流道与浇口直径设计和热流道塑料熔料平衡传输

1、 内容简介 第一节第一节 热流道系统热流道系统的喷嘴和流道设计的喷嘴和流道设计 热流道系统的喷嘴和流道设计热流道系统的喷嘴和流道设计DRNH程序程序 第二节第二节 热流道热流道系统浇口设计系统浇口设计 热流道系统浇口设计热流道系统浇口设计DGH程序程序 第三节第三节 热流道热流道塑料熔料平衡传输塑料熔料平衡传输 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 热流道多喷嘴系统流道设计热流道多喷嘴系统流道设计DRH程序程序 2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 没有程序没有程序 第一节第一节 热流道系统热流道系统的喷嘴和流道设计的喷嘴和流道设计 较小的流道和喷嘴的传输截面积会使流道较小的流道和喷嘴

2、的传输截面积会使流道 中的压力损失增大。在一定的注射压力下，中的压力损失增大。在一定的注射压力下， 使注射到型腔的熔料因充模压力过低，而使注射到型腔的熔料因充模压力过低，而 达不到所需的充模速率。会影响制件质量，达不到所需的充模速率。会影响制件质量， 甚至使型腔不能充满。较大的截面面积将甚至使型腔不能充满。较大的截面面积将 会增加浇注系统用料和能量损耗，增加熔会增加浇注系统用料和能量损耗，增加熔 体塑料在高温流道和喷嘴中的渡过时间。体塑料在高温流道和喷嘴中的渡过时间。 热流道系统喷嘴和流道设计热流道系统喷嘴和流道设计DRNH （Design Runner and of Nozzle for H

3、ot Runner System）程序）程序 热流道系统的喷嘴内径计算和流道直径计 算。包括: 1.喷嘴内径计算包括单喷嘴和多喷嘴 2开放式和针阀式喷嘴内径或口径 3.分流道直径计算 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 流经喷嘴流道的流量流经喷嘴流道的流量q计算计算 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 充模时间充模时间t的确定的确定 在喷嘴口径的计算过程中，由用户输入模具型腔总体积在喷嘴口径的计算过程中，由用户输入模具型腔总体积V。 或者输入成型件的总质量，由密度换算成总体积或者输入成型件的总质量，由密度换算成总体积V。通过。通过 以下注射量和时间的关系计算出注射时间。该注射时间以下注射量和时间的关系计算

4、出注射时间。该注射时间t 是根据注射机螺杆的常规推进速率。即注射机具有中等注是根据注射机螺杆的常规推进速率。即注射机具有中等注 射速率时，相对应的注射充模时间。下表是注塑机常规注射速率时，相对应的注射充模时间。下表是注塑机常规注 塑速率下，对应的充模时间和公称注射量关系。塑速率下，对应的充模时间和公称注射量关系。 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 充模时间充模时间t的确定的确定 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 喷嘴流道内径喷嘴流道内径d计算式计算式 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 合理的剪切速率合理的剪切速率 大量的注射成型的实验和计算机模拟数据证明，浇注系统大量的注射成型的实验和计算机模拟数据证明，

5、浇注系统 各流程，从主流道、各分流道到喷嘴内径及浇口，存在合各流程，从主流道、各分流道到喷嘴内径及浇口，存在合 理的剪切速率的范围，见下表所示。而剪切速率主要与流理的剪切速率的范围，见下表所示。而剪切速率主要与流 道截面内的体积流量有关。因此，合理的剪切速率范围，道截面内的体积流量有关。因此，合理的剪切速率范围， 有利于降低黏度，减小沿程的压力损失，保证对成型型腔有利于降低黏度，减小沿程的压力损失，保证对成型型腔 成功充填。成功充填。 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 塑料材料的流动指数塑料材料的流动指数n ，可描述黏度对喷嘴内径和流道，可描述黏度对喷嘴内径和流道 直径的函数关系直径的函数关系 程

6、序提供了下表塑料熔体的表观稠度程序提供了下表塑料熔体的表观稠度K和流动指数和流动指数n ，供，供 查阅后输入。查阅后输入。 2.分流道直径分流道直径 3.针阀式喷嘴的环隙口径针阀式喷嘴的环隙口径 4.实例实例 4.实例实例解解 4.实例实例解解 第二节第二节 热流道热流道系统浇口设计系统浇口设计 1. 浇口形式的选择浇口形式的选择 2浇口直径的确定浇口直径的确定 1. 浇口形式的选择浇口形式的选择 结晶型塑料需温度较高结晶型塑料需温度较高 的浇口区，以保证对型的浇口区，以保证对型 腔中塑料补缩。应用有腔中塑料补缩。应用有 浇口套的完整喷嘴，见浇口套的完整喷嘴，见 图的图的a和和c所示。所示。

