(塑料成型工艺与模具设计)任务三热流道模具结构设计课件

项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任务二选择热流道系统任务三热流道模具结构设计任务四温度控制系统设计11/21/2022项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任1任务一了解热流道技术任务书塑件名称仪表盖材料PP产量10万件技术要求1.塑件未注公差，精度为MT5级。2.脱模斜度30‘~1度，未注圆角R2~R3mm。3.塑件不允许有裂纹、变形缺陷。11/21/2022任务一了解热流道技术任务书塑件名称仪表盖材料PP产2掌握热流道注射模的典型结构、组成及工作原理。了解热流道注射技术的优势、使用场合及其技术的发展。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术11/21/2022掌握热流道注射模的典型结构、组成及工作原理。任务目标任务分析3所谓热流道成型是指从注射机喷嘴送往浇口的塑料始终保持熔融状态，在每次开模时不需固化取出，滞留在浇注系统中的熔料可在下一次注射时被注入型腔。作为一项先进的注塑加工技术，近年来，热流道技术在国内被逐渐推广。因此，正确设计热流道模具是本任务需解决的重要课题。本项目以表3-1所示餐具盒为载体，学习热流道注射模具设计的设计方法，完成对热流道注射模的典型结构、组成及工作原理等的认识，从而深入了解热流道注射技术的优势、使用场合及其技术的发展。热流道模具结构如图3-1所示。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术11/21/2022所谓热流道成型是指从注射机喷嘴送往浇口的塑料始终保持熔融4图3-1热流道注射模具结构11/21/2022图3-1热流道注射模具结构11/20/20225一、热流道的技术优势①因流道内保持高温熔融的塑料，有利于压力传递，流道中的压力损失较小，塑料流动性好，温度比较均匀，故产品的内应力小，则变形减小，产品表面质量和力学性能就会得到大幅提高；同时保压时间更长且更有效，亦减小了塑料制件的收缩率；②消除全部或大部分流道废料，物料的有效利用率高；③缩短了成型周期，开模行程，提高了生产效率；④热流道中流道凝料不需要脱模，且均为自动切断浇口，可以提高自动化程度；⑤降低注塑压力，有利于保护模具，延长使用寿命；⑥对浇口系统精确的控制，使得长流程流道成为可能；也保证了多型腔生产注塑件质量的一致性，提高了塑件的精度；⑦浇注系统可按流变学原理人工平衡；可以通过温度控制和可控喷嘴实现充模平衡；自然平衡的效果也很好；⑧相对需取出流道凝料的冷流道注塑三板模，热流道可简化模具结构，应用热流道技术的最大特点，原材料损耗减少，易于实现注射加工的自动化，缩短注射周期，适用于大批量生产。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术11/21/2022一、热流道的技术优势任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结6二、热流道使用条件热流道使用时应注意问题：①因塑料熔体在长路径的流道中停留时间过长，会对热敏性塑料造成热损害。②需要有精确的温度控制。否则会造成熔体材料的温度差异，导致塑料熔体非均匀填充。热流道使用的局限性：①使用热流道，对塑料品种有一定的限制。对于不同的塑料品种必须使用不同的喷嘴；新的塑料品种必须设计制造新的喷嘴。②热敏性塑料有烧损危险。在注射料筒中塑化后，必须防止塑料熔体在热流道中过热。③原材料中含有的机械杂质会使系统变得脆弱，造成浇口堵塞。④需要一定的操作经验，避免浇口流涎或喷嘴的泄漏。⑤由于喷嘴的直径关系，小型腔塑料制品的型腔数目和分布受到结构尺寸限制。⑥热流道系统的使用使模具结构高度增加。⑦注射机和模具的自动化连续操作是发挥热流道系统作用的条件。⑧模具操作、修理和维护应由熟练的操作者来实施。⑨日常模具维护范围扩大。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术11/21/2022二、热流道使用条件任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思7三、热流道技术的发展

目前热流道技术的发展，主要体现为热流道在特殊注射加工和新型热流道注射模的投产两方面。

1.热流道的特殊注射加工

①多注射点的顺序模塑：如图3-2所示是用开关式喷嘴消除熔合缝的工艺过程。

图3-2串接开关式喷嘴消除注塑熔合缝

a、中间喷嘴打开b、两个侧喷嘴1和3打开

c、所有喷嘴打开并保压d、所有喷嘴关闭

任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术11/21/2022三、热流道技术的发展

目前热流道技术的发展，主要体现为热流道8任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术②装饰片模塑将印刷膜片以嵌件的形式放置到模具里，然后经注射成型，又称为模内装饰。③织物衬里模塑是将PP、ABS或ABS-PC混合物与织物衬里注射成型，这种注射也称为模内层叠。其成型工艺如图3-3所示。④多组分模塑多组分模塑是指采用多个料筒与螺杆的注射单元，同时塑化不同塑料品种或不同着色塑料。⑤高温塑料的注射高温塑料的特点是：加工温度通常在300~400℃，而且要求注射时的温度波动限制在摄氏几度之内；有时模具型腔内温度高达300℃左右；此类工程塑料的价格很高，要求没有浇道废料。如：氟塑料、聚芳酯、液晶等塑料11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一9⑥热塑性弹性体的模塑热塑性弹性体TPE热流道注射时，应使用外部加热的流道板；流道系统应进行流变学平衡计算；流道应用平缓变化曲线，内孔经抛光，避免死角，堵塞流道。不使用开放式浇口，用开关式浇口为好。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术图3-3开关式喷嘴注射织物衬里模塑1—开关柱销2--主流道喷嘴3—冷却孔4—喷嘴5—模具嵌件

6—内部嵌件11/21/2022⑥热塑性弹性体的模塑任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结10任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术2.先进的热流道注射模①大型制品模具的热流道:如汽车保险杠等，各种大型注射模具，为了有效地提高注射压力传递，采用热流道系统。②小塑件注射模的热流道:随着热流道喷嘴的微型化，对重量几克到几百克的，具有高尺寸精度要求的小型塑件，可进行一模多腔的精密注射加工。③薄壁管件注射模的热流道:薄壁管件生产时常会出现冷料堵塞喷嘴，故可采用顶针式的边缘喷嘴。④叠式注射模的热流道:以注射机的额定锁模力，作用在两个相叠的型腔上，如图3-4所示。目前常用叠式注射模的送料方式如图3-5所示。图3-4叠式注射模的热流道系统示意图11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一11

