多型腔注射模澆注系統尺寸研究

摘要：以一模八型腔為例，用冪律流體的基本方程推導采用自然平衡和非自然平衡兩種方式時，分流道和澆口的尺寸計算方法。

關鍵詞：多型腔；冪律流體基本方程；分流道及澆口；尺寸計算

1.引 言

多型腔注射模的澆注系統有自然平衡和非自然平衡兩種方式，如圖。在上圖所示的自然平衡澆注系統中，分流道、澆口及型腔的尺寸和冷卻條件完全相同，因此塑料熔體能以相同的壓力和溫度同時充滿各個型腔。此時澆注系統的設計原則是在流道總體積一定的前提下，使流道系統的壓力損失最小。在下圖所示的非自然平衡澆注系統中，由于主流道到各個型腔的分流道長度各不相同，因此有必要調整分流道系統尺寸，使各個型腔能同時均衡的充滿。

以八型腔注射模澆注系統為例，采用冪律流體基本方程Q=·推導各分澆道、澆口的計算公式。式中：K－塑料的稠度 n－冪律指數

澆注系統模擬布置圖

2. 自然平衡的澆注系統分流道的設計

在長度為L半徑為R的流道段上壓力降可表示為：<1>

如上圖所示，若主流道的體積流量為Q ， 各分支流道的流量分別為Q1、、Q2、Q3 ，則有：

Q1=Q/2 ；Q2= Q1/2 ；、Q3=Q2/2= Q/8

流經1號、2號、3號分流道壓力損失分別為：

總的壓力損失為：△P=△P1+△P2+△P3 <2>

流道系統的體積：

V=

要使△P在滿足上式的條件下取最小值，則需：

0 由此得出：R13=2R23 ， R23=2R33

對于任意型腔數量的自然平衡澆注系統，在流道體積一定的條件下，為保證流道系統的壓力降最小，均應滿足 ：

Ru3=NRd3 式中： N—分支處得流道分支數

Ru、Rd—上下流道的半徑

3.非自然平衡的澆注系統分流道的設計

在非自然平衡的澆注系統中，為保證塑料熔體能同時充滿各個型腔，最好能保證塑料熔體同時到達澆口。

由<1>式得到在長度為L流道段上壓力梯度為：

<3>

放在時間內的壓力降為：

將流速 帶入上式得：

<4>

在下圖中r1=r2 ; r4=r5 ; r3=r ，熔體到達3號分流道與1、2號分流道交匯點后的時刻，有：

由<4>式可得：<5>

為保證熔體到達3號分流道末端后流入4、5號分流道時不影響Q1、Q2、Q3之間分配關系，則須有即： <6>

又因為流量關系有：Q3=Q4+Q5<7>

由<6> 、<7>兩式可得： r4=·r3 <8>

對于1、4(或2、5)號分流道，為保證熔體同時到達澆口處，須有： t1=t3+t4 (或t2=t3+t5)

即<9>

式中：L—各分流道的長度 t－流經各分流道的時間

由式<5>得：將<8>式帶入并簡化得：

將Q3=2Q4帶入得：

r1=<10>

因此，對于八型腔的注射模，若已知一級分流道

r3的值，可算出第二級分流道半徑r1，r2、r4、r5 。

4.非自然平衡的澆注系統中澆口的計算

為了最終達到塑料熔體同時以相同的成型壓力充滿各個型腔，必須保證熔體流出澆口時壓力相等、流量相等。即：Q1=Q4=qg ;Q3=2Q4=2qg<11>

熔體到達澆口時的壓力降分別為：

2K()· <12>

2K()·

澆口上壓力降分別為：

2K()· <13>

2K()·

因為：

將 <11><12><13> 帶入并簡化得：

整理得出：

<14>

給定4號分流道末端澆口的尺寸R4(=R5)，可推算出其他澆口尺寸R1(=R2)。

5. 結束語：

澆口、分流道尺寸的精確計算，使塑料熔體流入各型腔的壓力，流量相等，保證了注滿型腔的溫度，時間相同，可避免因滯留引起短射造成的成型缺陷，以及影響保壓、在塑件表面形成滯留痕、在塑件內殘留較高應力、使分子定向不均勻等影響產品質量的問題。

作者簡介：

孫路(1963-)，男，河北秦皇島人，本科，工程師。主要從事工藝與模具設計工作。