7、图的图的b和和d所示，喷嘴不所示，喷嘴不 带浇口，浇口在定模板带浇口，浇口在定模板 上。浇口附近又有冷却上。浇口附近又有冷却 水管。这种低温浇口区，水管。这种低温浇口区， 更适合无定形塑料。更适合无定形塑料。 2 浇口痕迹的影响浇口痕迹的影响 a)直接浇口的整体式喷直接浇口的整体式喷 嘴嘴 b)小浇口的整体式喷嘴小浇口的整体式喷嘴 c)顶针式的整体式喷嘴顶针式的整体式喷嘴 d)浇口在模板的顶针式浇口在模板的顶针式 喷嘴喷嘴 e) 浇口在模板的顶管浇口在模板的顶管 式喷嘴式喷嘴 f)有浇口的针阀式喷嘴有浇口的针阀式喷嘴 g) 浇口在模板的针阀浇口在模板的针阀 式喷嘴式喷嘴 2浇口直径的确定浇口直

8、径的确定 以塑料熔体流动性和注射量决定浇口直径以塑料熔体流动性和注射量决定浇口直径 -这种计算方法适用于大型的直浇口这种计算方法适用于大型的直浇口 2浇口直径的确定浇口直径的确定 以塑料熔体剪切速率和注塑量确定小型的顶针式浇口直径以塑料熔体剪切速率和注塑量确定小型的顶针式浇口直径 PSG Plastic Group GmbH公司以塑料熔体在浇口中合理公司以塑料熔体在浇口中合理 的剪切速率来决定直径。浇口直径计算式考虑到塑料熔体的剪切速率来决定直径。浇口直径计算式考虑到塑料熔体 的非牛顿性。的非牛顿性。 塑料熔体流动指数塑料熔体流动指数 n105 s-1 ； n0.25，剪切速率，剪切速率 =5

9、104 s-1 左右。左右。 3.实例实例 某某PC制品的质量为制品的质量为m =50g，PC密度密度=1.2g/cm3 4. 塑料流动性决定喷嘴的最大注射量塑料流动性决定喷嘴的最大注射量 第三节第三节 热流道热流道塑料熔料平衡传输塑料熔料平衡传输 在一模多腔的热流道注射模的流道板上，流在一模多腔的热流道注射模的流道板上，流 道的布置和截面尺寸的设计道的布置和截面尺寸的设计,必须实现注射必须实现注射 的塑料熔体对各型腔的平衡充模的塑料熔体对各型腔的平衡充模,以保证注以保证注 射制品的质量和精度的一致性。射制品的质量和精度的一致性。 热流道系统自然平衡的流道布置热流道系统自然平衡的流道布置 从主

10、流道喷嘴到各浇口喷嘴的流动距离相等。只要对称布置从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流动距离相等。只要对称布置 的对应分流道的圆截面的半径相同，就可以实现各浇口喷嘴的对应分流道的圆截面的半径相同，就可以实现各浇口喷嘴 的平衡浇注。的平衡浇注。 热流道系统流变平衡的流道布置热流道系统流变平衡的流道布置 不平衡的流道布置是从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流动距离不相同。不不平衡的流道布置是从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流动距离不相同。不 同的流程压力会造成各注射点的熔体充模压力的差异。但经流变平衡计同的流程压力会造成各注射点的熔体充模压力的差异。但经流变平衡计 算算,调节各分支流道的半径调节各分支流道的半径,也可以达

11、到各浇口喷嘴的平衡浇注。也可以达到各浇口喷嘴的平衡浇注。 讨论讨论:这两种平衡方法这两种平衡方法 自然平衡的流道布置自然平衡的流道布置-流道长，流道流程流道长，流道流程 中熔体的压力损失大，塑料熔体的加热时中熔体的压力损失大，塑料熔体的加热时 间长。流道板厚，结构复杂，加工困难。间长。流道板厚，结构复杂，加工困难。 流变平衡的流道布置流变平衡的流道布置-流道短，流道内含流道短，流道内含 熔料体积少。流道流程中熔体的压力损失熔料体积少。流道流程中熔体的压力损失 小。流道板体积小，结构简单。但需要掌小。流道板体积小，结构简单。但需要掌 握流变学设计计算平衡流道的方法。握流变学设计计算平衡流道的方法

12、。 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 注射点的布置方式，一类是注射点的布置方式，一类是2n个，即个，即2、4、8、16、32个数个数 的型腔对称的的型腔对称的H型等路径布置；另一类是型等路径布置；另一类是3的倍数，常用的倍数，常用3、 6、9、12、24个型腔的等路径布置。个型腔的等路径布置。 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 流道直径之间的关系流道直径之间的关系 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 计算第一分流道直径计算第一分流道直径 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 确定浇注系统尺寸之后，要对该系统内的压力损失进行确定浇注系统尺寸之后，要对该系统内的压力损失进

13、行 校核，使主流道、分流道、浇口各部分的压力损失之和在校核，使主流道、分流道、浇口各部分的压力损失之和在 3035MPa,也即也即30003500N/cm2范围内。范围内。 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 目标和原理目标和原理 过程过程-在熔料熔融的中间温度在熔料熔融的中间温度,以适中的螺杆推进以适中的螺杆推进 速率速率,计算注射熔料在流道中的剪切速率与剪切应计算注射熔料在流道中的剪切速率与剪切应 力力,预测表观粘度预测表观粘度,估算流道全程的压力降。估算流道全程的压力降。 目标目标-如果制品型腔很小如果制品型腔很小,而流道的容积较大而流道的容积较大,会延会延 长熔体在流道中的停留时