图3-5a为采用侧边柱（块）的主流道送料形式。它要求模具开模时必须保证开模过程准确无误。图3-5(b)、图3-5(c)是叠式注射模中在主流道长度方向上设两个对接的热流道喷嘴，对接面就是分型面。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术图3-5叠式注射模的主流道送料方式11/21/2022图3-5a为采用侧边柱（块）的主流道送料形式。它要求12任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术根据餐具盒结构，使用性能和生产要求，采用热流道注射模具。餐具盒热流道注射模具3D结构如图3-6所示。图3-6餐具盒热流道注塑模具3D图11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一13任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一了解热流道技术本任务主要学习热流道的技术优势、使用条件和热流道的特殊注射加工工艺，学习热流道注射模具的基础知识。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务一14项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任务二选择热流道系统任务三热流道模具结构设计任务四温度控制系统设计11/21/2022项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任15了解热流道注射的生产条件，能从制品质量、热流道注射模具与注射机等方面进行可行性分析。熟悉热流道系统的分类，能正确区分热流道系统。掌握热流道系统设计方法，能按步骤正确选择系统的类型，决定注射点，确定加热方式，选择主流道喷嘴、流道板和喷嘴。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022了解热流道注射的生产条件，能从制品质量、热流道注射模具与注射16热流道系统是热流道模具的重要组成部分，它与模具的整体结构、制品质量、模具流道加热系统及模具的制造工艺等有关；热流道系统设计正确与否关系到热流道注射成型能否顺利进行，直接决定了塑件的质量。因此，热流道系统的选择和设计是热流道注射注射模设计中关键步骤。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022热流道系统是热流道模具的重要组成部分，它与模具的整体结构17一、热流道注射的生产条件热流道注射模用于生产塑料制品，需要昂贵的费用和高难度的技术。模具生产企业在启动设计制造前，除了解它们的优点和限制及有关的使用条件外，尚需进行可行性分析。主要包括如下几方面：1.启动的背景条件启动设计制造热流道注射模之前，应进行可行性研究，内容如图3-7所示。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022一、热流道注射的生产条件任务目标任务分析相关知识任务实施任务1811/21/202211/20/2022192.与制品质量的关系热流道系统因采用了外部的热源，使模具结构更加复杂。必将对塑件内部质量和收缩产生影响。①对制品内部质量的影响热流道系统中塑料熔体以层流方式在型腔中充模，冷却期间塑件内各层的冷却速率不同，同时该流动使高分了链排列具有方向性，造成被固化的无定形或结晶型的分子结构都冻结了取向状态。因此改变了无取向的原材料的性能。②对收缩率的影响收缩形式包括线性收缩率和体积收缩率。线性收缩率，它是取向的结果，与时间无关。由于流动的方向性与取向程度的不同，使注塑件的线性收缩呈现各向异性。体积收缩率，指冷却期间塑料材料分子形态冻结固化时的收缩。有自由收缩和受约束收缩两种。注塑件形体收缩的差异，主要取决于型腔压力和冷却时间。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/20222.与制品质量的关系任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结203.对模具的要求为保证热流道注射优势的发挥。模具在生产时必须注意如下几方面：①热流道注射模要求模具生产企业应有优秀的模具设计人员，有设计热流道注射模的经验，有完善的模具制造装备和加工的技术力量。②用专业计算机软件，进行注射模的CAE和CAD设计。进行注射流动、冷却固化、收缩和翘曲分析，以优化浇注系统和冷却系统的设计，决定制品的壁厚、加强筋的设置等；也可校验塑料材料种类与品级的选择，决定注射工艺参数。③用CNC机床加工模具，并用计算机软件编制数控程序。④设计中采用标准模架和标准件。热流道系统的零部件和温度控制器同样应尽可能采用品牌公司购置的标准件。⑤模具制造应选用优质金属材料，有良好的热处理和表面处理。型芯应采用热传导良好材料，如铍铜合金。绝热零件用不锈钢、钛合金和陶瓷材料。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/20223.对模具的要求任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考214.与注射机的关系热流道系统要充分利用注射机的自动循环和控制能力。在进行注射机的操作时要注意以下三方面：①热流道注射模需要更大的模具闭合高度。②注射计量时，要考虑到在注射高压下，大容量流道中塑料熔料的压缩性。③采用连续的生产操作；建议温度控制从低到高的多级启动。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/20224.与注射机的关系任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思22二、热流道系统分类热流道系统的分类方法有两种。一种以加热方式来分类，有外加热、内加热和绝热。常见的是外加热。另一种是以熔体的传输方式分类，主要分为两大类，一类是主流道单喷嘴注射成型，没有流道板和喷嘴。另一类是有流道板的喷嘴注射成型。主流道单喷嘴大致有图3-8所示的5种熔体传输方式。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022二、热流道系统分类任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思23图3-8主流道单喷嘴浇口(a)正面(b)多型腔的侧面(c)、(d)在单型腔模具中进入冷流道(e)在多型腔模具中进入冷流道11/21/2022图3-8主流道单喷嘴浇口11/20/202224图（a)所示的主流道单喷嘴的正面注射，应用最广。喷嘴浇口可选用直接浇口、点浇口、顶针式浇口，以及开关式浇口。图(b)单喷嘴的多点注射的边缘式浇口，能将塑料熔体传输给多个型腔。但它受到制件形状的限制。图(c)、图(d)都是注塑单型腔模具注射，能保证制品外观质量，在制品外表面没有浇口痕迹。在位置允许时，都可以用带有直接浇口的主流道喷嘴。图(c)所示的注塑件有个中央孔。塑料熔体从主流道喷嘴的直接浇口射出，再经冷流道和边缘式浇口，注入成型型腔。图(d)所示是采用直接浇口。图(e)是多腔模具中的热流道和冷流道的混合应用。在冷流道分流后用潜伏式的点浇口注射，可自动剪断后脱模。此图与图(b)、图(c)均适用于一模多腔中各型腔注射体积或形状不能都用热流道时，应用热流道与冷流道组合方式从而扩大了热流道的应用范围。