7.1 澆注系統介紹

澆注系統是指從注塑機噴嘴進入模具開始，到型腔入口為止的那一段流道，它的作用是將塑料熔體順利地充滿型腔，以獲得外形輪廓清晰、內在質量優良的塑料產品。

澆注系統可分為普通澆注系統（冷流道）和熱流道凝料澆注系統（包括絕熱式流道、加熱式流道）。

多型腔模具的普通澆注系統由主流道、分流道、澆口、冷料井幾部分組成，圖7-1所示為普通澆注系統示意圖。對于單型腔模具有時可省去分流道和冷料井，簡單的只有一個主流道和塑件相連接，這段流道又稱主流道澆口。

澆注系統各部分的作用如下。

①主流道：引料入模，將熔料引入模具的分型面；

②分流道：將來自主流道的熔料進行分流、轉向，引導各型腔或型腔的各部分；

③澆口：熔料由分流道流入型腔的通道；

④冷料井：容納兩次注射間歇中噴嘴頭部的冷料。

澆注系統的設計要求如下。

①物料通過澆注系統時，壓力損失要??；

②熱量損失要??；

③便于模具的加工、脫模及清除凝料；

④在塑件上產生的工藝缺陷要少；

⑤物料的使用量要少。

7.1.1 澆口的設計

澆口是流道與塑件的連接部分，故要求留跡要小，其作用有三個：第一，使分流道輸送來的熔料在進入型腔時產生加速度，從而快速充滿型腔；第二，成型后澆口處塑料首先冷凝，以封閉型腔，防止熔料產生倒流，避免型腔壓力下降過快，以致在塑件上出現縮孔和凹陷；第三，成型后便于使澆注系統與塑件分離，因此，它的形狀和尺寸確定直接影響熔料的流動狀態、充模情況、塑件質量。若澆口截面尺寸過小，則熔料通過時會產生很大的剪切作用，使那些對剪切作用敏感的塑料出現溫升現象，對熱敏性塑料又易產生燒焦熔料，而且壓力損失大，熔體充模困難。反之，澆口截面尺寸過大，則使型腔排氣困難，甚至影響成型周期。

1. 澆口的設置方法

（1）設置澆口以達到平衡充填

圖7-2所示為澆口設置的平衡填充情況。圖7-2（a）所示為平衡填充，塑料熔體沿著一個方向流動，可能會由于保壓引起體積變化。圖7-2（b）所示為部分平衡填充，塑料熔體沿著輻射方向流動，可能會由于取向造成翹曲。圖7-2（c）所示為另一種部分平衡填充，塑料熔體沿著輻射方向流動，在熔體匯合點末端會產生較寬大的熔接痕。圖7-2（d）所示為不平衡填充，會提前產生熔接痕，塑件分為三部分，中間部分過分填充。

（2）澆口應位于較厚區域

澆口設置在塑件截面較厚的區域，有利于流動和補料，并且會降低填充壓力，如圖7-3所示。

（3）放置澆口以達到單向充填

單一澆口的塑料熔體的流動是單向的，如圖7-4所示。保持熔體分子的單向性會降低塑件的變形量，長而狹窄的塑件最好選用這種類型的澆口，可能存在的缺點是會造成保壓不均及填充時需要較高的壓力。

（4）增加澆口數目以減少壓力

當塑件較長時，流動長度變長會使得填充壓力變高，增加澆口數目可以縮短流動長度，從而降低填充壓力，如圖7-5所示。

在塑件中心單一澆口有時會達不到最好的平衡，適當地增加澆口數目將更好地平衡并且可降低中心肋板過保壓現象，如圖7-6所示。

2. 澆口的類型

常見的澆口形式有下述幾種：側澆口、扇形澆口、盤形澆口、環形澆口、平縫式澆口、潛伏式澆口、香蕉形澆口、點澆口、護耳式澆口、直接澆口、輪輻澆口、爪形澆口等。

（1）側澆口（邊緣澆口）

側澆口如圖7-7所示，該澆口相對于分流道來說斷面尺寸較小，屬于小澆口的一種，是澆口中使用最多的一種。側澆口一般開在分型面上，從塑件邊緣進料。邊緣澆口具有矩形或者接近矩形的斷面形狀，可以通過改變其厚度和寬度來調整充模時的剪切速率和澆口封閉時間，其優點是澆口易于機械加工，易保證加工精度，而且試模時澆口的尺寸容易修整，適用于各種塑料品種。

