率和浇口封闭时间，其优点是浇口易于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适用于各种塑料品种。

（2）扇形浇口

扇形浇口如图7-8所示，常用来成型宽度较大的薄片状产品，浇口由鱼尾形过渡部分和浇口台阶组成，过渡部分沿进料方向逐渐变宽，厚度逐渐变薄，并在浇口处迅速减至最薄。扇形浇口使塑料熔体在横向得到均匀分配，可降低塑件的内应力，减少塑件变形，能有效地消除浇口附近的缺陷，但是其浇口的去除较困难，工作量大，且沿塑件的侧壁有较长的剪切痕，有损塑件美观。模型由薄壳和柱体单元组成。

（3）盘形浇口和环形浇口

盘形浇口如图7-9所示，环形浇口如图7-10所示。沿塑件内圆周进料点称为盘形浇口，沿外圆周进料点称为环形浇口。主要用于圆筒形塑件或中间带有孔的塑件，可使进料均匀，在整个圆周上取得大致相同的流速，空气也容易顺序排出，同时无熔接痕。但是它除去浇口较为困难，并在塑件的圆周上留下明显的浇口痕迹。模型由薄壳单元组成。

（4）平缝式浇口（又称薄片浇口、膜状浇口）

平缝式浇口如图7-11所示，用于大面积的扁平塑件。平缝式浇口的分流道与型腔的侧边平行，又称平行流道。熔体进入模具后，先在平行流道内得到均匀分配，再以较低的线速度呈平行流动，均匀进入型腔，因此，塑件内应力小，变形也小。但是它成型后去除浇口的工作量大，沿塑件一侧有较长剪切痕，有损塑件美观。模型由薄壳和柱体单元组成。

（5）潜伏式浇口

潜伏式浇口如图7-12所示。潜伏式浇口又称隧道式浇口、剪切浇口，潜伏式浇口是由点浇口演变而来。它的进料浇口一般都在塑件的内表面或隐蔽处，因此，不影响塑件外观。它可在模具打开时，或在脱模的瞬间，借助一个特殊的刃口，使浇口从成型面上切断。但是由于浇口潜伏于分型面下面，沿斜向进入型腔，会使加工带来一定困难。潜伏式浇口特别适用于从一侧进料的塑件加工。对于强韧的塑料，潜伏式浇口是不适宜的。

（6）香蕉形浇口

香蕉形浇口如图7-13所示。香蕉形浇口是一种特殊的圆弧形弯曲的潜伏式浇口，可在扁平塑件的内侧进料，效果很好，但是加工较为困难。

（7）点浇口

点浇口如图7-14所示。点浇口是一种尺寸很小的浇口。物料通过点浇口时有很高的剪切速率，这对降低假塑性熔体的表观黏度有好处，熔体的黏度在高速剪切力场中减小后，将在一段时间内继续保持该黏度进入型腔，尽管这时型腔中的剪切速率已经降低。同时熔体通过小浇口时还有摩擦生热提高料温的作用，使黏度进一步降低。点浇口适用于表观黏度对剪切速率敏感的塑料熔体和黏度较低的塑料熔体。点浇口在开模时容易实现自动切断，在塑件上残留浇口痕迹很小，故被广泛使用。

（8）护耳式浇口

护耳式浇口如图7-15所示。护耳式浇口在型腔侧面开设耳槽，当熔体通过浇口进入护耳时，由于浇口与护耳呈90°角，使得熔体冲击在护耳的对面壁，降低了流速，改变了方向，从而平稳地进入型腔。因浇口离型腔较远，所以，浇口处的残余应力不会影响塑件，塑件的内应力较小。这种浇口特别适用于流动性不好的塑料，如PC、PMMA、HPVC等，但这种浇口的去除比较困难，且遗留痕迹较大。

（9）直接浇口

直接浇口如图7-16所示。在单型腔模具中，熔体可直接进入型腔，因而压力损失很小，进料速度快，成型较容易，适应性强。模具结构简单，保压补缩作用强。但浇口去除困难，浇口痕迹明显，易产生较大内应力，易产生气孔和缩孔。这种浇口特别适合大型塑件、厚壁塑件或流动性不好的塑料品种的成型。

（10）轮辐浇口

轮辐浇口如图7-17所示。这种浇口设在分隔开来的几段圆弧上，因此，进料较均匀。与圆环形浇口相比，浇口的去除较容易，浪费材料少，这种结构在型芯的上部定位，从而增加了型芯的稳定性。但是这种塑件上有几条熔接痕，对塑件的外观和强度有一定影响。这种浇口适用于圆筒形塑件和中间带孔的塑件。

（11）爪形浇口

爪形浇口如图7-18所示。这种浇口是轮辐式浇口的一种演变，它沿圆周的几个点进料，其分流道与爪口不在一个平面内，型芯的顶端伸入定模中，起定位作用，保证了塑件内孔与外圆的同轴度要求，但是其塑件上有几条拼合缝，影响了塑件的强度。这种浇口适用于管状塑件，特别是内孔较小或同轴度要求高的塑件。

7.1.2 分流道的设计

1. 多型腔模中型腔和分流道的设计原则

①尽可能使塑料熔体从主流道到各浇口的距离相等；

②有足够的空间排布冷却系统等，并有足够截面积承受注射压力；

③在满足以上要求的情况下尽量缩短流道长度、降低浇注系统凝料质量；

④使型腔压力中心尽可能与注塑机的中心重合。

2. 多型腔模中型腔和分流道的布置

多型腔模中型腔和分流道的布置，有三种常见的布置方式。

①标准流道系统（Standard）或鱼骨形（Herringbone），如图7-19所示。这种布置的特点是从主流道至各个型腔的分流道的长度不尽相同，为了使各个型腔能同时均衡进料，各个型腔的浇口尺寸不能相同，应相应进行变化。

②H形流道系统（H-bridge）或分枝形（Branching），如图7-20所示。这种布置要求从主流道至各个型腔的分流道形状、长度和截面尺寸都必须对应相等，使各个型腔的热平衡和塑料流动达到平衡，因此，各个型腔的浇口尺寸应当相同，使各型腔能同时均衡地进料。

③辐射流道系统（Radial）或星形（Star），如图7-21所示。这种布置的特点与H形流道系统相同。

3. 分流道截面形状设计

分流道可以分为多种不同的截面形状，如图7-22所示。通常建议采用前三种流道截面设计，即圆形、梯形、U形流道。就最大的体积与表面积比值而言，圆形流道最佳，也具有最小的压力降和热损失，然而，却必须在两侧模板都进行加工，模具加工成本通常较昂贵，而且合模时两侧的半圆也必须对齐。相对地，梯形流道只在凹模侧加工，其效能也很好，梯形流道通常应用于三板模，因为三板模如果采用圆形流道时，可能无法顺利脱模，而且模具可能在分型面造成圆形流道与模板滑动件之间的干涉。

7.1.3 浇注系统的建模

浇注系统与塑件的网格模型不同，全部是由线型柱体单元组成的，其创建一般有两种方式：直接利用浇注系统创建向导来创建和手动创建。其中，利用浇注系统创建向导来创建浇注系统要求浇注系统形状尺寸比较简单，并且必须先设置该塑件的注射点位置，才能使用这个创建向导。