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022图（a)所示的主流道单喷嘴的正面注射，应用最广。喷嘴浇口可选25图3-9热流道板喷嘴浇注11/21/2022图3-9热流道板喷嘴浇注11/20/202226任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统图3-9为塑料熔体由主流道喷嘴流经流道板的6种熔体传输注射方式。主流道喷嘴成为热流道通道的上游部分，失去了浇口的功能，但仍与注射机起定位作用，并与注射机喷嘴匹配的功能。它视注射情况，可只需绝热而不用加热，并可按需要加上过滤网。图(a)是多点注射的单型腔热流道板喷嘴浇注。用于大型制件，或流程与壁厚之比很大的注塑。可减小充模期间的压力损失，避免壁厚增加；也保证了保压阶段的压力传递；同时热流道系统使模具简化成二板模；多点注射避免了主流道的回头料，缩短了注射周期；并使模具操作自动化。此种系统应用时，需考虑注射机的技术参数，如注射量、注射压力和锁模力。图(b)是多型腔顶端浇注的热流道板喷嘴注射，有多型腔模具中正面分布的顶针式或开关式浇口。对于需中央顶端位置浇注的中小型制件，采用这种塑料熔体的传输方式。避免了冷流道系统所需的双分型面，其应用越来越多，首先被系列化和标准化。图(c)单型腔模具的侧面浇注。保证制件表面的美观，浇口在开模时侧向剪断。但技术要求严格，模具相对昂贵。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选27任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统图(d)是叠层模具中流道板喷嘴的正面浇注，它可用于两个甚至更多的分型面的场合；适用于成型大批量的浅薄小制件；它成倍地提高了型腔数，需要较长的开模和闭模时间；生产率提高约80％，但锁模力只增加15％。图(e)是单型腔模具的流道板喷嘴经冷流道的侧向浇注。可防止注塑壳体正面被浇口痕迹破坏美观，浇注时可将壳体倒置，让浇口痕迹在里侧。这样会使塑件开模后留在定模，造成制件顶出困难。采用图(c)的熔体传输方式，塑料熔体经流道板和喷嘴引入到型腔的侧面，再经冷流道，由边缘式浇口或潜伏式浇口注射。这样虽然增加了熔体传输路径，但应用在大型壳体时，充模流动有利于分子取向，可减小浇口附近的应力集中和制件的翘曲。图(f)是多型腔热流道注射模具，经冷流道的传输，具有多浇口的熔体浇注方式。适用于小型制件，且型腔数更多。可较经济地让一个热流道喷嘴传输几个型腔。热流道与冷流道系统混合应用，除经济上降低热流道器件的投资外，可简化热流道喷嘴的浇口区域的温度控制，还能够捕获料流前锋的冷料。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选28三、热流道系统选择1.热流道系统类型和注射点（1）确定热流道系统的类型在决定采用完全热流道系统，还是采用热流道和冷流道组合系统时，需考虑以下几个因素：①应用组合系统，能简化模具结构，尤其能简化流道系统和模具的冷却系统。②应用组合系统，能采用潜伏式点浇口，使浇口的痕迹更为隐蔽；喷嘴经浇注冷流道和浇口注射型腔，浇口附近的制品内在质量有保障。③一模多腔注射模，喷嘴间的间距大，不能采用完全的热流道系统。④完全热流道免去浇道废料的处理，而冷流道的料柄可提供给机械手夹持。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022三、热流道系统选择任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思29（2）分型面和冷流道浇口 冷、热流道组合系统在注射中小型制品时，冷流道的浇口位置和数目主要由以下因素决定:①塑料制品的流程比[B]决定浇口数目和位置。经测算的流程比B应小于许用的试验值。反之，则应增加塑料制品的壁厚或流道直径。②浇口所在位置应使熔体有良好的充模流动状态。③浇口位置要符合审美要求。（3）热流道的喷嘴注射点对于一模多腔的小型注塑件注射模的热流道系统，可采用多顶针式喷嘴。一个喷嘴有两个、三个、四个，甚至更多的浇口。图3-10为多顶针喷嘴浇注多个型腔，喷嘴有多个流道，但不带浇口，浇口在流道板上。图3-11是多顶针喷嘴浇注一个PA66滚轮，浇口制造在模具上。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022（2）分型面和冷流道浇口 任务目标任务分析相关知识任务实施任30图3-10多顶针式喷嘴注射多个注塑件图3-11多顶针式喷嘴模塑PA66滚轮11/21/2022图3-10多顶针式喷嘴注射多个注塑件图3-11多顶针312.加热方式选择选择内加热还是外加热方式，主要考虑下列因素：①着色变化对于需频繁更换的着料色塑加工，内加热方式在清理流道时较困难。②设计与加工内加热流道板设计和注射加工时有突出的优点。③塑料的加工性能耐热性差的塑料，采用内加热方式容易发生分解烧损，造成流道闭塞。④流动平衡内加热式的流动系统中，因为环形截面的非均匀流动，熔体平衡流动设计困难。外热方式的流道系统流动平衡性好，且换色较快，启动容易。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/20222.加热方式选择任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考323.主流道喷嘴、流道板和喷嘴的选择（1）主流道喷嘴选择主流道喷嘴的选择见图3-12。图(a)是冷流道系统的主流道杯。一种是注射大型深腔的注塑件，脱模后有直接浇口的凝料棒；另一种是一模多腔小型注塑件，塑件上是矩形的边缘浇口。图(b)是开放式主流道喷嘴和冷流道，下游为一模多腔的冷流道浇注系统。没有流道板，故又称为开放式单喷嘴。图(c)是两个注射点的开放式主流道喷嘴。同样没有热流道板，但可实现多型腔注射，也简化了冷流道系统。图(d)是开放式的单喷嘴。注射的多个型腔采用直线浇注的针点式浇口。为了将浇注系统凝料脱模取出，注射模的基本结构是双分型面的三板模，有中间冷流道板。此方案适合改成热流道板和多喷嘴，从而改成二板模。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/20223.主流道喷嘴、流道板和喷嘴的选择任务目标任务分析相关知识任33图(e)是开放式单喷嘴注射大型深腔的塑料壳体。带有浇口套的整体式喷嘴，在注塑件上留有浇口套和浇口痕迹。当要求浇口痕迹较小时，采用图(f)不带浇口的顶管式主流道单喷嘴。浇口在模板上，只有很小的浇口痕迹。图(g)是不带浇口的多顶引式主流道单喷嘴，浇口在模板上。浇注圆筒塑件时，大多用均匀的三点，此图上用四个注射点。图3-12上各方案均省去了热流道板和分喷嘴，但有浇注系统废料的产生。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022图(e)是开放式单喷嘴注射大型深腔的塑料壳体。带有浇口套的整3411/21/202211/20/202235（2）流道板的选择热流道板的选取，主要取决于：①热流道系统的浇口和喷嘴的数目和位置；②达到自然平衡或流变平衡的方式。在流道板的设计过程中，必须根据塑料材料的性能数据，加工工艺、模具和注射机的数据，注塑制品的二维或三维造型等原始资料，进行流道分布和直径计算；对有流变平衡要求的流道进行详细计算，必要时采用双层流道的结构；进行加热功率计算和加热器与热电偶的安装设计；进行流道板的绝热设计和在模具中的安装设计等。