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1、流道与浇口直径设计流道与浇口直径设计和和热流道塑料熔料平衡传输热流道塑料熔料平衡传输内容简介第一节第一节 热流道系统的喷嘴和流道设计热流道系统的喷嘴和流道设计热流道系统的喷嘴和流道设计热流道系统的喷嘴和流道设计DRNH程序程序其次节其次节 热流道系统浇口设计热流道系统浇口设计热流道系统浇口设计热流道系统浇口设计DGH程序程序第三节第三节 热流道塑料熔料平衡传输热流道塑料熔料平衡传输1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计热流道多喷嘴系统流道设计热流道多喷嘴系统流道设计DRH程序程序2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计没有程序没有程序第一节第一节 热流道系统热流道系统的喷嘴和流道设计的喷嘴和
2、流道设计较小的流道和喷嘴的传输截面积会使流道较小的流道和喷嘴的传输截面积会使流道中的压力损失增大。在确定的注射压力下，中的压力损失增大。在确定的注射压力下，使注射到型腔的熔料因充模压力过低，而使注射到型腔的熔料因充模压力过低，而达不到所需的充模速率。会影响制件质量，达不到所需的充模速率。会影响制件质量，甚至使型腔不能充溢。较大的截面面积将甚至使型腔不能充溢。较大的截面面积将会增加浇注系统用料和能量损耗，增加熔会增加浇注系统用料和能量损耗，增加熔体塑料在高温流道和喷嘴中的渡过时间。体塑料在高温流道和喷嘴中的渡过时间。热流道系统喷嘴和流道设计热流道系统喷嘴和流道设计DRNH（Design Runn
3、er and of Nozzle for Hot Runner System）程序）程序 热流道系统的喷嘴内径计算和流道直径计算。包括:1.喷嘴内径计算包括单喷嘴和多喷嘴2开放式和针阀式喷嘴内径或口径 3.分流道直径计算 1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 流经喷嘴流道的流量流经喷嘴流道的流量q计算计算1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 充模时间充模时间t的确定的确定 在喷嘴口径的计算过程中，由用户输入模具型腔总体积在喷嘴口径的计算过程中，由用户输入模具型腔总体积V。或者输入成型件的总质量，由密度换算成总体积或者输入成型件的总质量，由密度换算成总体积V。通过。通过以下注射量和时间的关系计算出注射时间。该注
4、射时间以下注射量和时间的关系计算出注射时间。该注射时间t是依据注射机螺杆的常规推动速率。即注射机具有中等注是依据注射机螺杆的常规推动速率。即注射机具有中等注射速率时，相对应的注射充模时间。下表是注塑机常规注射速率时，相对应的注射充模时间。下表是注塑机常规注塑速率下，对应的充模时间和公称注射量关系。塑速率下，对应的充模时间和公称注射量关系。1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 充模时间充模时间t的确定的确定1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 喷嘴流道内径喷嘴流道内径d计算式计算式1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 合理的剪切速率合理的剪切速率大量的注射成型的试验和计算机模拟数据证明，浇注系统大量的注射成型的试验和计
5、算机模拟数据证明，浇注系统各流程，从主流道、各分流道到喷嘴内径及浇口，存在合各流程，从主流道、各分流道到喷嘴内径及浇口，存在合理的剪切速率的范围，见下表所示。而剪切速率主要与流理的剪切速率的范围，见下表所示。而剪切速率主要与流道截面内的体积流量有关。因此，合理的剪切速率范围，道截面内的体积流量有关。因此，合理的剪切速率范围，有利于降低黏度，减小沿程的压力损失，保证对成型型腔有利于降低黏度，减小沿程的压力损失，保证对成型型腔成功充填。成功充填。1.喷嘴内径尺寸喷嘴内径尺寸 塑料材料的流淌指数塑料材料的流淌指数n，可描述黏度，可描述黏度对喷嘴内径和流道直径的函数关系对喷嘴内径和流道直径的函数关系
