淺談塑料模具流道設計

丘志鐘

摘要：塑料模具是塑料加工工業中與塑料成型機配套可以對塑料制品進行完整構型和精確尺寸的工具，塑料品種和加工方法比較多，塑料成型機與塑料制品的結構多種多樣，塑料模具的結構和種類也具有很多種。塑料模具的結構對材料的成形能力和成形品質具有很大的影響，所以在設計模具時需要將流道設計作為重要事項處理。本文研究的主要內容是流道系統的組成和塑料模的流道設計。

關鍵詞：塑料模；流道系統；流道設計

隨著我國工業的發展，塑料在電子、電器中的應用日益廣泛，發展方向逐漸趨向以塑代木和以塑代鋼。塑料的主要裝備就是模具，它的功能是塑造塑料成型，是塑料工藝品更新的重要生產手段。對塑料模具成型的流道進行設計，合理布置型腔，分析主流道系統的構成，能夠有效提高模具成型質量。

一、塑料模具流道設計的基本原則

在塑料模具流道設計中采用基本原則涉及多方面的內容，從模具主流道襯套與自射出機射嘴的接觸部分算起一直到分流道為主的流道都是設計內容。分流道也稱分澆道，在塑料模具的設計中將其氛分為第一分流道和第二分流道，分流道是主流道與澆口間的過渡區域，能夠使熔融的塑料流向獲得平緩轉換。在分流道與型腔中的狹小通口是澆口，能夠利用緊縮流動面使塑料達到加速的效果，可以防止塑料回流，避免塑料成品出現變形或者凹陷。在設計塑料流道的過程中需要考慮到以下幾點：

（一）型腔布置

在布置型腔時盡量使用平衡式布置，型腔的布置需要與澆口開設位置對稱，可以防止模具出現受力不均產生偏載和熔融塑料溢出的情況。型腔布置盡可能緊湊，要縮小模具尺寸，能夠順利引導熔融塑料填充型腔，順利排氣。應注意流道的截面積要大、流程要短、熱量損耗和壓力降越小越好，在流道加工中應該保證表面的粗糙度。可以使用多點進澆的方式降低壓力降與所需注射壓力，不過這種方式容易產生熔接痕[1]。

（二）流道平衡

一模多穴填充時，應該考慮到流道的平衡問題，盡量使熔融塑料能夠同時填充完一個型腔，保證各個型腔的塑料成型品質一致。分流道使用自然平衡式的布置方式，在無法保證自然平衡時采用人工平衡法對流道進行平衡。

（三）廢料

在塑料流道設計中在不影響流動和壓力損耗的前提下，工作人員可以減小流道體積或者流道的截面積，這樣能夠有效節省材料，減少廢料的產生和回收費用。流道截面尺寸應該是漸變的，不應急劇變大或者縮小，遵守物料流動行為。提高生產效率，縮短成形周期，能夠提高塑料制造廠家的經濟效益。

（四）排氣

引導塑料填滿型腔，能夠使型腔內的空氣順利逃逸，避免產生包封燒焦的問題。考慮到成型產品的質量，應該避免出現短射、毛邊、流痕和殘余應力，還要避免出現曲變形的問題，保證不會影響到塑料件的外觀[2]。

二、流道系統的構成

（一）主流道

主流道是連接機臺噴嘴至分流道入口處之一的通道，熔融塑料在進入模具型腔時會最先經過主流道，主流道的尺寸與大小會影響塑料流速和充模時間的長短。主流道太大會增加冷卻時間，造成收回的冷料過多，容易在塑料成品中產生氣泡；主流道太小會增加熱量損失，降低流動性，成型困難。在一般情況下，會將主流道制造成單獨的澆口套，直接鑲在定模板上，一些小型的模具可以直接在定模板上開設主流道，不使用澆口套[3]。