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022（2）流道板的选择任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思36（3）浇口的选择浇口是流道的针点，既可在喷嘴中，也可在模具上。对浇口种类和口径的确定，在前面章节中已经进行了一定的介绍。喷嘴的选择是从浇口选用开始，必须依据各种塑料熔体的流动性能、热性能以及浇口残留痕迹来讨论浇口的选择。常见热流道浇口和喷嘴的选择，不但要适合于各种塑料的注射输送特性，也要考虑各种浇口和喷嘴痕迹，如图3-13所示。浇口的结构设计和浇口尺寸决定了残料的形状和大小，必须能满足塑料制品审美的要求。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022（3）浇口的选择任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考37图3-13各种喷嘴浇口在制品中的残留痕迹11/21/2022图3-13各种喷嘴浇口在制品中的残留痕迹11/20/20238使用如图(a)所示直接式喷嘴，在塑料制品上会留下圆锥柱状的残留料柄；易发生浇口流涎和拉丝。常用浇口直径mm，适用于大注射量的各种塑料。图(b)所示点浇口的整体式喷嘴，具有很短浇口套，适用于较小注射量。已为顶针式喷嘴所替代。如图(c)、(d)和(e)所示顶针式喷嘴，会在制品上产生圆环状浇口残料。浇口直径mm，浇口痕迹很难察觉。中央有顶针防止熔料垂滴和拉丝。较大直径的浇口，有利于熔体流动充模，也可提高顶针圆锥尖的强度。较小直径的浇口，在制品上留下痕迹更小。浇口残料位于制品前表面或斜向表面。使用开关式喷嘴无浇口残料，如图(f)、(g)所示。浇口直径mm。喷嘴不能过长，塑料熔体在喷嘴中有较大压力降。过长的开关柱销在压力下容易失稳。不适用于量少的注塑和高黏度塑料。使用边缘式喷嘴同样无浇口残料，只在制品留下剪切痕迹。如同冷流道的潜伏式浇口那样，位于制品的侧表面。还要根据塑料材料和性能，选择浇口和喷嘴种类：对剪切应力敏感的塑料品种，如PC和LCP被限制使用顶针式浇口。开放式喷嘴的特点是流经浇口的压力降最小，因此，最适合高粘度塑料加工。开关式喷嘴能防止添加发泡剂的塑料在热流道中发泡。它适用于含发泡剂的塑料。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022使用如图(a)所示直接式喷嘴，在塑料制品上会留下圆锥柱状的39（4）喷嘴的选择热流道喷嘴是热流道系统的终端，它包括加热器、热电偶和浇口。它将熔体输送到模具型腔或冷流道。由浇口选择确定喷嘴种类后，还需对流道板喷嘴的壳体，是否带有浇口等作进一步的确定。在模具设计中经常根据注塑件外观要求，选择浇口和喷嘴类型。整体式喷嘴前端浇口套的痕迹会留在注塑制品上，如图3-13(a)、(b)、(c)和(f)所示。而不带浇口部分壳体的喷嘴，如图(d)、(e)所示，由于浇口在模板上，没有浇口套的痕迹。开关式喷嘴也能将浇口做在模板上，如图(g)所示，只有开关柱销的压痕。热传导的管道顶针，如图(e)所示。顶管顶尖的浇口入口，可以设计成窄通道，不生成绝热皮层，使浇口的温度更低。也可以设计成U形，使熔体容易涌流。顶管式喷嘴不适合塑料换色。顶管尖有熔料分流，在制品表面可能会形成可见的熔合缝。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022（4）喷嘴的选择任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考40在选用顶针或顶管式喷嘴时，还应注意：完整的顶针式喷嘴，浇口位于套壳上。喷嘴在制品的接触面上留下痕迹，影响外观。部分壳体的顶针式喷嘴不带浇口，浇口位于模具内，可充分冷却。在加工高温塑料时，采用模具上浇口，在它的进口处设计保温绝热仓。在顶针式喷嘴中塑料熔体，容易被滞留搁置，使着色更换困难。同时在喷嘴选择过程中，要考虑注塑料材料对选择喷嘴的影响。矿物质充填或短玻璃纤维增强的塑料熔体，对喷嘴零件，特别是顶针或顶管有较强腐蚀。应改用硬质合金制造顶针，但需注意到它们的热导率较低。PVC、氟塑料，含阻燃剂及其他化学添加剂，会对喷嘴零件的材料产生腐蚀作用。在此情况下，推荐使用不锈钢制造喷嘴零件，或者对零件涂覆镍或铬。注意喷嘴零件的制造材料对塑料性能的影响。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022在选用顶针或顶管式喷嘴时，还应注意：任务目标任务分析相关知识41由于该产品外形和生产批量均较大，如果采用普通流道模具成型，势必产生大量流道废料，因此采用热流道注射模成型。同时该制品壁较薄，且周围有凸缘，采用热流道模有利于获得更加均匀的充模流动，确保熔体能充分到达远离浇口的部分，减小产品变形程度，提高产品质量及产品的表面美观度。热流道板的加热形式分为内加热和外加热两种。虽然内加热方式具有热量损失小、不易漏料等优点，但由于制造工艺等方面尚未成熟，当前常见的热流道板都采用外加热方式。外加热用的加热器有电热棒和电热管，在此选用管状电热管对热流道板进行加热。管状电热管能弯曲成各种形状镶嵌在流道板的沟槽内，使用方便，易于温度平衡。电热管的布置如图3-14所示。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022由于该产品外形和生产批量均较大，如果采用普通流道模具成型42图3-14电热管的布置11/21/2022图3-14电热管的布置11/20/202243本任务完成了热流道注射模具设计与生产的可行性分析，熟悉了不同热流道系统的特点，通过对餐具盒热流道模具的分析和加热方式的设计，掌握热流道系统设计方法和正确选择系统的类型和加热方式的步骤。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022本任务完成了热流道注射模具设计与生产的可行性分析，熟悉了44项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任务二选择热流道系统任务三热流道模具结构设计任务四温度控制系统设计11/21/2022项目三热流道注射成型模具设计任务一了解热流道技术任45掌握热流道系统主流道喷嘴、浇口、喷嘴的形式，能根据模具设计需要正确对主流道喷嘴、浇口、喷嘴进行选型。熟悉热流道板的结构，能据模具设计需要正确对热流道板进行加热计算和模具中热流道板安装设计。了解热流道注射的设计步骤。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022掌握热流道系统主流道喷嘴、浇口、喷嘴的形式，能根据模具设计需46热流道模具与普通注塑模具的主要区别是：具有热流道系统的主流道喷嘴、浇口、喷嘴、热流道板等。它们是热流道模具设计的关键。下面将就热流道模具的热流道系统的主流道喷嘴、浇口、喷嘴、热流道板等进行介绍。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022热流道模具与普通注塑模具的主要区别是：具有热流道系统的47一、热流道模具结构剖析图3-15为典型的热流道结构，主要由主流道喷嘴、流道板、喷嘴、加热和测温元件、安装和紧固零件所组成。图示为开放式的热流道喷嘴系统，用于同时注射两个或两个以上的模塑件。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计1--中心定位环

