摘 要：本文阐述了塑料注射模具浇注系统的设计要点，分析了设计过程中的注意事项，归纳了产品缺陷的原因，并提出了有效的解决办法。
关键词：浇道 脱模 补缩 熔接痕
Abstract: this article expounds the plastic injection mould for the design of gating system, analyzes the key points of attention in the design process, summarizes the defects reasons, and puts forward some effective solutions.
Keywords: runner demoulding fill shrinkage weld 1ine
一、概述
注射模具的浇注系统是指模具从注射机喷嘴开始到型腔为止的塑料流动通道。其作用是将塑料熔体填充满型腔并使注射力传递到各个部位。因此浇注系统设计的好坏对塑料性能，外观，成型难易程度及整个塑件的质量都有影响。如塑件表面有缩痕，气孔，疏松，熔接痕，以及注不满等缺陷，虽然产生这些缺陷的原因很多，但浇注系统设计的好坏则是一个重要的因素。
由于塑料熔体在模具浇注系统中和型腔内的温度，压力都是随时随处变化的充模，熔体以较快的速度充满整个模腔，在保压阶段，又能通过较浇注系统使压力充分地传递到型腔内的各处，同时又能通过浇口适时地进行补料，以获得清晰的外型稳定的尺寸，较小的内应力，无气泡，凹陷，熔接痕和充模不足的塑件。
二、浇注系统的分类及组成
浇注系统一般由主浇道，分浇道，浇口和冷料穴四个部分组成。
主浇道 由注射机机嘴与模具接触的部分，其到分浇道截止的一般流道，是熔融塑料进入模具最选经过的部位。
分浇道 主浇道与浇口之间的一段流道，是熔融塑料由主浇道进入型腔的过渡段，对多型腔的模具来讲，起着向各个型腔分配塑料的作用。
浇口 是分浇道和型腔之间的狭窄部分，也是最短小的部分。
浇口的作用有三：
（1）使分浇道输送来的熔融塑料进入型腔时产生加速度，从而能迅速充满型腔
（2）成型后浇口处塑料首先冷凝，以封闭型腔，防止产生塑料倒流，避免型腔压力下降过快，致使塑料产生凹陷。
（3）成型后，便于使浇注系统凝料与塑件分开
（4）冷料穴其作用是贮存两次注射间隔中产生的冷料头，以防冷料进入型腔造成塑件熔接不牢，影响塑件质量，或堵塞住浇口，造成不浇或浇不满。冷料穴一般设在主浇道末端，当分浇道较长时，在其末端通常也开设冷料穴。
三、浇注系统的设计要点
1、排气良好熔融塑料能顺利的同时充满各型腔的深处，以免塑件出现充模不满，熔接不牢等缺陷。
2、流程短在满足成型和排气良好的前提下，应尽量缩短流程并减少弯曲以缩短充模时间，使温度降低最少，压力损失最少。
3、防止型芯和嵌件变形应尽量避免熔融塑料正面冲击直径较小的型芯和嵌件，以防型芯弯曲和嵌件移位。
4、整修方便浇口位置和形式应结合塑件形状考虑，做到整修方便并无损塑件的外观和使用。
5、防止塑件翘曲变形在流程较长或需开设两个以上的浇口时，应考虑变形的可能。
6、合理设计冷凝穴或溢流槽因为它可能影响塑件质量，应取小值，以减少浇注系统的占用塑料量。
四、普通浇注系统的设计
（一）主浇道设计
主浇道是指塑料模具中由喷嘴口起到分浇道为止的部分，该部分是熔融金属塑料进入模具型腔时最先经过的部位，它的大小长短对塑料进入型腔的流动速度和充模时间有较大影响。主浇道如果太小，则塑料流动时的冷却面积就相对增加，热损失量就大，使熔体粘度变大，流动性变差，注射压力特增大，造成成型困难。如果主流道过大，则浇道容积变大，回收冷料增多，同时在浇注过程中，塑料会产生严重的涡流现象，容易在塑件中产生气泡或组织疏散等缺陷，影响塑件质量。因此必须适当地选择主浇道的直径。
