多型腔注射模浇注系统尺寸研究

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摘要：以一模八型腔为例，用幂律流体的基本方程推导采用自然平衡和非自然平衡两种方式时，分流道和浇口的尺寸计算方法。

关键词：多型腔；幂律流体基本方程；分流道及浇口；尺寸计算

1.引 言

多型腔注射模的浇注系统有自然平衡和非自然平衡两种方式，如图。在上图所示的自然平衡浇注系统中，分流道、浇口及型腔的尺寸和冷却条件完全相同，因此塑料熔体能以相同的压力和温度同时充满各个型腔。此时浇注系统的设计原则是在流道总体积一定的前提下，使流道系统的压力损失最小。在下图所示的非自然平衡浇注系统中，由于主流道到各个型腔的分流道长度各不相同，因此有必要调整分流道系统尺寸，使各个型腔能同时均衡的充满。

以八型腔注射模浇注系统为例，采用幂律流体基本方程Q=・推导各分浇道、浇口的计算公式。式中：K－塑料的稠度 n－幂律指数

浇注系统模拟布置图

2. 自然平衡的浇注系统分流道的设计

在长度为L半径为R的流道段上压力降可表示为：

如上图所示，若主流道的体积流量为Q , 各分支流道的流量分别为Q1、、Q2、Q3 ，则有：

Q1=Q/2 ；Q2= Q1/2 ；、Q3=Q2/2= Q/8

流经1号、2号、3号分流道压力损失分别为：

总的压力损失为：P=P1+P2+P3

流道系统的体积：

V=

要使P在满足上式的条件下取最小值，则需：

0 由此得出：R13=2R23 , R23=2R33

对于任意型腔数量的自然平衡浇注系统,在流道体积一定的条件下,为保证流道系统的压力降最小,均应满足 ：

Ru3=NRd3 式中： N―分支处得流道分支数

Ru、Rd―上下流道的半径

3.非自然平衡的浇注系统分流道的设计

在非自然平衡的浇注系统中，为保证塑料熔体能同时充满各个型腔，最好能保证塑料熔体同时到达浇口。

由式得到在长度为L流道段上压力梯度为：

放在时间内的压力降为：

将流速 带入上式得：

在下图中r1=r2 ; r4=r5 ; r3=r ,熔体到达3号分流道与1、2号分流道交汇点后的时刻，有：

由式可得：

为保证熔体到达3号分流道末端后流入4、5号分流道时不影响Q1、Q2、Q3之间分配关系，则须有即：

又因为流量关系有：Q3=Q4+Q5

由 、两式可得： r4=・r3

对于1、4(或2、5)号分流道，为保证熔体同时到达浇口处，须有： t1=t3+t4 (或t2=t3+t5)

即

式中：L―各分流道的长度 t－流经各分流道的时间

由式得：将式带入并简化得：

将Q3=2Q4带入得：

r1=

因此，对于八型腔的注射模，若已知一级分流道

r3的值，可算出第二级分流道半径r1，r2、r4、r5 。

4.非自然平衡的浇注系统中浇口的计算

为了最终达到塑料熔体同时以相同的成型压力充满各个型腔，必须保证熔体流出浇口时压力相等、流量相等。即：Q1=Q4=qg ;Q3=2Q4=2qg

熔体到达浇口时的压力降分别为：

2K()・

2K()・

浇口上压力降分别为：

2K()・

2K()・

因为：

将 带入并简化得：

整理得出：

给定4号分流道末端浇口的尺寸R4(=R5)，可推算出其他浇口尺寸R1(=R2)。

5. 结束语：

浇口、分流道尺寸的精确计算，使塑料熔体流入各型腔的压力，流量相等，保证了注满型腔的温度，时间相同，可避免因滞留引起短射造成的成型缺陷，以及影响保压、在塑件表面形成滞留痕、在塑件内残留较高应力、使分子定向不均匀等影响产品质量的问题。

作者简介：

孙路(1963-)，男，河北秦皇岛人，本科，工程师。主要从事工艺与模具设计工作。