2--主流道喷嘴

3--主流道喷嘴加热器

4--定模固定板4--承压圈

6--电热弯管7—流道板（分流板）

8—垫板

9—耐温导线

10—接线盒11—定模夹板

12—定模板13—冷却水孔1

4--注塑件15—喷嘴

16--喷嘴引出导线

17—流道板测温热电偶18—支承垫19---中心定位销20—止转销图3-15开放式热流道喷嘴系统11/21/2022一、热流道模具结构剖析任务目标任务分析相关知识任务实施任务小48热流道的主流道喷嘴2的功能，与冷流道浇注系统的主流道相同。但它有线圈加热和热电偶测温，并作为系列标准件可选购。中心定位环1的外径，与注射机上定模板定位孔相配。定位环内孔与主流道喷嘴的定位轴段紧配。主流道喷嘴人口的凹坑和孔径，必须与注射机喷嘴的凸球和孔径相配，图3-15所示主流道喷嘴，用螺纹与流道板7联接。流道板应该具有良好的加热和绝热措施，以保证加热器的效率和温度控制有效。图3-15所示的流道板，在双平面上嵌装了金属管状电热弯管6，并安装了流道板测温热电偶17。流道板悬置于定模板与垫板构成的模框中，利用空气绝热。热流道板根据浇口数目和位置，可以用一字形、H形和X形等各种外形。它要承受流道高压熔体的作用力和各喷嘴的热膨胀，要求它有足够的刚度。流道常用圆形截面。流道转折处应圆滑过渡，防止熔体滞留。喷嘴与流道板的连接应可靠地防止塑料熔体泄漏。热流道喷嘴的通道直径，应与流道板上流道直径相配，比流道板上流道直径大1mm，喷嘴的流道入口有斜角过渡。喷嘴浇口一般设置在喷嘴的壳体的末端或制作在定模板的嵌件上。浇口的类型主要是主流道型的直浇口和顶针式浇口两种形式。热流道板和喷嘴设有相对独立可控的加热和测温元件，流道板多采用图3-15所示的管状弯管加热器，喷嘴里采用较多的是线圈加热器。测温热电偶布置在浇口和高温热点处。高温热点如：加热能输出量最大的点；加热器与熔体通道之间；或主流道的末端等，达到防止塑料熔体的分解的目的。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022热流道的主流道喷嘴2的功能，与冷流道浇注系统的主流道相同。但49二、热流道喷嘴热流道系统按塑料熔体输送流动过程分为四个功能区，即主流道喷嘴、流道板、喷嘴和浇口。在热流道系统中，注射机料筒注入的熔体经过主流道喷嘴分送到流道板中分流道，经喷嘴将熔体射进模具的型腔，或附加的冷流道，熔体进入型腔要经过浇口的调节。其中浇口可以是喷嘴的组成部分，也可以是模具的一部分。1.主流道喷嘴主流道喷嘴，也称中央喷嘴。有关零件组成部件也被称为主流道杯。主流道喷嘴可直接注射成型塑料制品的型腔，也可是在主流道喷嘴的下游，又有多个喷嘴注射入型腔。前者没有分流道和流道板，称作热流道单喷嘴。后者称为多喷嘴的热流道系统。热流道单喷嘴的注射模的结构如图3-16所示。单喷嘴常用的浇口形式有四种，一种为直接浇口，其三种为顶针式点浇口，另外还有开关式主流道喷嘴。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022二、热流道喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与50图3-16主流道单喷嘴注射模结构图1—定位环2—主流道喷嘴3—定模固定板4—定模板5—注塑件6—导柱7—动模板8—动模垫板9—脱模机构10—动模固定板直接浇口的单喷嘴由于有较长较粗的塑料熔体通道，会在制品上留下较大直径的料柄。为方便脱出料柄，直接式浇口的单喷嘴其浇口具有一定的锥度。它能注射大型深腔的壳体，如桶、箱座等。它具有压力损失较小，成型取向良好，无熔合缝，允许注射较大的流程比塑件的特点。11/21/2022图3-16主流道单喷嘴注射模结构图直接浇口的单喷51图3-17所示直接浇口的主流道单喷嘴属于开放式的喷嘴。易于清洗，且不易堵塞，常被用来加工回头料和高黏度熔料，以及高充填填料的塑料。采用减小注射压力，来防止流涎和拉丝。标准系列浇口直径Ф2.7~Φ7.9mm。按塑料熔体的注射量和黏度，选定浇口直径。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022图3-17所示直接浇口的主流道单喷嘴属于开放式的喷嘴。易于清52图3-17所示的三种主流道单喷嘴，前两种属于顶针式喷嘴。标准系列顶针式喷嘴的浇口直径为l~2mm，有两种结构。图3-17(a)是有浇口的完整喷嘴。图3-17(b)是没有浇口套的部分式喷嘴，又被称为可换色喷嘴。图3-17(c)所示喷嘴，塑料熔体从圆管的三个侧孔中流出。又由管端的顶针引导，将熔体从浇口环隙中注射到型腔。此种不带浇口的顶管式主流道单喷嘴，浇口由模具生产企业设计和制造。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-17顶针顶管式主流道单喷嘴(a)完整的顶针式主流道单喷嘴(b)带浇口的顶针式主流道单喷嘴(c)不带浇口的顶管式主流道单喷嘴11/21/2022图3-17所示的三种主流道单喷嘴，前两种属于顶针式喷嘴。标准53主流道单喷嘴的入口要与注射机的喷嘴匹配，如图3-18所示。主流道入口直径Dr应略大于且对准注射机喷嘴的孔径DD，一般大约0.5mm；凹坑球半径RKT必须大于球头半径RKD，应有0.5~5mm之差。而主流道的入口通道由小到大，有段锥孔。这样的结构可防止在注射机喷嘴后退时，主流道中的熔料产生流涎。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-18主流道喷嘴与注射机喷嘴的匹配11/21/2022主流道单喷嘴的入口要与注射机的喷嘴匹配，如图3-18所示54主流道喷嘴的入口要准确地安装在模具上。参见3-2图所示，喷嘴与定位环以直径D6高精度定位；喷嘴又以直径D3与定模板过盈定位；喷嘴壳体与模具是D2直径的大间隙配合。标准的注射机喷嘴在注射冷流道模具时，常用小口径的喷嘴。采用主流道喷嘴后，有较大的喷嘴流道，较大的入口口径。注射机要改用大口径的喷嘴。注射机喷嘴在生产加工时固定在主流道喷嘴上，并不退回。这种热流道系统的主流道喷嘴中，因客户要求装有过滤网，以防止下游喷嘴的小浇口被机械杂质堵塞。这对使用回头料的注射生产很有必要。这种过滤网圆筒必须有大于125mm2的有效面积。装有过滤网后，主流道中熔体流动压力损失要增加30%以上。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022主流道喷嘴的入口要准确地安装在模具上。参见3-2图所示，552.浇口

