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UG NX教程资料:
第5章 浇注和冷却系统
    浇注系统设计是注射模具设计中最重要的问魔之一浇注系统是引导塑料溶体从注塑机喷嘴
到模其型腔为止的一种宪整的精送通道.它具有传质和传压的功能,对塑件质t具有决定性影响.
它的设计合理与否,影响着制品的质量、模具的整体结构及工艺操作的难易程度.
学习目标
    ·流道
    ·分流道
    ·浇口
    ·冷却组件设计
 
5.1手机壳体模具添加浇口
本例添加手机壳体模具浇口,如图5一1所示。

添加手机壳体模具浇口
 
5.1.1相关知识点
1.流道
    主流道是熔体进入模具最先经过的一段流道,一般使用标准浇口套成型设计而成。
    在【重用库】对话框的【名称】中选择【DME_MM】-【Injection】,然后从【成员选择】
中选择需要的标准浇口套,如图5一2所示.
2.分流道
    分流道是熔料经过主流道进入浇口之前的路径,设计要素分为流动路桂和流道截面形状。
    单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【流道】鹅按钮,系统弹出如图5一3所示的【流
道】对话框.

重用库对话框流到对话框
(一)引导线
引导线串的设计根据浇道管道、分型面和参数调整要求的综合估况来考虑。共分为3种方法:
.输入草图式样;
.曲线通过点:
.从引导线上增加,去除曲线.
    单击【绘制截面】按钮,进入草图环境绘制引份线,也可以单击【曲线】按钮,选择已
有的曲线作为引导线。
      (2)截面
    系统提供了5种常用的流道截面类型:Circular(圆形)、Parabolic(抛物线形)、TraPezoidal
(梯形)、Heagonal(六边形)和semi一ircular(半圆形).不同的截面类型有不同的控制参数.
      (3)设置
    ·编辑注册文件:每个草图式样在使用之前都必须在注塑模向导中登记.
    ·编辑数据库:显示一个草图数据的电子表格.
3.浇口
    浇口是指连接流道和型腔的熔料进入口,如图5一所示。浇口根据模型特点及产品外观要求的
不同有很多种设计方法.
    单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【浇口库】按钮,系统弹出如图5一5所示的
【浇口设计】对话框。
    .平衡:是指多型腔模具的浇口位且创建于每个阵列型腔的相同位置,当一个浇口设计发生
      变更时,所有型腔相同浇口也随之自动发生变更.该功能包括【是】和【否】两个单选按
        钮,如图5一6所示.
    .位置:是指设置浇口位于【型腔】侧还是【型芯】侧.一般来说,潜伏式浇口和扇形浇口
        只位于型芯侧或型腔侧,而圆形浇口可以位于分型面的中心,如图5一7所示.

浇口示意图浇口设计对话框
平衡选项比较分流到位置比较
·方法:该功能包括【添加】和【修改】两个单选按钮.用于添加或编辑浇口.
    ·添加:表示添加一个断的浇口;
    ·修改:表示对所选择的浇口进行修改.
·浇口点表示:单击此按钮,系统弹出如图5-8所示的【浇口点】对话框.该对话框主要用
  于定义浇口的放里位里和删除已有的浇口点.
    ·点子功能:单击该按钮.系统弹出【点】对话框。用于放置浇口点,如图5一9所示.

浇口点对话框点对话框
·面/曲线相交:定义面与曲线的相交点作为创建浇口的放置点.单击该按钮,系统弹出
  一个【曲线选择】对话框和一个【面选择】对话框.用于曲线和面的选择.如图5一10
    所示.

曲线选择对话框和面选择对话框
·平面/曲线相交:定义平面与曲线的相交点作为创建浇口的放置点.单击该按钮,系统
    弹出一个【曲线选择】对话框和一个【平面】对话框。用于曲线和平面的选择,如图
    5一11所示.

曲线选择对话框和平面对话框
·曲线上的点:定义曲线上的点作为创建浇口的放置点.单击该按钮.系统弹出一个【曲
    线选择】对话框和一个【在曲线上移动点】对话框,如图5一12所示.

在曲线上放置浇口点
·点在面上:定义面上的点作为创建浇口的放置点。单击该按钮,系统弹出一个【面选
    择】对话框和一个【Poinr Move on Face】对话框,如图5-13所示.

