塑胶模具常用浇口及其优缺点.docx

塑胶模具常用浇口及其优缺点何谓模具的P.L.？从密闭的母模取出成型品时，须将模具分割为二，此打开处称为分模面(Parting Line, P.L.)，又称为分割面或分模线。以此面为界，固定的部分称为固定模或母模，可动的部分称为可动模或公模。一旦决定产品分模面位置，即可初步决定母模穴及公模心的外形，以及是否须要侧向心型，可藉以了解模具设计的难易度。在选定分模面时，须注意下列事项：1. 选择不显眼的位置或形状，以免影响成型品外观。2. 打开模具处应避免死角，以免增加模具成本。3. 应位於可贯通加工、容易加工或成品易於整修之位置。4. 须考虑浇口位置或形状。何谓竖浇道、浇道、浇口？浇道系统的功用是导引熔融的塑料，从射出机的射嘴射入模穴中。此系统包括竖浇道（sprue）、主浇道（main runner）、次浇道（branch runner）、浇口（gate）等。浇道系统的设计及制作是否适当，对於成品的品质、精度、外观及成型周期皆有很大的影响。竖浇道即塑料浇注之入口，为了便於脱模，一般都会设计24的斜角。主浇道及次浇道为塑料进入模穴之前所流经的路径，因此流动性及温度损失必须特别加以考量。浇口为塑料由浇道进入模穴的关口，浇口的设计对於成品的成型及内应力有极大的影响。何谓冷料井？有何作用？冷料井(Cold Slug Well)，又称滞料部，其目的在防止残留熔料造成下一个成形品有流痕(Flow Mark)产生所设计。一般而言，射出成型机的喷嘴前端在射出后，仍有少量熔融材料残留，此残留材料在下次射出前凝固，若直接进入成形品中，会造成流痕。为防止这种状况发生，便将射出材料前端的凝块积滞於冷料井，以防止成形品外观不良。冷料井的位置通常位於竖浇道与主浇道交叉处（如上图），因此，冷料井的作用在於使前一模留存於射嘴前端较冷的原料先进入此区，而使温度较均匀的熔融原料进入模穴内，如此就可以使成品成型密度及品质较为均匀。浇口的形式有哪些？各有何优缺点？浇口(Gate)对於成形性及内部应力有较大的影响，通常依据成形品的形状来决定适当形式，可分为限制浇口与非限制浇口两大类。前者是在浇道与模穴的进入口做成狭小部分，加工容易，易从浇道切断成形品，可减少残留应力，多个成形品一次成形之多数型穴之浇口容易均衡，模穴内塑料不易逆流，一般都采用此种形式。其又可分为侧状浇口(Side Gate)、重叠浇口(Overlap Gate)、凸片浇口(Tab Gate)、扇形浇口(Fan Gate)、膜状浇口(Film Gate)、环形浇口(Ring Gate)、盘状浇口(Disk Gate)、点状浇口(Point Gate)及潜状浇口(Submarine Gate)等。后者系由竖浇道直接将塑料注入模穴的浇口，为非限制浇口的代表。浇口的种类、位置、大小、数目等，直接影响成形品的外观、变形、成形收缩率及强度，所以在设计上应考虑下列事项：1. 浇口形状：浇口形状影响模穴内熔树脂流动性、成形品外观、材料流动配向，所以选择浇口种类时，要依材料种类或成形品形状，并考虑流动配向的影响。2. 浇口位置与数目：(1) 须选择熔融材料可充分绕行母模各部分位置，尽量选在成形品中央或厚肉部分。(2) 成形品的孔部在模子会插植销类，勿使流入的材料冲弯销或使之偏移。(3) 有两处以上时，所选位置勿使熔接线或气泡损及制品外观或减低强度。(4) 成形时残留应力容易集中浇口部周边，有时会变脆而破裂，故宜选择不受力位置。(5) 选择制品外观不醒目位置，容易加工浇口部的位置。3. 浇口种类（形状）：浇口依其机能可分为限制浇口与非限制浇口，前者是在横浇口与母模的接合处作成狭小部分，阻碍材料流动；后者浇道（竖浇口）直接为材料往母模的流入口，一般多用限制浇口。各种浇口之特色、优缺点及用途列表如下：非限制浇口-直接浇口/竖浇口式浇口(Direct Gate)特色1. 