模具设计指南-(十三)无流道凝料模具
第十三章 无流道凝料模具 无流道凝料模具是针对热塑性胶料，利用加热或隔热的方法使流道内的胶料始终保持熔融状态，从而达到无流道凝料或少流道凝料目的的注射模具。13.1 无流道凝料模具的基本形式 无流道凝料模具经过多年的发展，现基本采用以下两种主要结构形式：1.采用热唧咀直接进料或间接进料的模具，简称热唧咀模具。其基本结构如图 13.1.1所示。
2.具有热流道板、二级热唧咀形式的模具，简称热流道模具。其基本结构如图 13.1.2所示。 
213.1.213.1.1热唧咀模具结构示例(1)点浇口形式进料的热唧咀模具结构，如图13.1.3所示。此结构仅适用于单腔模具，且受浇口位置的限制。
图13.1.3(2)热唧咀端面参与成型的热唧咀模具结构，如图13.1.4所示。适用于单腔模具，胶件表面有唧咀痕迹。热唧咀端面可加工。
(3)具有少许常规流道形式的热唧咀模具结构，如图13.1.5所示。这种结构的模具可同时成型多个胶件，缺点是会产生部分流道冷料。
图13.1.5
13.1.2热流道模具结构示例(1)二级热唧咀端部参与成型的热流道模具结构。如图13.1.2所示(2)二级热唧咀针点式进料的热流道模具结构。如图13.1.6所示 另外，根据二级热唧咀的结构及进料方式可产生多种不同的模具结构，但其基本要求相同。
图13.1.613.2 热唧咀、热流道模具的注意事项(1)射胶量 应根据胶件体积大小及不同的胶料选用适合的热唧咀。供应商一般会给出每种热唧咀相对于不同流动性胶料时的最大射胶量。因为胶料不同，其流动>就各不相同。另外，应注意热唧咀的喷咀口大小，它不仅影响射胶量，还会产生其它影响。如果喷咀口太小，会延长成型周期；如果喷咀口太大，喷咀口不易封闭，易于流涎或拉丝。(2)温度控制 热唧咀和热流道板的温度直接关系到模具>否正常运转，一般对其分别进行温度控制。不论采用内加热还是外加热方式，热唧咀、热流道板中温度应保持均匀，防止出现局部过冷、过热。另外，加热器的功率应能使热唧咀、热流道板在 0.5~1h内从常温升到所需的工作温度，热唧咀的升温时间可更短。(3)隔热 热唧咀、热流道板应与模具面板、A板等其它部分有较好的隔热，隔热介质可用石棉板、空气等。除定位、支撑、封胶等需要接触的部位外，热唧咀的隔热空气间隙厚度通常在3mm左右；热流道板的隔热空气间隙厚应不小于8mm。如图13.2.1；13.2.2；13.2.3所示。 热流道板与模具面板、A板之间的支撑采用具有隔热性质的隔热垫块，隔热垫块由传热率较低的材料制做。 热唧咀、热流道模具的面板上一般应垫以6~10mm的石棉板或电木板作为隔热之用。隔热垫板的厚度一.取10mm。
图13.2.2
图13.2.3中，为了保证良好的隔热效果，应满足下列要求：D133mm；D2以热唧咀台阶的尺寸而定；D338mm ，以中心隔热垫块的厚度而定；D438mm。(4)隔热垫块 热流道板与模具其它部分之间的隔热垫块不仅起隔热作用，而且对热流道板起支撑作用，支撑点要尽量少，且受力平衡，防止热流道板变形。为此，隔热垫块应尽量减少与模具其它部分的接触面簦常用结构如图13.2.4所示。图13.2.5所示的结构是专用于模具中心的隔热垫块，它还具有中心定位的作用。 隔热垫块使用传热效率低的材料制作，如不锈钢、高铬钢等。不同供应商提供的隔热垫块的具体结构可能有差异，但其基本装配关系相同，如13.2.6所示。
(5)定位 为防止热流道板的转动及整体偏移，满足热流道板的受热膨胀，通常采用中心定位和槽型定位的联合方式对热流道板进行定位。具体结构如图13.2.7所示。
受热膨胀的影响，起定位作用的长形槽的中心线必须通过热流道板的中心。如图13.2.8所示。
(6)热膨胀 由于热唧咀、热流道板受热膨胀，所以模具设计时应预算膨胀量，修正设计尺寸，使膨胀后的热唧咀、热流道符合设计要求。另外，模具中应预留一定的间隙， 应存在限制膨胀的结构。如图13.2.9；13.2.10所示，热唧咀主要考虑轴向热膨胀量，径向热膨胀量通过配合部位的间隙来补正；热流道板主要考虑长、宽方向，厚度方向由隔热垫块与模板之间的间隙调节。热膨胀量按下式计算： D=D1+膨胀量 膨胀量=D1xTxZ D¾受热膨胀后的尺寸，此尺寸应满足模具的工作要求； D1¾非受热状态时的设计尺寸； T=热唧咀(热流道板)温度-室温(°C)； Z¾线膨胀系数。一般中碳钢Z=11.2x10-6；H13类钢Z=13.2X10-6；
