塑料成型工艺与模具设计任务三

2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日一、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14--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2024年9月19日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2024年9月19日二、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2024年9月19日图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。2024年9月19日图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2024年9月19日图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2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日2.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2024年9月19日图(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2024年9月19日图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2024年9月19日②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。2024年9月19日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。2024年9月19日（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。2024年9月19日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。2024年9月19日①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2024年9月19日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2024年9月19日②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2024年9月19日例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2024年9月19日③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2024年9月19日3.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2024年9月19日②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2024年9月19日（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2024年9月19日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2024年9月19日（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2024年9月19日例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2024年9月19日（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。2024年9月19日①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φ2.7~7.9mm，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2024年9月19日②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2024年9月19日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2024年9月19日（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2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日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。2024年9月19日③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2024年9月19日④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2024年9月19日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2024年9月19日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2024年9月19日（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2024年9月19日图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2024年9月19日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2024年9月19日②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2024年9月19日开关式喷嘴的结构，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结思考与练习任务三热流道模具结构设计图3-35部分和整体式开关式喷嘴2024年9月19日为满足开关式喷嘴浇口中内腔塑料熔融状态，和注塑件表面上有致冷的温度，产生了针对各种塑料的热性能的各种浇口，如图3-36所示。图(a)是可更换的浇口套，实际上是整体式的喷嘴。用于快结晶塑料，如PA、PAEK、PEEK、POM、PPA、PPS等塑料。图(b)是圆柱头的柱销。塑料在螺旋槽中被引流；柱销在筋条中被导向。适用于无定形和慢结晶型塑料的加工。图(c)是双层双金属结构设计，用钛合金制造外套绝热。适用于所有的无定形塑料加工，还可用于着色的变更和高速注射薄壁模塑件。图(d)中钛合金的浇口套延伸到型腔，使浇口内有更高的温度。用于着色频繁变换的快结晶塑料加工，还可用于循环周期长的厚壁模塑件的生产。由于此浇口更换容易，也可用于被充填和增强的塑料注塑。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3-36可更换浇口套的各种开并式喷嘴1—喷嘴控制热电偶2—柱销测温热电偶2024年9月19日③开关柱销的驱动开关柱销的驱动有弹簧、气缸和液压缸三种。流道板上的喷嘴、缸体或弹簧可放置在流道板一侧的定模固定板上，直接驱动柱销。对于主流道喷嘴，一种如前图3-32所示，缸体安置在主流道轴线上，喷嘴流道绕过缸体。另一种是让缸体偏置于主流道轴线一侧，经杠杆与横臂，或者齿轮齿条，来驱动开关柱销。图3-37示为弹簧驱动的柱销，是一种最简单最价廉的驱动方式。当熔体压力升高时，压力使弹簧受压缩，柱销开启。当熔体压力下降，弹簧力驱使柱销闭合浇口。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务三热流道模具结构设计图3-37弹簧驱动柱销A—不对弹簧预紧B--对弹簧预紧1—浇口套2—铍铜导热导3—开关柱销4—流道板5—柱销导套6—柱销位置调节螺栓7—柱销套筒8—压缩弹簧9—弹簧卡圈2024年9月19日柱销的闭合力约160MPa，在8MPa的熔体压力下柱销开启。流道板温度超过900℃时，有过大的热膨胀效应，还会影响到弹簧力。柱销的开启由熔体压力决定；关闭时由弹簧力直接作用。如果是多型腔的流道板，因各流道压力降不均匀，各注射点浇口的启闭会不同步，影响了各型腔成型制品的一致性。故弹簧驱动喷嘴很少使用。液压或气动喷嘴的柱销，都需独立的控制，如图3-38所示。它们都需要较大空间来安装缸体。通常缸体设置在定模固定板上。图3-38(a)所示液压驱动的开关式喷嘴，需专口油泵或注射机的液压系统来推动液压缸的活塞。控制油路通常包含压力调节和流量控制两部分，油压在2~8MPa间使用。多采用注射机的控制系统连接液压缸的控制油路。开始注射的信息用来开启浇口里的柱梢；保压结束的信息，用来关闭浇口。为获得柱销有2800MPa的闭合力，设计液压缸的工作压力5MPa。柱销在流道板的流道里直线运动，温度变化会引起柱销偏移和弯曲。液压缸的温度不能超过80~100℃，同时模板温度过高，会引起液压油泄漏。图3-38(b)所示为气动的开关式喷嘴。它比液压驱动简单，通常不需要对气缸冷却。但气缸活塞产生的作用力要小许多，管道气压为0.6MPa。气动开关喷嘴主要用于低压注射的低黏度的塑料。它有较清洁的生产环境，没有油雾和漏油，可以有比液压更高的加工温度。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2024年9月19日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3-38流道板上的驱动源1、2—缸的前后盖3--固定板4—活塞5—开关柱销6—柱销导套2024年9月19日④开关柱销运动柱销的导套，安装在喷嘴中。让流道Z字形拐弯供料。柱销作为导柱，与导套以H7/s6配合，孔与轴均需高精度研磨。在300℃的操作温度下，保证单边有约5间隙，对一些低粘度的熔料，单边间隙应为2。柱销应该能运动自如。上述间隙能防止一般塑料熔体泄漏，亦可在生产时使用硅油脂抗漏。导套在结构上，制成横向的聚集槽，连接疏离孔，以便将塑料熔体聚集后排除。柱销的表面硬度在54HRC以上，有无机填料的塑料，需要更高的抗磨性能。常用H13钢制造。与浇口的配合段用氮化钛表面处理，也有用两种材料焊接成柱销的。浇口段有更高硬度，但较脆；导向段用韧性较好的钢材。⑤开关式的主流道喷嘴前面图3-32所示的气动开关式主流道喷嘴，它的气缸与主流道轴线同轴。导致主流道拐弯绕行，很长，加热功率耗大，绝热困难。图3-42所示三种开关式的主流道喷嘴，将气缸或液压缸偏置。利用横杆、齿轮齿条或杠杆驱动喷嘴的柱销开合。图3-39(a)开关式喷嘴被设置在模具中央，气缸偏置，驱动力通过相贯的横杆传至柱销。用0.6MPa压缩空气驱动，可得到柱销闭合力约2kN；用3MPa液压油驱动，可得闭合力约10KN。图3-39(b)的主流道喷嘴、液压缸安装在旁边的铰链上，驱动力经扇形齿轮与齿条传动，实施柱销的开合。图3-39(c)所示主流道喷嘴有个偏置的液压缸，油压4MPa。缸体安装在模板上，驱动力经铰链上的杠杆传动到柱销。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2024年9月19日边缘式喷嘴边缘式喷嘴即为侧浇口喷嘴，可用在塑料制品侧壁的浇口位置上。浇口设在型芯对面，或位于制品角落、斜壁面上。浇口直径mm。浇口不应该在模塑件的厚壁位置上，因为厚壁部位有过大收缩，会牵引浇口熔料，造成过大废料。同样，浇口也不应该在模塑件转角的凹面。对热塑性弹性体，浇口孔对塑件壁画的斜角不超过15°，以获得精良的浇口剪断表面。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三热流道模具结构设计图3-39传动柱销主流道喷嘴2024年9月19日边缘式喷嘴有以下三种结构：①有绝热式仓的开放式喷嘴图3-40的几种边缘式喷嘴的周围都有绝热仓。因浇口开在模板上，相对温度较低。适用于注射温度低于300℃的无定形塑料和慢结晶塑料，如PE和PP。可用于短注射周期的包装件。图3-40(a)、图3-40(b)所示的喷嘴流道是半圆形，另一半是绝热皮层。图3-40(c)所示喷嘴的流道，开设在导热铍铜喷嘴前面。注射时熔体冲破0.2mm厚的塑料，涌入型腔。图3-40(d)所示熔料流到的出口上，装有钛合金的绝热套，绝热皮层很小，避免了主流道喷嘴受到顶出力。②开放式接触喷嘴图3-41所示的这种喷嘴直接接触模板上的浇口，在浇口区有较高温度。推荐加工结晶型塑料，可以防止浇口过早冻结。用3-41(b)说明了此种边缘式喷嘴生产浅盆制品的情况。喷嘴的底部有绝热皮层。必须考虑到喷嘴的热膨胀对与浇口接触的影响。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三热流道模具结构设计2024年9月19日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3-40有绝热式仓的开放式喷嘴2024年9月19日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3-41开放式接触喷嘴2024年9月19日③顶针式喷嘴顶针式浇口用于边缘式喷嘴可以消除喷嘴上出口的冷料。