直接浇口为非限制浇口的代表。2. 竖浇口为材料往母模的流入口。3. 成型机喷嘴孔径有限制。4. 材料充填性良好，连充填玻璃纤维质的材料也容易成形，成形品表面的收缩下陷少。优点1. 流动性良好。2. 构造简单。3. 适用树脂广。4. 材料充填性佳。5. 成形品表面收缩下陷少。6. 省略流道之加工。7. 压力损失少。8. 可成形大型或深度较深之成形品。缺点1. 一次只能成型一个成形品，无法取数个多点浇口，除非使用多喷嘴成型机。2. 有浇口残留痕迹影响外观及增加后加工。3. 平而浅的成形品易翘曲、扭曲。4. 须决定浇口循环。5. 浇口附近残留应力大，容易导致破裂或变形。用途1. 适用於大物、深物之容器类。2. 适用塑料：PVC、 PE、 PP、PC、 PS、 PA、POM、 AS、 ABS、 PMMA。限制浇口-侧状浇口/侧面浇口/标准浇口/侧浇口/边缘浇口(Side Gate / Edge Gate)特色1. 为最具代表性的浇口。2. 取多数个多点浇口。3. 须避开成形品的重要位置。4. 设於母模端面及成形品侧面（端面）的浇口。5. 方便成形后材料的急速固化，减少浇口部的残留应力。优点1. 残留应力低。2. 浇口尺寸正确（矩形断面）。3. 浇口与成形品分离容易。4. 可防止材料逆流。5. 浇口部分产生磨擦热，可再次提升材料温度，促进充填。缺点1. 流动抵抗大。2. 压力损失大。3. 流动性不佳之材料易造成充填不足或半途固化。4. 平板状或面积大之成形品，由於浇口狭小易造成气泡或流痕之不良现象。用途1. 适用塑料：PVC、 PE、PE、PP、 PC。限制浇口-重叠式浇口(Overlap Gate)特色1. 为侧浇口的一种。2. 浇口一部分重叠於成形品的肉厚上。优点1. 浇口外观不易看出，可防止成形品产生流痕。2. 浇口与成形品分离容易。缺点1. 浇口加工要注意。2. 压力损失大。用途1. 适用塑料：POM限制浇口-扇形浇口(Fan Gate)特色1. 为凸片浇口的一种。2. 浇口向母模展成扇形，其应用范围与膜状浇口完全相同。3. 树脂易分散在大面积，充填均匀。4. 可避免气泡、残留流痕现象。5. 有后加工之必要。优点1. 流动性良好。2. 可均匀充填防止成形品变形。3. 浇口配向低。4. 有良好外观的成形品，几乎无不良现象发生。缺点1. 浇口加工费时。2. 浇口部分切离稍有困难。用途1. 适用於薄而大之平板、圆盘状或面积较大之成形品。2. 适用塑料：PP、 POM、ABS、尤其用於具有强烈配向性之复合材料。限制浇口-隔膜形浇口/膜状浇口/膜式浇口(Film Gate)特色1. 此浇口的塑料在母模内约以平行方向而流，均匀充填母模，防止变形。2. 适合於流动配向性强的结晶性塑胶，以玻璃纤维为之强化的充填材料，以及热硬化性材料等易因充填材流动配向而变形的场合。3. 对板状成品易得均匀之收缩。优点1. 流动性良好。2. 圆形成形品精度佳。3. 可均匀充填防止成形品变形。缺点1. 浇口后加工费时。2. 浇口部分切离稍有困难。用途1. 圆盘、圆筒品(齿轮等)或大型薄板成品。2. 适用塑料：聚丙烯(Polypropylene, PP)限制浇口-环形浇口/环式浇口/环状浇口(Ring Gate)特色1. 为防止产生熔合痕迹，圆环形浇口须设置溢流井。2. 从圆筒形制品外侧设浇口时，设环状补助横浇道，从其横浇道以薄环形浇口连接制品，此二型浇口都可防止成形品变形或熔接线。3. 能均匀充填圆筒形成品，避免熔接线及局部充填过饱产生变形、偏心。优点1. 可防止流痕发生。缺点1. 浇口切离稍有困难。用途1. 适用塑料：POM、 ABS。限制浇口-盘状浇口/盘形浇口/碟形浇口/圆盘浇口/圆板状浇口(Disk Gate)特色1. 浇口设於管或环状成形品内侧的薄圆板浇口，此圆板部分在事后连浇口切除。2. 具直接浇口特性。3. 