选择面上的点放置浇口点
    ·删除浇口点:单击该按钮,选择刑除浇口点.
·类型:该功能用于定义浇口的类型.单击【类型】后面的下拉菜单,选择浇口类型.选择
  好后,系统会在类型区显示浇口的形状和图形控制参数.如图5-14所示.
·系统提供了8种浇口类型:fan(扇形浇口)、film(薄片浇口)、pin(点浇口)、pin point
    (针点式浇口).rectangle(矩形浇口)、step p.n(阶梯状针式浇口)、curVedt因nel(潜
    伏式浇口)、扣nnel(耳型浇口).
·重定位浇口:选择浇口后,可以单击【重定位浇口】按钮,系统弹出【REPoslT10N】对
    话框,如图5一15所示.利用该对话框对浇口进行重定位.
·删除浇口:可以用这个功能来删除浇口模型.
·编辑注册文件:每个浇口模型都注册在注望模向导模块中并可以编辑。
·编辑数据库:每个浇口模型的参数都保存在电子表格中并可以编辑.

浇口类型和参数对话框
 
5.1.2知识点扩展
    注射模的浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴进入模具开始到型腔为止所流经的通道.它的
作用是将熔体平毯地引入模具型腔.井在填充和!劫化定型过程中.将型腔内气体顺利排出.且将压
力传递到型腔的各个部位。以获得组织致密、外形消晰、表面光洁和尺寸稳定的制品。因此,浇注
系统设计的正确与否直接关系到注射成型的效率和制品质量。浇注系统可分为普通浇注系统和热流
道浇注系统两大类。
    1.普通浇注系统的组成
    注射模的浇注系统组成如图5-16和图5一17所示.浇注系统由主浇道、分浇道、浇口和冷料穴
4部分组成.

普通浇注系统直角式注射机用模具普通浇注系统
    (l)主浇道.主浇道是指从注射机喷嘴与模具接触处开始,到有分浇道支线为止的一段料流
通道.它起到将熔体从喷嘴引入模具的作用,其尺寸的大小直接影响熔体的流动速度和填充时间。
    (2)分浇道。分浇道是主浇道与型腔进料口之间的一段流道,主要起分流和转向作用.是浇
注系统的断面变化和熔体流动转向的过渡通道。
      (3)浇口。浇日是指料流进入型腔前最狭窄部分,也是浇注系统中最短的一段,其尺寸狭小
且短。目的是使料流进入型胶前加速,使于充满型腔.又到于封闭型腔口.防止熔体倒流.另外.
也便于成型后冷料与制品分离。
      “)冷料穴。在侮个注射成型周期开始时.最前端的料接触低温模具后会降温、变硬被称之
为冷料,为防止此冷料堵塞浇11或影响制件的质量而设置的料穴。冷料穴一般设在主浇道的末端.
有时在分浇道的末端也增设冷料大。
2.浇注系统设计的基本原则
    浇注系统设计是注射模设计的一个重要环节,它直接影响注射成型的效率和质量。设计时一
般遵派以下基本原则:
      (1)必须了解塑料的工艺特性.以便考虑浇注系统尺寸对熔体流动的影响。
      (2)排气良好的浇注系统应能顺利地引导烙体充满型腔,料流快而不紊.井能把型腔的气体
顺利排出.如图5一18(a)所示的浇注系统,从排气角度考虑,浇口的位置设置扰不合理.如改用
图5一18(b)和图5一18(c)所示的浇注系统设置形式,则排气良好.

浇注系统与填充的关系
      (3)为防止型芯和制品变形,高速熔融塑料进入型腔时,要尽量避免料流直接冲击型芯或嵌
件。对于大型制品或精度要求较高的制品,可考虑多点浇口进料,以防止浇口处由于收缩应力过大
而造成制品变形.
      (4)减少熔体流程及塑料耗量.在满足成型和排气良好的前提下.塑料熔体应以最短的流程
充满型腔.这样可缩短成型周期,提高成型效果,减少塑料用量。
      (5)去除与修整浇口方便,并保证制品的外观质量.
      (6)要求热量及压力损失最小.浇注系统应尽量减少转弯,采用较低的表面粗糙度,在保证
成型质量的前提下.尽量缩短流程,合理选用流道断面形状、尺寸等,以保证最终的压力传递。
3.普通浇注系统设计
      (I)主浇道设计。主浇道轴线一般位于模具中心线上.与注射机喷嘴轴线重合.在卧式和立
式注射机注射模中,主浇道轴线垂直于分型面(见图5一19),主浇道断面形状为圆形.在直角式
注射机用注射模中,主浇道轴线平行于分型而(见图5一20).主浇道截面一般为等截面柱形,截
面可为圆形、半圆形、椭圆形和梯形,以椭圆形应用最广。主浇道设计要点如下:

主浇道的形状和尺寸注射机喷嘴与主浇道衬套球面接触
·为便于凝料从直浇道中拔出.主浇道设计成圆锥形(见图5-19),锥角a=2°一4°,通常
主浇道进口端直径应根据注射机喷嘴孔径确定.设计主浇迢截面直径时,应注意喷嘴轴线
和主浇道轴线对中,主浇道进口端直径应比喷嘴直径大0.5一1mm.主浇道进口端与喷嘴
头部接触的形式一般是弧面,如图5-20所示.通常主浇道进口端凹下的球面半径R2比喷
嘴球面半径RI大1-2mm.凹下深度约3一5mm.
·主浇道与分浇道结合处采用圆角过渡,其半径R为1一3mm.以减小料流转向过渡时阻力.
·在保证制品成型良好的韵提下,主浇道的长度L尽量短,以减小压力损失及废料,一般主
浇道长度视模板的厚度、浇道的开设等具体情况而定.
·设置主浇道衬套.由于主浇道要与高温塑料和喷嘴反复接触和碰撞,易损坏.所以,一般
不将主浇道直接开在模板上,而是将它单独设在一个主浇道衬套中,如图5一21所示.