6、程序供应了下表塑料熔体的表观稠度程序供应了下表塑料熔体的表观稠度K和流淌指数和流淌指数n，供，供查阅后输入。查阅后输入。2.分流道直径分流道直径 3.针阀式喷嘴的环隙口径针阀式喷嘴的环隙口径 4.实例实例4.实例实例解解4.实例实例解解其次节其次节 热流道系统浇口设计热流道系统浇口设计1.浇口形式的选择浇口形式的选择2浇口直径的确定浇口直径的确定1.浇口形式的选择浇口形式的选择结晶型塑料需温度较高结晶型塑料需温度较高的浇口区，以保证对型的浇口区，以保证对型腔中塑料补缩。应用有腔中塑料补缩。应用有浇口套的完整喷嘴，见浇口套的完整喷嘴，见图的图的a和和c所示。所示。图的图的b和和d所示，喷嘴不所示
7、，喷嘴不带浇口，浇口在定模板带浇口，浇口在定模板上。浇口旁边又有冷却上。浇口旁边又有冷却水管。这种低温浇口区，水管。这种低温浇口区，更适合无定形塑料。更适合无定形塑料。2 浇口痕迹的影响浇口痕迹的影响 a)干脆浇口的整体式喷干脆浇口的整体式喷嘴嘴 b)小浇口的整体式喷嘴小浇口的整体式喷嘴c)顶针式的整体式喷嘴顶针式的整体式喷嘴 d)浇口在模板的顶针式浇口在模板的顶针式喷嘴喷嘴 e)浇口在模板的顶管浇口在模板的顶管式喷嘴式喷嘴 f)有浇口的针阀式喷嘴有浇口的针阀式喷嘴 g)浇口在模板的针阀浇口在模板的针阀式喷嘴式喷嘴 2浇口直径的确定浇口直径的确定以塑料熔体流淌性和注射量确定浇口直径以塑料熔体流
8、淌性和注射量确定浇口直径-这种计算方法适用于大型的直浇口这种计算方法适用于大型的直浇口 2浇口直径的确定浇口直径的确定以塑料熔体剪切速率和注塑量确定小型的顶针式浇口直径以塑料熔体剪切速率和注塑量确定小型的顶针式浇口直径PSG Plastic Group GmbH公司以塑料熔体在浇口中合理公司以塑料熔体在浇口中合理的剪切速率来确定直径。浇口直径计算式考虑到塑料熔体的剪切速率来确定直径。浇口直径计算式考虑到塑料熔体的非牛顿性。的非牛顿性。塑料熔体流淌指数塑料熔体流淌指数 n105 s-1；n0.25，剪切速率，剪切速率=5104 s-1 左右。左右。3.实例实例某某PC制品的质量为制品的质量为m=
9、50g，PC密度密度=1.2g/cm3 4.塑料流淌性确定喷嘴的最大注射量塑料流淌性确定喷嘴的最大注射量 第三节第三节 热流道热流道塑料熔料平衡传输塑料熔料平衡传输在一模多腔的热流道注射模的流道板上，流在一模多腔的热流道注射模的流道板上，流道的布置和截面尺寸的设计道的布置和截面尺寸的设计,必需实现注射必需实现注射的塑料熔体对各型腔的平衡充模的塑料熔体对各型腔的平衡充模,以保证注以保证注射制品的质量和精度的一样性。射制品的质量和精度的一样性。热流道系统自然平衡的流道布置热流道系统自然平衡的流道布置从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流淌从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流淌距离相等。只要对称布置的对应分距离相等。
10、只要对称布置的对应分流道的圆截面的半径相同，就可以流道的圆截面的半径相同，就可以实现各浇口喷嘴的平衡浇注。实现各浇口喷嘴的平衡浇注。热流道系统流变平衡的流道布热流道系统流变平衡的流道布置置不平衡的流道布置是从主流道喷不平衡的流道布置是从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流淌距离不相嘴到各浇口喷嘴的流淌距离不相同。不同的流程压力会造成各注同。不同的流程压力会造成各注射点的熔体充模压力的差异。但射点的熔体充模压力的差异。但经流变平衡计算经流变平衡计算,调整各分支流调整各分支流道的半径道的半径,也可以达到各浇口喷也可以达到各浇口喷嘴的平衡浇注。嘴的平衡浇注。探讨探讨:这两种平衡方法这两种平衡方法自然平衡的流道