13.3 热唧咀的选用 使用于热唧咀模具和热流道模具中的热唧咀、二级热唧咀，虽然其结构形式略有不同，但其作用及选用方法相同，为了后述方便，将热h咀、二级热唧咀统称为热唧咀。由于热唧咀的结构及制造较为复杂，模具设计、制作时通常选用专业供应商提供的不同规格的系列产品。各个供应商具有各不相同的系列标准，其热唧咀结构、规格标识均不相同。因此，在选用热唧咀时一定要明确供应商的规格标识，然后根据下面三个方面确定合适的规格。(1)热唧咀的射胶量 不同规格的热唧咀具有不同的最大射胶量，这就务必要求模具设计者根据所要成型的胶件大小、所需浇口大小、胶料种类选择合适的规格，并取一定的保险系数。保险系数一般取0.8左右。(2)胶件允许的浇口形式 胶件是否允许热唧咀顶端参与成型、热唧咀顶端结构形状等都会影响其规格选择，浇口形式将影响热唧咀的长度选择，详见下述热唧咀长度确定。(3)浇口与热唧咀轴向固定位的距离 热唧咀轴向固定位是指模具上安装、限制热唧咀轴向移动的平面。此平面的位置直接影响热唧咀的长度尺寸。 为了能更好理解浇口、浇口与热唧咀轴向固定位的距离对热唧咀长度尺寸的影响，下面是几类常见的热唧咀结构(主要指顶n形状)、相应的浇口形状以及其长度的确定方法。结构1：如图13.3.1所示，此类结构的热唧咀允许其顶端参与胶件成型，顶端允许加工以适应不同的胶件形状。加工后浇口的大小应符合模具要求，图13.3.2为可加工的几种形式。
图13.3.2 热唧咀长度L=L1-Z；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)结构2：如图13.3.3所示，这是较常用的结构形式，点浇口既可满足胶件的表面要求，又可防止入胶口处产生拉丝。
热唧咀长度“L”因浇口结构不同， 计算方法不同。浇口结构见图13.3.4GATE“A”：L=L1-Z；GATE“B”：L=L1-Z-0.2mmGATE“C”：L=L1-Z-J-0.2mmZ为热膨胀量。
热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)结构3：如图13.3.5所示，应用于对浇口位质量要求不高的胶件，因为浇口处会有一小点残余胶料。 热唧咀长度L=L1-Z-J；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)
结构4：如图13.3.6所示，此为针阀式结构，针阀由另外的机构控制，针阀一般穿过热流道板，所以热流道板上的过孔位置应合理计算热膨胀量。此类1构主要应用于流动性高的胶料，防止浇口产生流涎。热唧咀长度L=L1-Z-J；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)
图13.3.613.4 其它配件的选用 在前面的几节里，主要介绍了常用无流道凝料模具的类型、结构形式及选用热唧咀的要求，但模具设计时还应该注意其它配件及其选用方面的问题。(1)模坯 热唧咀模具使用的模坯与一般形式的模具相同，只需选用合理的板厚即可。 热流道模具因为需要加设热流道板，所以A板与面板之间需增加支撑板，并需预留足够的空间以保证热流道板的安装要求。(2)连接线及其接口 为了对热唧咀、热流道板单独进行加热及温度控制，每个组件上相应有两个接口：一个电源输入接口；一个温度输出接口。热唧咀模具中，连接线及其接口形式较为简单，在连接线足够长时可以直接连接到温控箱上，如图13.4.1；也可采用图13.4.2所示形式。热流道模具中，需要控制温度的组件较多，一般将电源线、温控线各自集结在一个接口上椴捎猛13.4.2的形式与温控箱连接；也可将每个组件分别与温控箱连接，根据实际选用13.4.1或13.4.2的连接形式。
图13.4.1 图13.4.2 模具设计时，要根据供应商提供的热唧咀、热流道板的接口形式、厂方所使用的温控箱的接口形式、模具与温控箱之间的距离来决定是否需要连接线及其接头。若需要，一般需单独定购。(3) 温控箱 根据温度控制模块的多少，温控箱可分为单组温控箱和多组温控箱。每一个温度控制模块控制一个加热组件，温度控制模块以最大电流来分类，一般有15A、30A两种。使用温控箱时，要求电源、温度连接线的接口与温控箱的接口形式相匹配。通常我们采用单组温控箱。VT-PL所使用的温控箱是加拿大D-M-E公司的DSS-15-02/01型，使用单相直流电，最大电压240V，最大电流15A，具体使用条件请参阅温控箱使用说明。 另外，其它配件还包括电压转换器、(装载温控箱的)移动架、(可迅速换用的)保险丝等，可根据实际情况选用。
