浅谈塑料模具流道设计

丘志钟

摘要：塑料模具是塑料加工工业中与塑料成型机配套可以对塑料制品进行完整构型和精确尺寸的工具，塑料品种和加工方法比较多，塑料成型机与塑料制品的结构多种多样，塑料模具的结构和种类也具有很多种。塑料模具的结构对材料的成形能力和成形品质具有很大的影响，所以在设计模具时需要将流道设计作为重要事项处理。本文研究的主要内容是流道系统的组成和塑料模的流道设计。

关键词：塑料模；流道系统；流道设计

随着我国工业的发展，塑料在电子、电器中的应用日益广泛，发展方向逐渐趋向以塑代木和以塑代钢。塑料的主要装备就是模具，它的功能是塑造塑料成型，是塑料工艺品更新的重要生产手段。对塑料模具成型的流道进行设计，合理布置型腔，分析主流道系统的构成，能够有效提高模具成型质量。

一、塑料模具流道设计的基本原则

在塑料模具流道设计中采用基本原则涉及多方面的内容，从模具主流道衬套与自射出机射嘴的接触部分算起一直到分流道为主的流道都是设计内容。分流道也称分浇道，在塑料模具的设计中将其氛分为第一分流道和第二分流道，分流道是主流道与浇口间的过渡区域，能够使熔融的塑料流向获得平缓转换。在分流道与型腔中的狭小通口是浇口，能够利用紧缩流动面使塑料达到加速的效果，可以防止塑料回流，避免塑料成品出现变形或者凹陷。在设计塑料流道的过程中需要考虑到以下几点：

（一）型腔布置

在布置型腔时尽量使用平衡式布置，型腔的布置需要与浇口开设位置对称，可以防止模具出现受力不均产生偏载和熔融塑料溢出的情况。型腔布置尽可能紧凑，要缩小模具尺寸，能够顺利引导熔融塑料填充型腔，顺利排气。应注意流道的截面积要大、流程要短、热量损耗和压力降越小越好，在流道加工中应该保证表面的粗糙度。可以使用多点进浇的方式降低压力降与所需注射压力，不过这种方式容易产生熔接痕[1]。

（二）流道平衡

一模多穴填充时，应该考虑到流道的平衡问题，尽量使熔融塑料能够同时填充完一个型腔，保证各个型腔的塑料成型品质一致。分流道使用自然平衡式的布置方式，在无法保证自然平衡时采用人工平衡法对流道进行平衡。

（三）废料

在塑料流道设计中在不影响流动和压力损耗的前提下，工作人员可以减小流道体积或者流道的截面积，这样能够有效节省材料，减少废料的产生和回收费用。流道截面尺寸应该是渐变的，不应急剧变大或者缩小，遵守物料流动行为。提高生产效率，缩短成形周期，能够提高塑料制造厂家的经济效益。

（四）排气

引导塑料填满型腔，能够使型腔内的空气顺利逃逸，避免产生包封烧焦的问题。考虑到成型产品的质量，应该避免出现短射、毛边、流痕和残余应力，还要避免出现曲变形的问题，保证不会影响到塑料件的外观[2]。

二、流道系统的构成

（一）主流道

主流道是连接机台喷嘴至分流道入口处之一的通道，熔融塑料在进入模具型腔时会最先经过主流道，主流道的尺寸与大小会影响塑料流速和充模时间的长短。主流道太大会增加冷却时间，造成收回的冷料过多，容易在塑料成品中产生气泡；主流道太小会增加热量损失，降低流动性，成型困难。在一般情况下，会将主流道制造成单独的浇口套，直接镶在定模板上，一些小型的模具可以直接在定模板上开设主流道，不使用浇口套[3]。

（二）分流道

在多模腔和多浇口塑料模具中有一段连接主流道和浇口的通道，浇口对熔融塑料具流入型腔具有控制作用，能够在注射压力撤销后封闭型腔，保证型腔内没有冷却凝固的塑料不会倒流。一般会在主流道的末端或分流道末端开设冷料穴。

三、流道设计计算

（一）型腔数量

在设立塑料模具流道时考虑到型腔的数量，型腔数量取决于成品原料的品质、塑料件的几何结构特点、尺寸精度要求、批量大小、保养和维修难易度以及成型制造工艺性等因素，通过对多方面因素的考虑，计算得出型腔的数量。型腔数量的计算公式如下：

型腔数目=L×k×tc/tm

L每批次产品的数量；tm单位产量需要的时间；tc一模生产周期；K淘汰因子。

1.注塑量

注塑模具型腔能、不能充满与注射机的最大注射量有关，在设计模具型腔的时候需要考虑到注射机的最大注射量范围，注射机的最大注射量要大于塑件的体积，注射量需要满足塑件的要求。一般常见的注射公式是：

NM1+M2=<80%M

M表示注射机允许的最大注射量；M1是大个塑件的质量或者体积；M2是浇筑系统的所需塑料质量[4]。

2.塑化能力

注射机的塑化能力会影响型腔的数目，根据注射机的塑化能力计算型腔的公式如下：

P/（X×W）

P注射机塑化能力；X每分钟的注塑次数；W塑件重量。

（二）型腔布置

确定了型腔数目之后，需要对型腔的布局进行研究，考慮各个型腔到主流道的位置要求，在主流道到各个型腔之间的额距离需要设计的短，减少凝料量。确保熔料进入各个型腔后的温度保持一致，使将塑件内应力相近。在允许的情况下，使各个型腔间的距离尽可能大，方便顶杆与冷却水道。型腔在注射时承受的反作用力应该作用在模板中心，这样可以与机筒中心对应，保证应力的平衡。模具中型腔的排列方式可以按照平衡分为平衡式和平衡非式，在塑料模具的型腔选择中尽量采用平衡式布置。

（三）流道尺寸计算

流道长度与直径大小会影响熔融物料的流动阻力，流动阻力越大填充型腔时受到的压力降就越大。流道直径的增加会降低流动阻力，也会增加原材料的用量，放慢冷却速度[5]。所以在设计流道尺寸时需要使用模流分析合理的调整流道直径。初期估算的流道直径公式为：

D=W1/2×L1/4/3.7

D是流道直径（mm）；W是塑件重量（g）；L是流道长度（mm）。

（四）流道截面选择

常见流道截面有改良梯形流道截面、圆形流道、梯形流道截面、半圆形流道截面和长方形流道。在设计流道截面的过程中需要减少流道内的溶体压力损失，扩大流道截面面积大。如果需要减少热量损失，就需要缩小流道截面面积。流道的效率可以用流道截面面积与流道截面周长的比值表示，圆形流道能够获得最大的流道效率，将压力降和热损失降低到最小，不过圆形流道的动定模板需要进行加工，成本比较高，所以在合模时需要对齐动定模的流道，提高加工精度。

结语

在设计塑料模具的流道时需要综合考虑多方面的因素，熔融塑料的流速与温度、型腔的体积与流道截面积等都会影响流道设计方案的准确性。塑料在成型过程中具有流动性和形变的特点，熔融塑料具有一定的收缩性，在填充型腔时如果控制不好压力降容易造成塑料回流或者变形，影响产品质量与外观。本文通过对各种影响因素进行计算和控制，能够在设计塑料模流道的过程中随时修改设计方案，保证方案的可行性。

参考文献：

[1]吴维明.塑料模流道设计[J].科技风，2015，（17）：19.

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

[3]张伟，张海波.塑料模具浇注系统的设计浅析[J].机电信息，2012，（18）：177-179