利用小圆筒深入之成品中央顶出销可直接形成圆盘浇口之底盘。优点1. 流动性佳。2. 圆形成形品精度佳。3. 可防止流痕之发生。4. 省去流道之加工。5. 具直接浇口之功用，压力损失少。缺点1. 浇口后加工费时。2. 浇口切离稍有困难。3. 一次只能成形一个成型品。4. 成型品之孔中心须与注道对应。用途1. 可用於圆盘、圆筒品(齿轮或深入之小圆筒)2. 适用塑料：PS、 PA、AS、 ABS、短纤塑料。限制浇口-点状浇口/针点浇口/销状式浇口/销点形浇口(Point Gate / Pin Point Gate)特色1. 以小点连接母模，浇口痕迹小，易从成形品除去横浇道。2. 若用於三板式模具，浇口在投影面积大的物品设数处浇口时，可调整各浇口的充填状况，也可在杯底或箱形物品底面设不醒目浇口。3. 取多数个、多点浇口。4. 针点浇口孔径越小，材料流动所致的摩擦热也增大，可降低其粘度，但射出压力的损失也加大，一般以0.81.0为标准。5. 后加工容易，浇口位置可自由选择，为三板模构造。优点1. 有可塑化能力。2. 浇口自行切断。3. 浇口痕迹小，可免除后加工。4. 浇口位置可自由选择。5. 浇口可从数点注入，应力及应变较小。6. 适合多数成形品之成型。7. 具有限制浇口之优点。缺点1. 流动抵抗大。2. 容易过热。3. 模具构造复杂。4. 树脂成品率低。5. 有不适用树脂。6. 压力损失大。用途1. 适用塑料：PE、 PP、 PC、 PS、 PA、POM、AS、 ABS)。2. 为大成品多浇口之应用，单一成形、一次多个成形。限制浇口-潜状浇口/潜式浇口/埋入形浇口/底流式浇口/隧道浇口(Submarine Gate / Tunnel Gate)1. 侧浇口自动化。2. 注意二次浇口之掉落。3. 浇口潜入固定侧或可动侧的模板内，到达制品的壁面或达到设於顶出销的二次横浇道。4. 顶出成形品时，自动切断，适合全自动成形。5. 可在环状物品内侧设浇口，亦有不在顶出销设二次横浇道，利用成形品的毂部，或另设毂部，在此设浇口，事后切除此部分。6. 成形后自动去除浇口部分，节省后加工。7. 模具加工较其他困难。优点1. 有可塑化能力。2. 浇口自行切断，免除后加工。3. 浇口痕迹小。4. 成形品之外侧或内侧可自由设定浇口位置。缺点1. 流动抵抗大。2. 加工面不易加工。3. 压力损失大。用途1. 适用塑料： PS、PA、 POM、 ABS2. 不用后加工，加料系统自动分离者可使用。浇道的形式有哪些？有何优劣点？浇道(Runner)，又称为横浇道，其为成形塑料由竖浇道(Sprue)到母模的主要通道，浇道通常须固化后才能取出，故以通过中心的直径线将个别加工成半圆而对合。依材料的流动性，粗细浇道的断面形状有圆形、半圆形(U字形)、梯形、矩形及方型等，以圆形、半圆形及梯形三种较为理想，但就流动性及放热度而言，以圆形流路最佳，其次是矩形、梯形或方形。除了特别场合以外，一般较少使用半圆形，其优缺点分述如下。浇道断面1、圆形优点1. 流动效率(注)最高。2. 冷却速率最慢。3. 低热量损耗。4. 低磨擦损失。5. 浇道中心最后凝固。6. 可有效保压。缺点由两个半圆模合成，须同时在两个合模板加工半圆弧状，难以密接吻合。2、半圆形(U字形)优点1. 离模性佳。2. 适用於分模面较复杂之模具。缺点1. 流动阻力大。2. 效率低。3. 较少采用。3、梯形优点1. 当成形品重量 = 浇道直径时，容积高出圆形浇道25%，较易加工、脱模。2. 适用於多板模具。缺点1. 热损失较大。2. 产生废料较抛物线形浇道多。4、矩形优点1. 优点近於半圆形浇道。2. 离模性佳。3. 适用於分模面较复杂之模具。缺点1. 缺点近於半圆形浇道。2. 流动阻力大。3. 效率低。5、方形优点流动效率最高。缺点退模不易。注：流动效率=面积 圆周边，比值越高，效率越佳。