14、间。这对于热敏性的物长熔体在流道中的停留时间。这对于热敏性的物 料料, 会产生分解和挥发。反之，过细的流道直径会产生分解和挥发。反之，过细的流道直径 会使压力传递困难会使压力传递困难,造成熔体充模压力不足。造成熔体充模压力不足。 原则原则-反复计算反复计算,调节流道直径调节流道直径,使主流道喷嘴有使主流道喷嘴有 1000s-1以上的剪切速率；各流道中有剪切速率以上的剪切速率；各流道中有剪切速率 =500s-1左右。各种塑料流动熔体的表观黏度大致左右。各种塑料流动熔体的表观黏度大致 为为100500Pas。下游的浇口喷嘴的熔体有更高。下游的浇口喷嘴的熔体有更高 的剪切速率和更低的表观粘度。的剪切

15、速率和更低的表观粘度。 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 实例实例:一模八腔的热流道注射模，注射一模八腔的热流道注射模，注射ABS每件每件8g注塑注塑 件。采用上海高桥的牌号为件。采用上海高桥的牌号为B-101的的ABS物料，注射温度定物料，注射温度定 为为230。采用外热式主流道喷嘴和流道板中分流道，八个。采用外热式主流道喷嘴和流道板中分流道，八个 针阀式分喷嘴，有圆孔浇口。浇注系统分布如图。设计计算针阀式分喷嘴，有圆孔浇口。浇注系统分布如图。设计计算 喷嘴口径、分流道直径等。喷嘴口径、分流道直径等。 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 实例实例“DRH热流道多喷嘴系统的流道设

16、计热流道多喷嘴系统的流道设计”的计算结果之的计算结果之 一一 1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 实例实例“DRH热流道多喷嘴系统的流道设计热流道多喷嘴系统的流道设计”的计算结果之的计算结果之 二二 2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 不平衡的流道布置不平衡的流道布置,从主流道喷嘴到各浇口从主流道喷嘴到各浇口 喷嘴的流动距离不相同。不同的流程压力喷嘴的流动距离不相同。不同的流程压力 会造成各注射点的熔体充模压力的差异。会造成各注射点的熔体充模压力的差异。 但经流变平衡计算但经流变平衡计算,调节各分支流道的半径调节各分支流道的半径, 也可以达到各浇口喷嘴的平衡浇注。由于也可以达到各浇

17、口喷嘴的平衡浇注。由于 流道的流程与塑料制品型腔可分开处理。流道的流程与塑料制品型腔可分开处理。 这种流道可以人工计算设计。流道的平衡这种流道可以人工计算设计。流道的平衡 设计是在一定的熔体温度下设计是在一定的熔体温度下,以最佳的剪切以最佳的剪切 速率和允许的压力损失的流动充模。速率和允许的压力损失的流动充模。 计算式计算式:体积流量体积流量 Q-流道内单位时间的流过的熔体体积，流道内单位时间的流过的熔体体积，cm3/s V流过流道的熔体体积流过流道的熔体体积, cm3； t 注射时间注射时间, s。 V Q t 在浇注系统的圆管流道中，各截面的在浇注系统的圆管流道中，各截面的 熔体充模时间熔

18、体充模时间t是相同的。注射是相同的。注射50 cm3熔熔 体体积的注射时间为体体积的注射时间为1.5s；注射；注射50 250cm3需需1.52.5s。 计算式计算式:剪切速率剪切速率 -流道内熔体流动的剪切速率，流道内熔体流动的剪切速率，s-1 d -流道的直径，流道的直径，cm 3 32Q d 计算式计算式:剪切应力剪切应力 通过流道的熔体剪切应力，通过流道的熔体剪切应力，Pa - 表观黏度，表观黏度，Pas-1；查流变曲线；查流变曲线 a a 查表观黏度查表观黏度剪切速率的流变曲线剪切速率的流变曲线 计算式计算式:压力降压力降 -熔体通过流道的压力降，熔体通过流道的压力降，Pa L -该流道的长度，该流道的长度，cm P 4L P d 2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 目标和原理目标和原理 目标目标-一模多腔注射模采用不平衡的流道布一模多腔注射模采用不平衡的流道布 置，通过改变各段流道直径，使各个流道置，通过改变各段流道直径，使各个流道 全程的压力降相等。保证各型腔的成型的全程的压力降相等。保证各型腔的成型的 物理条件一致。从而得到高精度的制品。物理条件一致。从而得到高精度的制品。 原理原理-在熔料熔融的中间温度在熔料熔融的中间温度,以适中的螺以适中的螺 杆推进速率杆推进速率,计算注射熔料在流道中的剪切计算注射熔料在流道中的剪切 速率与剪切