浇口是流道的终点，也是热流道系统中关键功能区。它的形式有两种，一种是与喷嘴做成一个整体；另一种是开设在模具的零件上，再与喷嘴拼合在一起。浇口调节塑料熔体对型腔的注射充模。浇口通过它的开闭控制着对型腔内塑料的保压补缩时间，可采用热力闭合或机械开闭两种方式。（1）热力闭合在开放式、顶针式和侧浇口的喷嘴里，都是依靠塑料自身固化闭合的。模具冷却系统使浇口快速降温，熔体停止流动。在开模时，模塑件的移动，使浇口凝料被拉断。①开放式浇口也就是直接浇口。影响直接浇口热力闭合的因素包括：浇口口径、高度、几何结构及塑料熔体性能、浇口区温度等工艺条件。如图3-19所示。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/20222.浇口任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任56图(a)所示是一种合适的浇口热力闭合。如果浇口区的温度过低，就会出现过厚的冻结层，如图(b)所示。如果浇口区温度过高，保压时间又过长，会产生图(h)所示的熔料在剩余压力下涌出浇口。当浇口区温度过低，且经历时间很长，就会出现如图(c)所示浇口凝料的阻塞。阻塞凝料会在下次注射时，被推到冷料井或模具型腔里，形成模塑件表面的冷料团块。当浇口区温度过高，浇口凝料头在高位断裂，如图(f)、图(g)所示。对于无定形塑料，拉丝结果会在制品的浇口上山现尖锥钉，如图(f)所示。对于结晶型塑料，常会出现如图(g)所示的旋拉长丝。在塑料加热温度过高，黏度过低，剩余压力较大时，浇口会有较多熔料垂滴；浇口区温度低，冷却时间长时，长浇口会有垂滴凝固阻塞块，如图(e)所示。如果浇口区冷却效果差，在短浇口外会有垂淌的熔料，如图(j)所示。在生产薄壁制品时，在浇口的对面型芯顶部挖个凹槽，以铺开垂滴熔体，减小了浇口附近区的残余应力。总之，开式浇口的热力闭合，取决于塑料材料、浇口形状和太小、喷嘴的加热和浇口区的冷却。对于无定形和慢结晶塑料，浇口处应有较强的冷却循环。而开式喷嘴很少用在快结晶塑料。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022图(a)所示是一种合适的浇口热力闭合。如果浇口区的温度过57图3-19喷嘴浇口区模具温度调节A—无定型塑料K—结晶型塑料11/21/2022图3-19喷嘴浇口区模具温度调节11/20/202258②顶针式浇口顶针式浇口有如图3-20所示三种基本形式：任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-20顶针式喷嘴结构原理图(a)所示有加热鱼雷状顶针。熔体通过5~6mm宽的环形流道流动。在多型腔模具中，喷嘴的直径愈小，型腔可增加数目愈多。图(b)有热传导顶针的喷嘴，微型鱼雷位于流道中央，熔体从顶针和锥孔缝隙中流过，顶针被喷嘴壳体和熔体材料加热。热顶针有防止熔料拉丝的效果。塑料颜色能迅速改变。另一种如图(c)所示，在浇口端为顶针，并具有顶管的喷嘴。熔体从圆管侧壁的三个孔中流出。顶管位于流道的中央，被直接加热。如果它是可替换的零件，则间接加热。11/21/2022②顶针式浇口顶针式浇口有如图3-20所示三种基本形式：任59任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-21顶针式浇口的热力闭合(a)无定型塑料的堵塞闭合(b)结日型塑料的节流闭合(c)热顶针头防止拉丝图3-21(a)所示为注射无定形塑料，在停止注射后，在浇口壁处形成了皮塞，属于松弛的热闭合。在注射压力下，皮塞很容易被涌出和熔融，并不会出现浇口堵塞。图3-21(b)所示为结晶型塑料的节流热力闭合，在注射后浇结束后，浇口壁上与热顶针之间的缝隙，会滞留黏度较高的熔体，因顶针有恒定的热流，防止了梗塞和冻结。开放式浇口、顶针式和顶管式浇口都属于热力闭合的浇口。相对机械闭合而言，它们同属于开放式浇口。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热60（2）机械闭合开关式喷嘴将可控制移动的柱销引入浇口孔中，辅助浇口机械闭合，见图3-22。常用标准化的开关式喷嘴的浇口直径为mm。图3-22b是mm孔径的柱销与浇口的装配图。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-22开关式喷嘴机械闭合机械闭合具有如下优势：可采用大孔径的浇口，塑料熔体充填型腔容易，适用高黏度和对剪切敏感的塑料熔体；有维持较长时间的有效保压压力，可用于注射厚壁的大型塑料制品；与热力闭合浇口相比，可实现瞬时关闭浇口，可限制浇口流滴和拉丝，防止了型腔中高压熔料的倒流，不会产生溢边；机械浇口闭合控制准确，补缩可靠，提高了注塑件质量和尺寸的精度。11/21/2022（2）机械闭合任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与61任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计（3）浇口的形状和尺寸浇口种类的选择、浇口形状和尺寸是选用标准系列喷嘴的前提。功能良好的浇口，使塑料熔体易于充模注射；又能给注塑件予保压补偿，保证制品的质量。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热62①影响因素进一步确定浇口的形状和尺寸，要考虑浇口的流动特性、塑料性能、制品的大小、壁厚和审美要求等。塑料从喷嘴流道注入窄小浇口通道，剪切速率很高，压力损失很大。若浇口直径过小和过长的浇口，会有超常的压力损失。料流压力不足，会使型腔充填成问题。要求开放式浇口的压降一般应在1MPa(即10个大气压)左右。生产中大小的浇口注射时，会通过提高喷嘴的加热温度，以提高熔体流动性，但同时又必须强化浇口区的冷却，否则会增加模塑件中的内应力。虽然高的充模剪切速率可降低熔体黏度，但当剪切速率超过了允许值，则造成对塑料材料的损害，使注射件的力学和光学性能下降。浇口的最大直径决定着热力闭合的实现。如果浇口过大、过长，注塑件已经冷却，但浇口中物料不能闭合，必将延长注射周期。如果是机械闭合，则必须明确浇口冻结时间，以保证注射制品有足够时间的补缩，然后再停止保压并关闭浇口。开式浇口通常用于没有审美要求的制品。有审美要求的制品，应使用顶针式或开关式浇口。浇口不能在制品的前表面上留下痕迹，只能用侧浇口；或者将系统连接到潜伏式的冷浇口。浇口的尺寸决定，要考虑注射流动的要求，保证制品质量；然后兼顾审美要求。对于顶针式浇口出现在注塑件表面上的环形倒锥，可置于凹坑或凹槽里，使表面平齐。可在此种浇口的出口，设置60~90˚倒角，以减小脆性开裂。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022①影响因素任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习63顶针式浇口位置如果在制品的斜面上，会使浇口冻结不稳定，会形成较大的浇口凝料。应按图3-23(b)、图3-23(c)所示作修正。理想状态是顶针式浇口的轴线应垂直制品表面，如图3-23(c)。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-23顶针式喷嘴与制品表面上的形式11/21/2022顶针式浇口位置如果在制品的斜面上，会使浇口冻结不稳定，会形成64②浇口直径在热流道系统元件的所有几何参数中，浇口尺寸对制品质量的影响最大。浇口的直径一般按经验线图和表格确定，然后选取标准系列的喷嘴--浇口直径。主要有以下几种形式：以塑料流动性和注射量选定浇口直径；以塑料注射量和制件壁厚决定浇口直径；以注塑件的表面积和壁厚决定浇口直径；以塑料流动速率和熔体允许剪切速率决定浇口直径，此方法需合理预测注射充模时间t。流动速率Q的计算公式为（3-1）式中Q--塑料熔体流经浇口的流动速率，是单位时间浇口将型腔

充满熔体体积,cm3/s；

V--流经浇口的熔体体积,cm3；

t--注射充模的时间,s。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022②浇口直径任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习65例3-1现注射250g的PS塑料制品，密度为1.05g/cm3，求浇口直径。解：注射体积为。查附表B，可知注射时间约为2s，得流动速率为由附表C中可估取浇口直径d=2.8mm。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022例3-1现注射250g的PS塑料制品，密度为1.05g/c66③浇口长度浇口应越短越好，这样可减小节流作用，减少熔体流动压力损失，也能减小塑料制品上的浇口料头。实际浇口长度由浇口的机械强度决定，通常为0.2~0.5mm。浇口直径越大，机械强度要求浇口长度增加。带有绝热皮层的浇口，其长度受热平衡的影响。浇口零件选用淬透钢制造，表面硬度48~50HRC，不需要很硬。除要求耐磨耐热和耐腐蚀外，应有较好的韧性，不需要用含镍含铬很高的合金钢。推荐用德国牌号DINl.2343，X38CrMoV5-1，或者美国的标准热锻工具钢H11。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022③浇口长度任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习673.喷嘴