（二）分流道

在多模腔和多澆口塑料模具中有一段連接主流道和澆口的通道，澆口對熔融塑料具流入型腔具有控制作用，能夠在注射壓力撤銷后封閉型腔，保證型腔內沒有冷卻凝固的塑料不會倒流。一般會在主流道的末端或分流道末端開設冷料穴。

三、流道設計計算

（一）型腔數量

在設立塑料模具流道時考慮到型腔的數量，型腔數量取決于成品原料的品質、塑料件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、保養和維修難易度以及成型制造工藝性等因素，通過對多方面因素的考慮，計算得出型腔的數量。型腔數量的計算公式如下：

型腔數目=L×k×tc/tm

L每批次產品的數量；tm單位產量需要的時間；tc一模生產周期；K淘汰因子。

1.注塑量

注塑模具型腔能、不能充滿與注射機的最大注射量有關，在設計模具型腔的時候需要考慮到注射機的最大注射量范圍，注射機的最大注射量要大于塑件的體積，注射量需要滿足塑件的要求。一般常見的注射公式是：

NM1+M2=<80%M

M表示注射機允許的最大注射量；M1是大個塑件的質量或者體積；M2是澆筑系統的所需塑料質量[4]。

2.塑化能力

注射機的塑化能力會影響型腔的數目，根據注射機的塑化能力計算型腔的公式如下：

P/（X×W）

P注射機塑化能力；X每分鐘的注塑次數；W塑件重量。

（二）型腔布置

確定了型腔數目之后，需要對型腔的布局進行研究，考慮各個型腔到主流道的位置要求，在主流道到各個型腔之間的額距離需要設計的短，減少凝料量。確保熔料進入各個型腔后的溫度保持一致，使將塑件內應力相近。在允許的情況下，使各個型腔間的距離盡可能大，方便頂桿與冷卻水道。型腔在注射時承受的反作用力應該作用在模板中心，這樣可以與機筒中心對應，保證應力的平衡。模具中型腔的排列方式可以按照平衡分為平衡式和平衡非式，在塑料模具的型腔選擇中盡量采用平衡式布置。

（三）流道尺寸計算

流道長度與直徑大小會影響熔融物料的流動阻力，流動阻力越大填充型腔時受到的壓力降就越大。流道直徑的增加會降低流動阻力，也會增加原材料的用量，放慢冷卻速度[5]。所以在設計流道尺寸時需要使用模流分析合理的調整流道直徑。初期估算的流道直徑公式為：

D=W1/2×L1/4/3.7

D是流道直徑（mm）；W是塑件重量（g）；L是流道長度（mm）。

（四）流道截面選擇

常見流道截面有改良梯形流道截面、圓形流道、梯形流道截面、半圓形流道截面和長方形流道。在設計流道截面的過程中需要減少流道內的溶體壓力損失，擴大流道截面面積大。如果需要減少熱量損失，就需要縮小流道截面面積。流道的效率可以用流道截面面積與流道截面周長的比值表示，圓形流道能夠獲得最大的流道效率，將壓力降和熱損失降低到最小，不過圓形流道的動定模板需要進行加工，成本比較高，所以在合模時需要對齊動定模的流道，提高加工精度。

結語

在設計塑料模具的流道時需要綜合考慮多方面的因素，熔融塑料的流速與溫度、型腔的體積與流道截面積等都會影響流道設計方案的準確性。塑料在成型過程中具有流動性和形變的特點，熔融塑料具有一定的收縮性，在填充型腔時如果控制不好壓力降容易造成塑料回流或者變形，影響產品質量與外觀。本文通過對各種影響因素進行計算和控制，能夠在設計塑料模流道的過程中隨時修改設計方案，保證方案的可行性。

參考文獻：

[1]吳維明.塑料模流道設計[J].科技風，2015，（17）：19.

[2]胡海明.塑料模具斜主流道的設計[J].塑料工業，2013，27（6）：20-21

[3]張偉，張海波.塑料模具澆注系統的設計淺析[J].機電信息，2012，（18）：177-179