11、布置自然平衡的流道布置-流道长，流道流程流道长，流道流程中熔体的压力损失大，塑料熔体的加热时中熔体的压力损失大，塑料熔体的加热时间长。流道板厚，结构困难，加工困难。间长。流道板厚，结构困难，加工困难。流变平衡的流道布置流变平衡的流道布置-流道短，流道内含流道短，流道内含熔料体积少。流道流程中熔体的压力损失熔料体积少。流道流程中熔体的压力损失小。流道板体积小，结构简洁。但须要驾小。流道板体积小，结构简洁。但须要驾驭流变学设计计算平衡流道的方法。驭流变学设计计算平衡流道的方法。1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计注射点的布置方式，一类是注射点的布置方式，一类是2n个，即个，即2、4、8、16、
12、32个数个数的型腔对称的的型腔对称的H型等路径布置；另一类是型等路径布置；另一类是3的倍数，常用的倍数，常用3、6、9、12、24个型腔的等路径布置。个型腔的等路径布置。1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 流道直径之间的关系流道直径之间的关系1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 计算第一分流道直径计算第一分流道直径1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 确定浇注系统尺寸之后，要对该系统内的压力损失进行确定浇注系统尺寸之后，要对该系统内的压力损失进行校核，使主流道、分流道、浇口各部分的压力损失之和在校核，使主流道、分流道、浇口各部分的压力损失之和在3035MPa,也即也即300035
13、00N/cm2范围内。范围内。1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 目标和原理目标和原理过程过程-在熔料熔融的中间温度在熔料熔融的中间温度,以适中的螺杆推动以适中的螺杆推动速率速率,计算注射熔料在流道中的剪切速率与剪切应计算注射熔料在流道中的剪切速率与剪切应力力,预料表观粘度预料表观粘度,估算流道全程的压力降。估算流道全程的压力降。目标目标-假如制品型腔很小假如制品型腔很小,而流道的容积较大而流道的容积较大,会会延长熔体在流道中的停留时间。这对于热敏性的延长熔体在流道中的停留时间。这对于热敏性的物料物料,会产生分解和挥发。反之，过细的流道直会产生分解和挥发。反之，过细的流道直径会使压力传递
14、困难径会使压力传递困难,造成熔体充模压力不足。造成熔体充模压力不足。原则原则-反复计算反复计算,调整流道直径调整流道直径,使主流道喷嘴有使主流道喷嘴有1000s-1以上的剪切速率；各流道中有剪切速率以上的剪切速率；各流道中有剪切速率=500s-1左右。各种塑料流淌熔体的表观黏度大左右。各种塑料流淌熔体的表观黏度大致为致为100500Pas。下游的浇口喷嘴的熔体有更。下游的浇口喷嘴的熔体有更高的剪切速率和更低的表观粘度。高的剪切速率和更低的表观粘度。1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计 实例实例:一模八腔的热流道注射模，注射一模八腔的热流道注射模，注射ABS每件每件8g注塑件。接受上海高桥的
15、牌号为注塑件。接受上海高桥的牌号为B-101的的ABS物物料，注射温度定为料，注射温度定为230。接受外热式主流道喷嘴。接受外热式主流道喷嘴和流道板中分流道，八个针阀式分喷嘴，有圆孔浇和流道板中分流道，八个针阀式分喷嘴，有圆孔浇口。浇注系统分布如图。设计计算喷嘴口径、分流口。浇注系统分布如图。设计计算喷嘴口径、分流道直径等。道直径等。1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计实例实例“DRH热流道多喷嘴系统的流道设计热流道多喷嘴系统的流道设计”的计算结果之的计算结果之一一1.自然平衡的流道设计自然平衡的流道设计实例实例“DRH热流道多喷嘴系统的流道设计热流道多喷嘴系统的流道设计”的计算结果之的计