由于主浇道要与温度较高的塑料和喷嘴反复碰撞和接触，所以通常不把主浇道直接开设在定模板上，而是将它单独开设在一个浇口套上，称之为主浇道衬套，然后镶在定模板上。这样对浇口套的选材，热处理和加工，带来很大方便，而且损坏后便于修理和更换。如主浇道无法修复的话，会造成模具的报废。，在经济上是不合算的。主浇道衬套材料通常选碳素工具钢：如T8，热处理HRC53-57。
一般情况下，小型模具可将注流道衬套与定位圈设计成整体式，但在很多情况下，主流道衬套与定位圈通常是分开设计的，然后以配合形式或联结形式固定在定模板上。
主流道设计要点：
（1）主浇道的注口（又称进料口）直径比注射机喷嘴出口直径应大0.5-1mm，一是为了补偿喷嘴大，注口小造成的压力损失以及喷嘴和主浇道套之间产生漏料，或积存冷料，致使主浇道的冷料脱模困难或无法脱模。主浇道形式与尺寸见下图
h=2/3b L=（1~2.5）b e=2°~3° R0=1~3mm R1=2.5mm
（2）为了便于取出浇道中的凝料，及易于加工，主浇道一般应做成圆锥形，其锥度一般为2°-4°。
（3）主浇道口处应有圆角，圆角的半径r=0.5-3mm。
（4）主浇道内壁粗糙度应在0.8以上。
（5）主浇道衬套与喷嘴头部球面接触弧度必须吻合，否则将造成漏料。通常设计主浇道衬套下的凹部分的球面半径R应比喷嘴球面半径大1-2mm
（1）在能实现塑件成型的前提下，主浇道长度应尽量下，以减少压力损失，热损失和回收料量。通常主浇道长度H值一般不大于60mm。
（2）主浇道尽量不要做成两段组合式，以免塑料流进接触边影响脱模。
（3）主浇道衬套与定模板通常采用过渡配合n6/r6。主浇道衬套镶入定模后，主浇道衬套端应与定模板分型面一平（通常是镶装后，上磨床修磨一下定模板的分型面）。高出分型面或低于分型面将出现衬套外合模不严造成溢料或衬套端面压坏模具。
（4）主浇道衬套外径应尽量取小值，以防因模内压力把主浇道压出模板，影响塑件质量。
（二）分浇道
分浇道是主浇道与浇口之间的过渡部分。该部分在单模腔时通常把它去掉，但在多模腔中，则必须设有分浇道。塑料沿分浇道流动时，要求压力损失应尽量小些，料温下降也将塑料均衡地分配到各个型腔中。从这两点出发，分浇道应设计成短而粗。但为了减少回收料，分浇道也不易做的太粗，如太粗会增加冷却时间，过短也会使型腔布置困难，因此，分浇道的形状与尺寸应根据塑件的成型体积，壁厚，形状复杂程度，型腔数目以及所使用的塑料性能等因素综合考虑。
1、分浇道的断面形状
常见的分浇道断面形状有圆形，半圆形，矩形，方形等。
为了使浇道内的熔料温度降低的量最小，压力损失最小，应使在同样流量的条件下浇道的断面积与浇道周长之比最大。即：效率=面积/周长。
（1）圆形断面分浇道 该浇道比表面积最小（流道表面积与体积之比为比表面积）。故热量不易散失，流动阻力最小。但由于这需开设在定、动模分型面上，要求其能互相吻合，故加工比较困难。
（2）梯形断面分浇道 该浇道热量损失及压力损失都不大并且机械加工又比较容易，故为最常采用的形式，其断面尺寸比例为：h=2/3Dd=3/4D。D值通常取5-10mm。
（3）U形断面分浇道 这种浇道优缺点与梯形断面分浇道基本相同，一般常用在小型塑件中，其深度h=5/4R（R为流道半道）。
（4）半圆形断面分浇道 比表面积较大，热量损失大故不常采用。
（5）矩形断面分浇道 同上，也不常采用。
2、分浇道设计要点
（1）分浇道的尺寸应根据塑件的壁厚、成型体积，形状的复杂程度及所用塑料的流动性等因素而定。在保证有足够注射压力的前提下，截面应尽量小，长度应尽量短。
对于大型件h值可取大些，β角取小些，圆形分浇道直径不应小于塑件最厚部分的3倍，通常为3-9.5mm，分浇道长度一般在8-30mm之间，也可根据型腔布置情况来定。
（2）当分浇道较长时，其末端应开设冷料穴，以防冷料堵塞浇口或进入型腔，造成填充不满或影响塑件熔接不牢。
（3）分浇道的粗糙度不宜过高，一般为1.6即可，这样可增大熔融塑料外层料的阻力，能使熔融塑料冷却皮层固定，不至使冷却进入型腔。