主浇道衬套的形式
      (2)分浇道设计。对于小型制品单型腔的注射模,通常不设分浇道:对于大型制品采用多点
进料或多型腔注射摸都需要设置分浇道。分浇道的要求是:塑料熔体在流动中热量和压力报失最小,
同时使流道中的塑料量最少:塑料熔体能在相同的温度、压力条件下,从各个浇日尽可能地同时进
入并充满型腔:从流动性、传热性等因素考虑.分浇道的比表面积(分浇道侧表面积与体积之比)
应尽可能小。
  ·分浇道的截面形状及尺寸:分浇道的形状尺寸主要取决于制品的体积.璧厚、形状以及所
  用塑料的种类,注射速率,分浇道长度等.分浇邀断面积过小,会降低单位时问内输送的
  塑料t,并使填充时问延长,塑料会出现缺料、波纹等缺陷;分浇道断面积过大,不仅积
  存空气增多,制品容易产生气泡。而且增大塑料耗t.延长冷却时问.但对注射粘度较大
  或透明度要求较高的塑料,如有机玻璃,应采用断面积较大的分浇道.
常用的分浇道截面形状及特点见表5一1所示.

分浇道界面形状及特点
    圆形断面分浇道直径D一般在2mm~12mm范围内变动。实验证明,对多数塑料来说,分浇
道直径在smm~6mm以下时。对熔体流体性影响较大,直径在smm以上时,再增大直径,对熔
体流动性影响不大。
    分浇道的长度一般在8mm-30mm之间,一般根据型腔布置适当加长或缩短.但最短不宜小
于smm。否则,会给制品修磨和分割带来困难。
    ·分浇道的布里形式:分浇道的布里形式取决于型腔的布局,其遵循的原则应是,排列紧凑,
        能缩小模板尺寸。减小流程.锁模力力求平衡.
        ·分浇道的布置形式有平衡式和非平衡式两种,以平衡式布置最佳.
        ·平衡式的布置形式见表5一2所示.其主要特征是:从主浇道到各个型腔的分浇道,其
          长度、断面形状及尺寸均相等,以达到各个型腔能同时均衡进料的目的。
        ·非平衡布里形式如表5一3所示.它的主要特征是各型腔的流程不同,为了达到各型腔
          同时均衡进料,必须将浇口加工成不同尺寸.同样空问时,比平衡式排列容纳的型腔
          教目多,型腔排列紧凑,总流程短.因此。对于精度要求特别高的制品,不宜采用非
          平衡式分浇道.
    ·分浇道设计要点:
        ·分浇道的断面和长度设计,应在保证顺利充模的前提下尽t取小,尤其小型制品更为
            重要;
        ·分浇道的表面粗糙度一般为1.6um即可,这样可以使熔触塑料的冷却皮层固定,有利
于保温;
·当分浇道较长时,在分浇道末端应开设冷料穴,见表5一2和表5一3所示.以容纳冷料,
保证制品的质量;
·分浇道与浇口的连接处要以料面或圆弧过渡,如图5-22所示.有利于熔料的流动及填
充,否则会引起反压力,消耗动能.

分浇道平衡式不值的形式分浇到非平衡式布置的形式分浇到与浇口的连接形式
    (3)浇口设计.浇日是连接分浇道与型腔的进料通道,是浇注系统中截面最小的部分.其作
用是使熔料通过浇口时产生加速度,从而迅速充满型腔;接着浇注处的熔料首先冷凝,封闭型腔,
防止熔料倒流:成形后浇口处凝料最薄.利于与制品分离。浇口的形式很多,常见的有以下几种:
   ·侧浇口又称边缘浇口,设里在模具的分型面处,截面通常为矩形,其形式和尺寸如表5确
    所示,可用于各种形状的制品。