模板上的浇口只有2~3mm厚度。这种喷嘴必须有专门的结构与顶针的装配。图3-42(a)上专门设计了可镶拼的模块，可向中央推进，让顶针伸入模块，对准浇口。然后用楔块从两侧固紧模块。图3-42(b)上的铍钢合金的顶针，先用安装螺钉4吊在绝热仓里。装好浇口模板后，再吊紧顶针直到它们进入喷嘴的键槽并抵达限位。然后用吊紧螺钉3置换安装螺钉4。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3-42顶针式喷嘴(a)1、2—拼合模块3—锁紧斜楔(b)1—喷嘴2—顶针3—吊紧螺钉4—安装螺钉2024年9月19日三、流道板热流道的流道板是热流道系统的中心部件。流道板将主流道喷嘴传输来的塑料熔体经流道送到各喷嘴。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图3-43热流道注射模流道板种类1—流道板2—加热棒3、8—流道4—顶针式喷嘴5、6—流道板组成板7—加热棒嵌件9—鱼雷棒2024年9月19日对注射模上的热流道板的选择或设计必须满足如下要求：对大型型腔或多型腔的熔体充模要合理分配；熔体在流道中的压力损失最小；熔体的温度稳定，黏度波动很小以防止流动过程中出现过热和热损伤；熔体在流道中没有滞留的“死”区（点）；流道板加热升温较快，且温度控制可靠有效；流道板与模具的绝热良好，且与喷嘴间无熔体泄漏；其次，换色注射时容易；加热器的更换维护方便。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2024年9月19日1.流道板结构流道板种类很多，按加热方式可分为外加热流道板和内加热流道板，如图3-43所示；按流道板的机械结构形式可分为管式流道板和板式流道板。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3-44一模两腔热流道注射模1—定位环2—定模固定板3—流道杯4—流道板5—承压圈6—垫板框7—支承垫8—中心定位销9—止转定位销10—开放式喷嘴11--定模板12--注塑件13—动模板2024年9月19日管式流道板有如下几种形式：用线圈加热器加热，并又用陶瓷绝热，安装在孔板里传输给外加热熔体；将流道处于不锈钢管中，并被整体镶焊在铜合金里；流道板由套和管联接组成。因套和管均可加工成标准件，故可实现标准化生产；同时可有效地补偿注塑生产时的热膨胀。下面按以加热方式分类阐述流道板。如图3-44是一模模两腔的热流道注射模。从图中可见，流道板悬于热板框6中，上面有定模固定板2，下方有定模板11，它的周围都有充满空气的间隙。为避免流道板将热量传递给定模固定板和定模板，图中所示的承压圈5和支承垫7均用绝热材料制造。同时因承压圈承受流道板喷嘴在喷嘴轴线上的热膨胀力，支承垫承受注射机喷嘴的压力，故它们应用高强度材料制造，并应考虑它们的接触面积。面积太大，不利绝热；面积太小，强度不够，出现压溃。为保证流道板的安装定位精度，在流道板与定模板之间安装了中心定位销8和在流道板边缘安装了止转定位销9。既保证了流道板与定模板之间的周边间隙，也保证了流道板与喷嘴上流道的配合准确。为防止流道板产生过大的热应力和热变形，止转定位销在模板平面的径向，必须有足够的间隙，它仅限止流道板的转动。目的是使流道板在径向先行自由膨胀，然后再在喷嘴轴线方向进行有约束的热膨胀。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2024年9月19日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3-45顶针式喷嘴的热流道系统装配图1—定位环2—主流道喷嘴3—加热圈4—定模固定板5—承压圈6—金属管状电热管7—流道杯8—垫板框9—耐热导线10—接线盒11--定模夹板12—定模板式13—冷却水孔14--注塑件15—顶针式喷嘴16—加热引出线17—直角式热电偶18--支承垫19--中心定位销20--止转定位销2024年9月19日图3-45是两个顶针式喷嘴的热流道系统。主流道喷嘴2有功率线和信号线引出。流道板的测温热电偶是采用直角测温热电偶17插入流道板平面，用螺钉固定。图中所示喷嘴带有浇口，在定模板上镶有成型模块；如果喷嘴不带有浇口，在模具制造时要加工浇口，采用镶入材质为淬透钢、硬度为48-50HRC的成型模块。接线盒10装在定模板的外侧面。浇口区应有冷却管道控制低温，保证浇口的热力闭合。喷嘴的安装以很短的外圆与板上的安装孔相配，并以很小的端面定位在定模板的孔肩上。各个喷嘴安装后，其位置应该在同一平面上，以保证各个浇口的伸出位置一致；同时保证各个喷嘴入口端平面，贴合到流道板的输出平面上。此种板式流道板容易加工，但导热性差，体积较大。因而需较大加热功率，且热惯性大。难以注射加工的塑料有：LCP、PA66、PBT、PEEK、PET、PSU、玻璃纤维填充的PVC和氟塑料等。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三热流道模具结构设计2024年9月19日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3-46开关式喷嘴的热流道系统装配图2024年9月19日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3-46所示为开关式喷嘴的热流道系统装配图，此种流道板被开关式喷嘴的柱销穿过。因此，柱销长度必须与流道板厚度严格控制。驱动缸装在定模固定板中，板中还要开设气、油介质的通道。为保证开关柱销活动自如，定模固定板、流道板和定模板三者的注射点的轴心线必须重合。因流道板的径向膨胀，流道板与定模板的对准极为重要，可在流道板的上下对角安装两个止转定位销。2024年9月19日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3-47典型热流道系统的装配图1--主流道喷嘴2—熔体过滤网3—支承垫4—中心定位销5—止转定位销6—承压圈7—堵塞8—金属O形密封圈9—喷嘴10—金属管状电热管11--热电偶12—反射铝片13—绝热板14—定位销钉2024年9月19日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3-48喷嘴与流道板的密封与紧固1—承压圈2—螺栓3—支承垫4—弹性支承5—孔座圈6—密封圈2024年9月19日

如图3-