（4）多型腔模具中，各分支浇道长度应一致，以保证塑料尽可能同时均匀充满各种型腔。同时，主浇道断面不应小于各分浇道断面积之和。
（5）浇道设计时，宁可先选较小尺寸，以便在试模时根据实际情况来校正。
（6）多型腔模的分浇道布局应取决于型腔布局，应注意保持平衡。
注：当塑件尺寸精度要求较高时，应注意尽量不采用多模型式。由于浇道、浇口开设的尺寸不会完全一样，注射充模具压力，速度冷却，补缩均不能相等，故制出的塑件尺寸也不会完全相同。在机械加工模腔时，也不会保证各模腔尺寸完全相同。（每增加一型腔，尺寸精度各降低40%）。
（三）浇口设计
浇口是浇注系统中的关键部分，浇口形式、尺寸以及开设在塑件的什么部位对塑件的质量有很大影响，要求从分浇道来的熔融塑料能以较快的速度进入并充满型腔。在型腔充满后，完成补缩后能迅速冷却封闭，防止型腔内未冷却的塑料回流。缩小浇口断面积可提高流速，但相应带来较大的压力损失，或塑料未充满型腔前就冷凝，大多数情况下，浇口的断面约为分浇道面积的3-9%，这样既有较高的注入速度，又有利于型腔中空气排出，同时又可顺利的进行补缩。浇口形状与尺寸见下图
1、浇口尺寸
（1）浇口厚度h 该尺寸直接影响塑料熔体进入型腔的流速，因而对塑料质量影响较大。h值减小时，塑料熔体充模流速大，对填充薄壁件有利，可获得外型清晰的制品，但注射压力损失较大，浇口冷却快，造成补缩困难，甚至会成型不满；如果h增大，塑料熔体进入型腔的速度下降，这有利于排出型腔内的空气，使熔融塑料更好地熔合，提高塑件的表面粗糙度，并有利于塑件的补缩。h值过大会因浇口冷却过慢而引起倒流，同时塑件上将留下较大的浇口痕。通常浇口h值可取塑件壁厚1/3-2/3。
（2）浇口宽度b 对塑料熔体进入型腔流态有很大影响，合适的浇口宽度能避免充模时产生旋涡和喷射现象，在正常流速和壁厚的情况下，对中小型塑件，浇口宽度一般取（3-10）h，对于大型塑件或特殊扇形浇口，可取b>10h。
（3）浇口长度c 浇口长度一般取0.7-2mm，浇口太长会使注射压力大大降低，影响充模不足或造成塑件表面云纹银丝等缺陷。
浇口与塑件连结处应作成R0.5圆角或0.5×45°倒角。
浇口与分浇道连接处应一般采用30°-45°斜角，并以R=1-2mm圆弧连结，以减小压力损失。
注：浇口设计时通常取小值，在试模时根据注射成型情况作以适当的修正。
2、浇口形式
浇口的形式较多，常见的浇口形式有以下几种：
（1）侧浇口（又称多缘浇口），侧浇口一般开设在分型面上，从塑件的侧面进料。浇口断面形状多为梯形或矩形，塑件制成后，去浇口容易，且不影响塑件外观，故应用较广。
（2）点浇口是一种尺寸较小的浇口，浇口的长度很短，一般不超过直径。通常用于流动性较好的塑料。这种浇口有很多优点：
①塑料熔体流经点浇口时，由于磨擦阻力较大，使一部分能量变为热量，故熔体温度有所升高，粘度下降，改善了流动性，对成型薄壁件或带有凸起花纹制品有利。
②点浇口尺寸小，冷凝快，可缩短成型周期，提高生产率。
③对多型腔模，点浇口可均衡各型腔的进料速度。
④点浇口在开模时能自动切断，省去修整工序，且点浇口留在塑件上的痕迹很小，使塑件表面质量有所提高。
（四）拉料杆
1、拉料杆的作用
拉料杆的作用通常是在开模时将模具中的凝料拉住，使其与塑件一起留在动模上。
2、拉料杆的形式
钩形拉料杆、倒锥形或圆形拉料杆、球形拉料杆、锥形拉料杆。
参考文献：
1.宋玉衡，注射模模具设计手册。北京:航天工业出版社，2003
2.《塑料模具技术手册》编委会编著，塑料模具技术手册[M]。北京：机械工业出版社，2001
3.屈华昌主编，塑料成型工艺与模具设计。北京：高等教育出版社，2001
4.傅建军主编，模具制造工艺，机械工业出版社，2004
作者简介：辛春，大连市甘井子区虹港路73号（大连市农业科学职业技术学校），13940832564