（2）扇形澆口

扇形澆口如圖7-8所示，常用來成型寬度較大的薄片狀產品，澆口由魚尾形過渡部分和澆口臺階組成，過渡部分沿進料方向逐漸變寬，厚度逐漸變薄，并在澆口處迅速減至最薄。扇形澆口使塑料熔體在橫向得到均勻分配，可降低塑件的內應力，減少塑件變形，能有效地消除澆口附近的缺陷，但是其澆口的去除較困難，工作量大，且沿塑件的側壁有較長的剪切痕，有損塑件美觀。模型由薄殼和柱體單元組成。

（3）盤形澆口和環形澆口

盤形澆口如圖7-9所示，環形澆口如圖7-10所示。沿塑件內圓周進料點稱為盤形澆口，沿外圓周進料點稱為環形澆口。主要用于圓筒形塑件或中間帶有孔的塑件，可使進料均勻，在整個圓周上取得大致相同的流速，空氣也容易順序排出，同時無熔接痕。但是它除去澆口較為困難，并在塑件的圓周上留下明顯的澆口痕跡。模型由薄殼單元組成。

（4）平縫式澆口（又稱薄片澆口、膜狀澆口）

平縫式澆口如圖7-11所示，用于大面積的扁平塑件。平縫式澆口的分流道與型腔的側邊平行，又稱平行流道。熔體進入模具后，先在平行流道內得到均勻分配，再以較低的線速度呈平行流動，均勻進入型腔，因此，塑件內應力小，變形也小。但是它成型后去除澆口的工作量大，沿塑件一側有較長剪切痕，有損塑件美觀。模型由薄殼和柱體單元組成。

（5）潛伏式澆口

潛伏式澆口如圖7-12所示。潛伏式澆口又稱隧道式澆口、剪切澆口，潛伏式澆口是由點澆口演變而來。它的進料澆口一般都在塑件的內表面或隱蔽處，因此，不影響塑件外觀。它可在模具打開時，或在脫模的瞬間，借助一個特殊的刃口，使澆口從成型面上切斷。但是由于澆口潛伏于分型面下面，沿斜向進入型腔，會使加工帶來一定困難。潛伏式澆口特別適用于從一側進料的塑件加工。對于強韌的塑料，潛伏式澆口是不適宜的。

（6）香蕉形澆口

香蕉形澆口如圖7-13所示。香蕉形澆口是一種特殊的圓弧形彎曲的潛伏式澆口，可在扁平塑件的內側進料，效果很好，但是加工較為困難。

（7）點澆口

點澆口如圖7-14所示。點澆口是一種尺寸很小的澆口。物料通過點澆口時有很高的剪切速率，這對降低假塑性熔體的表觀黏度有好處，熔體的黏度在高速剪切力場中減小后，將在一段時間內繼續保持該黏度進入型腔，盡管這時型腔中的剪切速率已經降低。同時熔體通過小澆口時還有摩擦生熱提高料溫的作用，使黏度進一步降低。點澆口適用于表觀黏度對剪切速率敏感的塑料熔體和黏度較低的塑料熔體。點澆口在開模時容易實現自動切斷，在塑件上殘留澆口痕跡很小，故被廣泛使用。