侧浇口形状和尺寸
.扇形浇口和侧浇口类似,用于成型宽度较大的薄片制品,其形状和尺寸如表5一5所示.
.平缝式浇口又叫薄片式,该形式可改善熔料流速.降低制品内应力和翘曲变形,适用于成
    型大面积扁平塑料,其形式与尺寸如表5-6所示.
.直接浇口又叫主浇道型浇口,熔体经主浇道直接进入型腔,由于该浇口尺寸大,流动阻力
    小,常用于高粘度塑料的壳体类及大型、厚壁制品的成型,其形状和尺寸如表5一7所示.
.环形浇口该形式浇口可获得各处相同的流程和良好的排气.适用于图筒形或中间带孔的制
    品,其形式和尺寸如表5一8所示.
.轮辐式浇口的特点是浇口去除方便,但制品上往往留有熔接痕,适用范围与环形浇口相似,
    如表5一9所示.
·爪形浇口是轮辐式的变异形式浇口,尺寸可以参考轮辐式浇口,该浇口常设在分流锥上,
适用于孔径较小的管状制品和同心度要求较高的制品的成型,如表5-10所示.
·点浇口又叫橄揽形浇口或菱形浇口,截面小如针点,适用于盆型及壳体类制品成型,而不
适宜平薄易变形和复杂形状制品以及流动性较差和热敏性塑料成型,其形状和尺寸如表
5一11所示.
·潜伏式浇口又叫隧道式或剪切式浇口.是点浇口的演变形式,其特点是利于脱模,适用于
要求外表面不留浇口痕进的制品.对脆性塑料也不宜采用,其形状和尺寸如表5一12所示.

扇形浇口形状和尺寸平缝式浇口直接浇口形状和尺寸
环形浇口形状和尺寸轮辐式浇口形状和尺寸爪形浇口形状和尺寸
点浇口形状和尺寸潜伏式浇口形状和尺寸

  ·护耳式浇口又叫凸耳式或冲击型浇口,适用于聚氯乙稀、聚碳酸脂、ABS及有机玻璃等塑
  料的成型.其优点是可避免因喷射而造成塑料的翘曲、层压、帐状斑等缺陷,缺点是浇口
切除困难,制品上留有较大的浇口痕进,其形状和尺寸如表5一13所示.

护耳式浇口形状和尺寸
(4)浇口位置设计。浇口位置需要根据制品的几何形状、结构特征,技术和质量要求及塑料
的流动性能等因素综合加以考虑.浇口的位咒选择见表5一14所示。

浇口位置的选择
(5)冷料穴和拉料杆设计。冷料穴是用来收集料流前锋的冷料.常设在主浇道或分浇道末端:
拉料杆的作用是在开模时.将主浇道凝料从定模中拉出。其形状及尺寸如表5一15所示。

冷料穴与拉料杆
    (6)排气孔设计。排气孔常设在型腔址后充满的部位,通过试模后确定.其形状及尺寸如表
5一16所示。

排气孔的行转和尺寸
 
5.1.3具体操作步骤
    单击【注塑模向导】选项卡【主要】面板上的【浇口库】按钮.弹出【浇口设计】对
话框,如图5一23所示。在【平衡】选项中选择【否】.在【位且l选项中选择【型芯】,在【类
型】右侧的下拉列表框中选择【pin point】。更改1 BHT】的尺寸为12.5,单击回车键。定义完浇
口的参数后单击【浇口点表示】按钮,弹出【浇口点】对话框.如图5一4所示。
    在【浇口点】对话框中单击【点在面上】按钮,弹出【面选择】对话框.如图5一25所
示.

浇口设计对话框浇口点对话框面选择对话框
  选择如图5一26所示的面,弹出【Point Move on Face】对话框.如图5一27所示.在该对
话框中。选中【XYZ value】,设置【X】的坐标值为0。【Y】的坐标为0.单击【确定】按钮,
建立浇口点并返回到【浇口点】对话框。

选择浇口防治碘对话框
    在【浇口点】对话框中单击【确定】按钮.返回至【浇口设计】对话框.单击【应用】
按钮.弹出【点】对话框.选择建立的浇口点.弹出【矢量】对话框.如图5一28所示。
    在【矢量】对话框中选择zc负方向,单击【确定】按钮,加人浇口如图5一29所示.返
回【浇口设计】对话框.

矢量对话框加入浇口
    浇口位置钧偏差.单击【重定位浇口l按钮,弹出【rePoslT10N】刘话框,如图5一30
所示。在【REPOsIT10N】对话框中单击【从点到点】按钮.弹出【点】对话框。
    在【点】对话框中选择【圆弧中心椭回中心球心】类型,选择如图531所示的两个旺
弧,返回至【REPOsITION】对话框,单击【确定】按钮,接着返回【浇口设计】对话框.单击【取
消】按钮,得到的浇口示惫如图5-32所示。

对话框选择圆弧
添加的浇口
 
5.1.4扩展实例——仪表盖模具浇注系统
    本例创建仪表盖模具浇注系统.如图5-33所示.首先利用“浇口库”命令创建扇形挠口,
后利用“流道”命令创建流道。

仪表盖模具浇注系统

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