16、算结果之二二2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计不平衡的流道布置不平衡的流道布置,从主流道喷嘴到各浇口从主流道喷嘴到各浇口喷嘴的流淌距离不相同。不同的流程压力喷嘴的流淌距离不相同。不同的流程压力会造成各注射点的熔体充模压力的差异。会造成各注射点的熔体充模压力的差异。但经流变平衡计算但经流变平衡计算,调整各分支流道的半径调整各分支流道的半径,也可以达到各浇口喷嘴的平衡浇注。由于也可以达到各浇口喷嘴的平衡浇注。由于流道的流程与塑料制品型腔可分开处理。流道的流程与塑料制品型腔可分开处理。这种流道可以人工计算设计。流道的平衡这种流道可以人工计算设计。流道的平衡设计是在确定的熔体温度下设计是在确定的
17、熔体温度下,以最佳的剪切以最佳的剪切速率和允许的压力损失的流淌充模。速率和允许的压力损失的流淌充模。计算式计算式:体积流量体积流量 Q-流道内单位时间的流过的熔体体积，流道内单位时间的流过的熔体体积，cm3/s V流过流道的熔体体积流过流道的熔体体积,cm3；t 注射时间注射时间,s。在浇注系统的圆管流道中，各截面的在浇注系统的圆管流道中，各截面的熔体充模时间熔体充模时间t是相同的。注射是相同的。注射50 cm3熔熔体体积的注射时间为体体积的注射时间为1.5s；注射；注射50250cm3需需1.52.5s。计算式计算式:剪切速率剪切速率 -流道内熔体流淌的剪切速率，s-1 d-流道的直径，cm
18、计算式计算式:剪切应力剪切应力 通过流道的熔体剪切应力，通过流道的熔体剪切应力，Pa -表观黏度，表观黏度，Pas-1；查流变曲线；查流变曲线查表观黏度查表观黏度剪切速率的流变曲线剪切速率的流变曲线计算式计算式:压力降压力降 -熔体通过流道的压力降，熔体通过流道的压力降，PaL -该流道的长度，该流道的长度，cm 2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 目标和原理目标和原理目标目标-一模多腔注射模接受不平衡的流道一模多腔注射模接受不平衡的流道布置，通过变更各段流道直径，使各个流布置，通过变更各段流道直径，使各个流道全程的压力降相等。保证各型腔的成型道全程的压力降相等。保证各型腔的成型的物理条
19、件一样。从而得到高精度的制品。的物理条件一样。从而得到高精度的制品。原理原理-在熔料熔融的中间温度在熔料熔融的中间温度,以适中的螺以适中的螺杆推动速率杆推动速率,计算注射熔料在流道中的剪切计算注射熔料在流道中的剪切速率与剪切应力速率与剪切应力,预料表观粘度。流道传输预料表观粘度。流道传输的熔体有合理的剪切速率。合适的流道直的熔体有合理的剪切速率。合适的流道直径，全程的压力降在径，全程的压力降在350大气压之内。大气压之内。2.流变平衡的流道设计 实例-一模八腔的热流道注射模,注射POM每件3cm3手柄制件。熔体的注射温度定为200。按注射工艺常见的螺杆推动速率,确定注射充模时间0.5s。对热流
20、道模具的每次注射体积,应不计流道系统的容积,有V=38=24cm3。按合理的剪切速率=478s-1,确定第一分流道直径d1=0.8cm。2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 实例实例流道系统的一半被分解流道系统的一半被分解成四个流程。又将每个成四个流程。又将每个流程分成若干个计算段。流程分成若干个计算段。不计流道中熔体的体积不计流道中熔体的体积,通过通过A流程流程1段的熔体体段的熔体体积为积为3 V/8。通过。通过A2段段的体积为的体积为2 V/8；流过；流过A3段的体积段的体积 V/8。2.流变平衡的流道设计流变平衡的流道设计 实例的流变计算结果实例的流变计算结果上海占瑞模具设备有限公司