2.具有热流道板、二级热唧咀形式的模具，简称热流道模具。其基本结构如图 13.1.2所示。 213.1.213.1.1热唧咀模具结构示例(1)点浇口形式进料的热唧咀模具结构，如图13.1.3所示。此结构仅适用于单腔模具，且受浇口位置的限制。图13.1.3(2)热唧咀端面参与成型的热唧咀模具结构，如图13.1.4所示。适用于单腔模具，胶件表面有唧咀痕迹。热唧咀端面可加工。(3)具有少许常规流道形式的热唧咀模具结构，如图13.1.5所示。这种结构的模具可同时成型多个胶件，缺点是会产生部分流道冷料。图13.1.5 13.1.2热流道模具结构示例(1)二级热唧咀端部参与成型的热流道模具结构。如图13.1.2所示(2)二级热唧咀针点式进料的热流道模具结构。如图13.1.6所示 另外，根据二级热唧咀的结构及进料方式可产生多种不同的模具结构，但其基本要求相同。图13.1.613.2 热唧咀、热流道模具的注意事项(1)射胶量 应根据胶件体积大小及不同的胶料选用适合的热唧咀。供应商一般会给出每种热唧咀相对于不同流动性胶料时的最大射胶量。因为胶料不同，其流动>就各不相同。另外，应注意热唧咀的喷咀口大小，它不仅影响射胶量，还会产生其它影响。如果喷咀口太小，会延长成型周期；如果喷咀口太大，喷咀口不易封闭，易于流涎或拉丝。(2)温度控制 热唧咀和热流道板的温度直接关系到模具>否正常运转，一般对其分别进行温度控制。不论采用内加热还是外加热方式，热唧咀、热流道板中温度应保持均匀，防止出现局部过冷、过热。另外，加热器的功率应能使热唧咀、热流道板在 0.5~1h内从常温升到所需的工作温度，热唧咀的升温时间可更短。(3)隔热 热唧咀、热流道板应与模具面板、A板等其它部分有较好的隔热，隔热介质可用石棉板、空气等。除定位、支撑、封胶等需要接触的部位外，热唧咀的隔热空气间隙厚度通常在3mm左右；热流道板的隔热空气间隙厚应不小于8mm。如图13.2.1；13.2.2；13.2.3所示。 热流道板与模具面板、A板之间的支撑采用具有隔热性质的隔热垫块，隔热垫块由传热率较低的材料制做。 热唧咀、热流道模具的面板上一般应垫以6~10mm的石棉板或电木板作为隔热之用。隔热垫板的厚度一.取10mm。图13.2.2 图13.2.3中，为了保证良好的隔热效果，应满足下列要求：D133mm；D2以热唧咀台阶的尺寸而定；D338mm ，以中心隔热垫块的厚度而定；D438mm。(4)隔热垫块 热流道板与模具其它部分之间的隔热垫块不仅起隔热作用，而且对热流道板起支撑作用，支撑点要尽量少，且受力平衡，防止热流道板变形。为此，隔热垫块应尽量减少与模具其它部分的接触面簦常用结构如图13.2.4所示。图13.2.5所示的结构是专用于模具中心的隔热垫块，它还具有中心定位的作用。 隔热垫块使用传热效率低的材料制作，如不锈钢、高铬钢等。不同供应商提供的隔热垫块的具体结构可能有差异，但其基本装配关系相同，如13.2.6所示。(5)定位 为防止热流道板的转动及整体偏移，满足热流道板的受热膨胀，通常采用中心定位和槽型定位的联合方式对热流道板进行定位。具体结构如图13.2.7所示。 受热膨胀的影响，起定位作用的长形槽的中心线必须通过热流道板的中心。如图13.2.8所示。 (6)热膨胀 由于热唧咀、热流道板受热膨胀，所以模具设计时应预算膨胀量，修正设计尺寸，使膨胀后的热唧咀、热流道符合设计要求。另外，模具中应预留一定的间隙， 应存在限制膨胀的结构。如图13.2.9；13.2.10所示，热唧咀主要考虑轴向热膨胀量，径向热膨胀量通过配合部位的间隙来补正；热流道板主要考虑长、宽方向，厚度方向由隔热垫块与模板之间的间隙调节。热膨胀量按下式计算： D=D1+膨胀量 膨胀量=D1xTxZ D¾受热膨胀后的尺寸，此尺寸应满足模具的工作要求； D1¾非受热状态时的设计尺寸； T=热唧咀(热流道板)温度-室温(°C)； Z¾线膨胀系数。一般中碳钢Z=11.2x10-6；H13类钢Z=13.2X10-6； 13.3 热唧咀的选用 使用于热唧咀模具和热流道模具中的热唧咀、二级热唧咀，虽然其结构形式略有不同，但其作用及选用方法相同，为了后述方便，将热h咀、二级热唧咀统称为热唧咀。