热流道喷嘴是热流道系统的终端，它包括加热器、热电偶和浇口。它将熔体输送到模具的型腔或冷流道。热流道喷嘴包括主流道喷嘴和注射点的喷嘴。喷嘴种类繁多，常用的有开式喷嘴、顶针式喷嘴、开关式喷嘴和边缘式喷嘴。（1）喷嘴的设计原则和工作的基本要求①对喷嘴加热和绝热的设计原则：防止塑料熔体在喷嘴里的流动性变化。保证流道中的熔体温度不变，可实现控制注射点喷嘴的浇口的熔体热力闭合或机械闭合；能防止主流道喷嘴两端的熔体的冻结；没有喷嘴的过量加热，湿度分布特性应该接近直线。由于提高型腔温度后会增加冷却时间，所以为了避免模塑制品内的残余应力造成翘曲变形，应考虑热喷嘴于冷模具之间的热绝缘。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/20223.喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任68②对热流道喷嘴注射工作的基本要求：熔料从模具中塑件的浇口位置分离，要“清洁”且稳定。浇口是喷嘴或型腔的一部分，是热流道系统的重要临界位置。不应该有浇口熔料的任何下垂和流涎。在喷嘴与流道板之间应保持无泄漏；喷嘴与模板间的密封也应无泄漏。容易清洗、拆卸和调换损坏零件。设计的适用范围较宽，可适用较多塑料品种的流动和热性能；适合各种形状的注塑件。喷嘴的外形和高度适用于模板和流道板上安装。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022②对热流道喷嘴注射工作的基本要求：任务目标任务分析相关知识任69（2）喷嘴的类型①按加热类型分类②按功能分类③按浇口类型分类热流道行业以浇口的类型来命名喷嘴，如图3-24所示。开放式喷嘴按浇口分为两种。图3-24(a)为针点式浇口。图3-24(b)为直接浇口。顶针式喷嘴见图3-24(c)、图3-24(d)。边缘式浇口图3-24(e)所示的是注塑件侧面位置的开放式浇口。开关式喷嘴图3-24(f)所示为开关式喷嘴。④按浇口的闭合和分离分类⑤按喷嘴的流道分类⑥按注射点的数目分类⑦按浇口布置和喷嘴壳体分类任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022（2）喷嘴的类型任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考70任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统图3-24喷嘴与浇口的基本类型11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选71（3）喷嘴流道的直径在热流道喷嘴设计和订购热流道喷嘴时，不但要确定喷嘴类型和浇口直径，还需确定喷嘴中流道直径。如果流道板上的流道直径经过流变学计算，则以最下游喷嘴的流道直径减小0.1~lmm，且按喷嘴系列直径确定。有些孔径差可保证料流畅通。常用的系列直径是4mm、5mm、7mm、10mm、12mm、16mm和20mm。因为喷嘴的入口端有引流斜角，在没有条件按流变学计算流道板中流道直径时，可按前面浇口直径计算式和附表，先计算流经喷嘴的体积流率Q(cm3/s)。对于低黏度和中等黏度物料（如PE、ABS和PA等），以103s-1的剪切流动速率求得喷嘴流道直径为（3-2）对于PC等高黏度塑料熔体，以500s-1的剪切流动速率求得喷嘴流道直径（3-3）任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022（3）喷嘴流道的直径任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结72例3-2ABS塑料的总注射量600cm3，查附表E得注射时间t=2.62s。共有两个注射点，计算流动速率为计算喷嘴流道直径为按系列取直径12mm的喷嘴。相配的流道板上流道直径应为13mm。高黏度塑料熔体在喷嘴流道中的压力损失较大，喷嘴长度应用流变学方式计算。以上是开放式喷嘴直径确定。对于开关式喷嘴，只要确定浇口直径，便可知开关柱销直径，以定购喷嘴。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022例3-2ABS塑料的总注射量600cm3，查附表E得注射时73（4）开放式喷嘴开放式喷嘴又简称开式喷嘴，不包括顶针式喷嘴。开放式喷嘴有浇口的直径为mm。将直径mm的浇口称为针点式浇口。

开放式喷嘴可分为两类，如图3-25所示：任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-25开放式喷嘴结构1—喷嘴壳体2—加热器3—模具上孔4—绝热器Lp—喷嘴头与模具孔的配合长度①有直接浇口的整体式喷嘴②有绝热仓的整体式或部分式喷嘴。11/21/2022（4）开放式喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考74①有直接浇口的开放式喷嘴

如图3-25(a)所示，直接浇口的整体式喷嘴，热流道的标准系列的浇口直径为φ2.7~7.9

mm，接触长度Lp=5~6mm。

直接浇口的开放式喷嘴中，熔体并不滞留，也适用于热敏性塑料和着色塑料的更换。同时因该喷嘴容易清洗，被推荐用来加工回头料。它易出现熔体的拉丝和流涎，在操作工艺上，可降低注射和保压压力。还要注意喷嘴头与模具的接触长度，控制配合面积，进一步调节浇口的冷却效率。

图3-26(a)~(c)为三种直接浇口的整体喷嘴，应用在冷流道的浇注中。在受热后喷嘴表面与动模表面之间要保证间隙ΔL=0.5mm。此间隙在注射时被熔体充满，使喷嘴表面与冷模板绝热。图3-26(d)~(f)是三种直接浇口的改进。图3-26(d)是将短柱状的浇道浇口留在注塑件上，便于分离。图3-26(e)是将浇口料头置于注塑件上的凹槽中。图3-26(f)是在制品的倾斜表面上注射。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022①有直接浇口的开放式喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任75②有绝热仓的开放式喷嘴

图3-25(b)和图3-25(c)所示是有绝热仓的喷嘴。初次注射时，塑料熔体将绝缘间隙填充，保证流道与浇口有较大的温差。其中图3-25(b)所示的整体喷嘴，浇口区对模板的热传导，使浇口冷却较快，又使喷嘴的表面温度较低。这种针点式的有绝缘层的整体喷嘴，对结晶型和无定形塑料都有相当好的适用性。其中图3-25(c)所示的部分式喷嘴，绝热间隙由喷嘴和模具上孔所构成。既对热喷嘴流道的绝热，又有冷模板对浇口的冷却，足以使浇口区冷却灵敏且冻结迅速。因此，减小了拉丝和流涎的可能，更适用于无定形塑料，也可用于慢结晶塑料，如PP、PE和热塑性弹性体。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022②有绝热仓的开放式喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小76任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-26直接浇口的开放式喷嘴注射11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热77（5）顶针式喷嘴