（8）護耳式澆口

護耳式澆口如圖7-15所示。護耳式澆口在型腔側面開設耳槽，當熔體通過澆口進入護耳時，由于澆口與護耳呈90°角，使得熔體沖擊在護耳的對面壁，降低了流速，改變了方向，從而平穩地進入型腔。因澆口離型腔較遠，所以，澆口處的殘余應力不會影響塑件，塑件的內應力較小。這種澆口特別適用于流動性不好的塑料，如PC、PMMA、HPVC等，但這種澆口的去除比較困難，且遺留痕跡較大。

（9）直接澆口

直接澆口如圖7-16所示。在單型腔模具中，熔體可直接進入型腔，因而壓力損失很小，進料速度快，成型較容易，適應性強。模具結構簡單，保壓補縮作用強。但澆口去除困難，澆口痕跡明顯，易產生較大內應力，易產生氣孔和縮孔。這種澆口特別適合大型塑件、厚壁塑件或流動性不好的塑料品種的成型。

（10）輪輻澆口

輪輻澆口如圖7-17所示。這種澆口設在分隔開來的幾段圓弧上，因此，進料較均勻。與圓環形澆口相比，澆口的去除較容易，浪費材料少，這種結構在型芯的上部定位，從而增加了型芯的穩定性。但是這種塑件上有幾條熔接痕，對塑件的外觀和強度有一定影響。這種澆口適用于圓筒形塑件和中間帶孔的塑件。

（11）爪形澆口

爪形澆口如圖7-18所示。這種澆口是輪輻式澆口的一種演變，它沿圓周的幾個點進料，其分流道與爪口不在一個平面內，型芯的頂端伸入定模中，起定位作用，保證了塑件內孔與外圓的同軸度要求，但是其塑件上有幾條拼合縫，影響了塑件的強度。這種澆口適用于管狀塑件，特別是內孔較小或同軸度要求高的塑件。

7.1.2 分流道的設計

1. 多型腔模中型腔和分流道的設計原則

①盡可能使塑料熔體從主流道到各澆口的距離相等；

②有足夠的空間排布冷卻系統等，并有足夠截面積承受注射壓力；

③在滿足以上要求的情況下盡量縮短流道長度、降低澆注系統凝料質量；

④使型腔壓力中心盡可能與注塑機的中心重合。

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，有三種常見的布置方式。

①標準流道系統（Standard）或魚骨形（Herringbone），如圖7-19所示。這種布置的特點是從主流道至各個型腔的分流道的長度不盡相同，為了使各個型腔能同時均衡進料，各個型腔的澆口尺寸不能相同，應相應進行變化。

②H形流道系統（H-bridge）或分枝形（Branching），如圖7-20所示。這種布置要求從主流道至各個型腔的分流道形狀、長度和截面尺寸都必須對應相等，使各個型腔的熱平衡和塑料流動達到平衡，因此，各個型腔的澆口尺寸應當相同，使各型腔能同時均衡地進料。

③輻射流道系統（Radial）或星形（Star），如圖7-21所示。這種布置的特點與H形流道系統相同。

3. 分流道截面形狀設計

分流道可以分為多種不同的截面形狀，如圖7-22所示。通常建議采用前三種流道截面設計，即圓形、梯形、U形流道。就最大的體積與表面積比值而言，圓形流道最佳，也具有最小的壓力降和熱損失，然而，卻必須在兩側模板都進行加工，模具加工成本通常較昂貴，而且合模時兩側的半圓也必須對齊。相對地，梯形流道只在凹模側加工，其效能也很好，梯形流道通常應用于三板模，因為三板模如果采用圓形流道時，可能無法順利脫模，而且模具可能在分型面造成圓形流道與模板滑動件之間的干涉。

7.1.3 澆注系統的建模

澆注系統與塑件的網格模型不同，全部是由線型柱體單元組成的，其創建一般有兩種方式：直接利用澆注系統創建向導來創建和手動創建。其中，利用澆注系統創建向導來創建澆注系統要求澆注系統形狀尺寸比較簡單，并且必須先設置該塑件的注射點位置，才能使用這個創建向導。