由于热唧咀的结构及制造较为复杂，模具设计、制作时通常选用专业供应商提供的不同规格的系列产品。各个供应商具有各不相同的系列标准，其热唧咀结构、规格标识均不相同。因此，在选用热唧咀时一定要明确供应商的规格标识，然后根据下面三个方面确定合适的规格。(1)热唧咀的射胶量 不同规格的热唧咀具有不同的最大射胶量，这就务必要求模具设计者根据所要成型的胶件大小、所需浇口大小、胶料种类选择合适的规格，并取一定的保险系数。保险系数一般取0.8左右。(2)胶件允许的浇口形式 胶件是否允许热唧咀顶端参与成型、热唧咀顶端结构形状等都会影响其规格选择，浇口形式将影响热唧咀的长度选择，详见下述热唧咀长度确定。(3)浇口与热唧咀轴向固定位的距离 热唧咀轴向固定位是指模具上安装、限制热唧咀轴向移动的平面。此平面的位置直接影响热唧咀的长度尺寸。 为了能更好理解浇口、浇口与热唧咀轴向固定位的距离对热唧咀长度尺寸的影响，下面是几类常见的热唧咀结构(主要指顶n形状)、相应的浇口形状以及其长度的确定方法。结构1：如图13.3.1所示，此类结构的热唧咀允许其顶端参与胶件成型，顶端允许加工以适应不同的胶件形状。加工后浇口的大小应符合模具要求，图13.3.2为可加工的几种形式。图13.3.2 热唧咀长度L=L1-Z；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)结构2：如图13.3.3所示，这是较常用的结构形式，点浇口既可满足胶件的表面要求，又可防止入胶口处产生拉丝。 热唧咀长度“L”因浇口结构不同， 计算方法不同。浇口结构见图13.3.4GATE“A”：L=L1-Z；GATE“B”：L=L1-Z-0.2mmGATE“C”：L=L1-Z-J-0.2mmZ为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)结构3：如图13.3.5所示，应用于对浇口位质量要求不高的胶件，因为浇口处会有一小点残余胶料。 热唧咀长度L=L1-Z-J；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)结构4：如图13.3.6所示，此为针阀式结构，针阀由另外的机构控制，针阀一般穿过热流道板，所以热流道板上的过孔位置应合理计算热膨胀量。此类1构主要应用于流动性高的胶料，防止浇口产生流涎。热唧咀长度L=L1-Z-J；Z为热膨胀量。 热膨胀量Z=Lx13.2X10-6x[热唧咀(热流道板)温度-室温](°C)图13.3.613.4 其它配件的选用 在前面的几节里，主要介绍了常用无流道凝料模具的类型、结构形式及选用热唧咀的要求，但模具设计时还应该注意其它配件及其选用方面的问题。(1)模坯 热唧咀模具使用的模坯与一般形式的模具相同，只需选用合理的板厚即可。 热流道模具因为需要加设热流道板，所以A板与面板之间需增加支撑板，并需预留足够的空间以保证热流道板的安装要求。(2)连接线及其接口 为了对热唧咀、热流道板单独进行加热及温度控制，每个组件上相应有两个接口：一个电源输入接口；一个温度输出接口。热唧咀模具中，连接线及其接口形式较为简单，在连接线足够长时可以直接连接到温控箱上，如图13.4.1；也可采用图13.4.2所示形式。热流道模具中，需要控制温度的组件较多，一般将电源线、温控线各自集结在一个接口上椴捎猛13.4.2的形式与温控箱连接；也可将每个组件分别与温控箱连接，根据实际选用13.4.1或13.4.2的连接形式。图13.4.1 图13.4.2 模具设计时，要根据供应商提供的热唧咀、热流道板的接口形式、厂方所使用的温控箱的接口形式、模具与温控箱之间的距离来决定是否需要连接线及其接头。若需要，一般需单独定购。(3) 温控箱 根据温度控制模块的多少，温控箱可分为单组温控箱和多组温控箱。每一个温度控制模块控制一个加热组件，温度控制模块以最大电流来分类，一般有15A、30A两种。使用温控箱时，要求电源、温度连接线的接口与温控箱的接口形式相匹配。通常我们采用单组温控箱。VT-PL所使用的温控箱是加拿大D-M-E公司的DSS-15-02/01型，使用单相直流电，最大电压240V，最大电流15A，具体使用条件请参阅温控箱使用说明。 另外，其它配件还包括电压转换器、(装载温控箱的)移动架、(可迅速换用的)保险丝等，可根据实际情况选用。