顶针式喷嘴的特征是热顶针将塑料熔体引流到浇口。浇口的温度容易控制，便于热敏性塑料的注射。它有较小的浇口直径

(mm)，留在制品上是很低的环圈。对很小的制品，可用直径为

mm的浇口。在浇口中央的顶针，有助于防止熔料拉丝和流涎。

缺口敏感的塑料，如无定形的PC、PMMA和PS塑料，快结晶的PA、POM和PEEK塑制以及玻璃纤维高含量的塑料，浇口的边缘应是锐利的，可选用较大直径

(mm)的浇口。拉断浇口的废料时有清晰的断面，对缺口不敏感的塑料，如PE、PP、PVC，以及热塑料弹性体TPE，不会得到齐整的浇口断面。为了得到美观的制品外表，浇口直径应尽可能限制在

mm。顶针式喷嘴不推荐注射对剪切敏感的塑料，包括含有阻燃剂或有机颜料的塑料。由于浇口里的环形小间隙中，产生温度上升和物料的分解。倘若使用，要选用较大直径的浇口，并注意注射的工艺控制。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022（5）顶针式喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结78顶针式喷嘴可分为三类：加热鱼雷顶针；鱼雷顶针；管道顶针。①加热鱼雷顶针图3-27(a)所示为无喷嘴壳体内加热的鱼雷顶针，直接置于内加热的流道板里。两者以相同的时间，加热流道板中塑料料流。模板的绝热依靠熔体外表的皮层。顶针的终端用三个顶销或短筋支撑。

图3-27(b)所示有喷嘴壳体内加热的鱼雷顶针，中央嵌有线圈加热器，能保证沿轴线的加热温度均匀。有热电偶置于鱼雷顶针的前端，有利于对浇口区的温度控制。绝热壳体可使熔体冻结皮层减薄，有利于换色。顶针用耐热钢制造。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022顶针式喷嘴可分为三类：加热鱼雷顶针；鱼雷顶针；管道顶针。任务79任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-27内加热鱼雷顶针式喷嘴A—对有较宽加工温度范围的塑料B--对有较宽加工温度范围的塑料

1—热电偶2—嵌入的线圈加热器3—绝热壳体4、5--加热鱼雷顶针6—浇口套11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热80任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计②热传导鱼雷顶针

图3-28所示热传导鱼雷顶针很短小，便于用筋条固配在绝热套上，更减小了流动阻力。

常见喷嘴有流道直径

mm，喷嘴长度40~110mm，有浇口直径

mm可供选用。图3-28热传导鱼雷前顶针喷嘴1—喷嘴顶端测量热电偶2—鱼雷顶端测量热电偶11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热81任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-29带浇口顶针式喷嘴1—喷嘴本体2—加热线圈3—绝热套4—顶针5—浇口如图3-29所示为带浇口顶针式喷嘴。11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热82③管道顶针任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022③管道顶针任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习83④浇口里顶针的位置顶针与浇口的安装位置关系，影响浇口中物料的注射流动性。带浇口的整体式喷嘴在制造中已确定两者的关系。而部分式喷嘴，浇口在模具上，两者的安装位置必须正确。在加热稳定的工作状态下，图3-30(a)是正确的顶针位置。图3-30(b)中退缩的顶针，将会使制品上遗留的废料头升高。图3-30(c)上顶针伸出到型腔中，会使塑料熔体在浇口环隙中的流动受阻，造成保压补缩无效。为了使顶针与浇口的位置正确，在室温条件下对它们的装配，必须考虑顶针伸长的热补偿。图3-31是浇口的结构。从图3-31(a)可见浇口应该是锥孔，而不是圆柱孔。图3-31(b)表明在使用中要注意顶针与浇口的同轴度。错位会影响环隙截面上均匀充模流动；造成单向的节流，增加了浇口的实际高度。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022④浇口里顶针的位置任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思84任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选择热流道系统11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务二选85任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-30浇口里顶针位置图3-31浇口结构说明：S1、S2为调节前后的环隙间隙11/21/2022任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热86（6）开关式喷嘴①使用特征图3-32所示是气动的开关式主流道喷嘴。由气压驱动。喷嘴的浇口形式，有带有浇口和不带有浇口两种。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-32气动开关式主流道喷嘴安装和浇口形式11/21/2022（6）开关式喷嘴任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考87图3-33所示是气动的开关式喷嘴。熔料经流道板分配给各注射点，实现大型注塑件的多点注射，或者一模多腔注射成型。气缸安装在定模固定板中，开关柱销穿越流道板。喷嘴有带浇口或不带浇口的两种。多个开关式喷嘴可实现时间控制顺序注射。可对各注射点喷嘴分别设定保压时间，并能控制熔合缝位置。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-33气动开关式喷嘴安装和浇口形式11/21/2022图3-33所示是气动的开关式喷嘴。熔料经流道板分配给各注射点88开关式喷嘴在热流道系统中，具有如下优势:它可准确控制柱销闭合浇口。可确保各个喷嘴的浇口闭合一致，减少注射循环时间，使一模多腔的各注射点的计量一致。在制品上无残留废料，但柱销会在制品上留下的圆柱标记。能满足制品表面高质量的需求，浇口不存在流涎和拉丝。有较大的浇口通道，浇口直径常用mm，可以达到20mm。可用于低剪切阻抗或对剪切敏感的塑料注射。浇口直径通常是制品壁厚的两倍。适合大型塑料制品的注射，可使其以较低保压压力，获得残余应力较低的制品。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计11/21/2022开关式喷嘴在热流道系统中，具有如下优势:任务目标任务分析相关89②浇口结构柱销和浇口的结构，决定了浇口闭合方式。浇口套与柱销的材料与硬度，影响了浇口开关的可靠性和耐用性，也与适用的塑料材料有关。图3-34的开关式喷嘴有两种浇口闭合形式。图(a)所示浇口和柱销头有40°的锥度。在驱动力下，柱销落在浇口上，密封可靠。但柱销的长度必须精确，要要考虑在工作温度下的柱销热伸长。在热流道内的保压压力下，柱销长度在朝闭合位置处增加0.02mm。因柱销会将填料压实在浇口与柱销的接触面上，故不用该类喷嘴生产有矿物质填料的塑料。图(b)所示是圆柱面的柱销与浇口的闭合。常用于较大的孔径，浇口孔精度H7，柱销直径g6。此浇口在使用时，孔径被摩擦磨损，浇口残留标记会愈加明显。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-34开关式喷嘴浇口闭合形式11/21/2022②浇口结构任务目标任务分析相关知识任务实施任务小结思考与练习90开关式喷嘴的结构，如图3-35所示，分成部分式和整体式两大类型。机械的开关式喷嘴需顾及塑料熔体在浇口中冻结问题。图(a)所示的部分壳体式喷嘴，浇口开设在模具上。浇口区温度较低，但不至于冻结浇口中的熔料，适用于无定形塑料的注射。如果生产结晶型塑料，浇口里会出现冻结皮层，妨碍柱销闭合，或将浇口凝料推入到注塑件的表面。当柱销前端伸出过多和温度过高，会造成柱销与注塑件表面粘结。图b所示为整体壳体式的喷嘴，浇口孔座有喷嘴的加热器加热，防止浇口中的物料过早冷却，保证柱销在熔融态插入。当用来无定形塑料时，因浇口与注塑件的接触面温度过高，塑件表面会起皱，甚至烧伤。为防止快结晶POM、高黏度PC或冷却时间长的塑料在浇口中熔料冻结，浇口套用热传导良好材料制造。维持浇口内高温，防止柱销滞留在固化塑料中。任务目标任务分析相关知识任务实施任务小