澆注系統中澆口的設計原則
《注塑模具製造工藝流程示意圖》
眾所周知，注塑模具主要有七大系統構成：導向系統、支承系統、成型零件系統、澆注系統、冷卻系統、頂出系統、排氣系統。 以上各系統組成模具，塑膠經澆注系統，通過澆口進入模腔內部，填充保壓之後由冷卻系統冷卻，成品冷凝固化後經頂出系統頂出，完成一個成型週期。
《注塑模具結構示意圖》
在單個成型週期內，成型加工各階段可簡要分為：加料、充填、保壓、冷卻、開模、頂出和合模。可簡要示意為：
《注塑模具工作原理示意圖》
一、何為澆注系統？
澆注系統是塑膠熔融體從注射機的噴嘴出來後﹐到達模腔前在模具中所流經的主要通道。
它主要包含:主流道、分流道、冷料井和澆口四部分組成。
《模具澆注系統結構》
澆注系統整體可分為兩大類: 大水口澆注系統和細水口澆注系統。
《澆注系統的分類》
二、澆口的定義及其作用
澆口也稱為進料口，是指從分流道到模具型腔的一段通道，是澆注系統中截面最小且最短的部分。作用在於利用緊縮流動面而使進料達到加速的效果，高剪切率可使進料流動性良好；粘滯加熱的升溫效果也有提升料溫降低粘度的作用。在成型完畢後澆口最先固化封口，有防止進料迴流以及避免型腔壓力下降過快使成型品產生收縮凹陷的功能。成型後則方便剪除以分離流道系統及型件。
《模具澆注系統結構》
三、澆口的結構形式
澆口的類型與位置 在注塑模設計中,按澆口的結構形式和特點,常用的澆口形式有以下幾種：
1. 直澆口：即是主流道澆口,屬於非限制性澆口
《直接澆口》
(1)優點：塑料熔體由主流道的大端直接進入型腔,因此具有流動阻力小、流程短及補給時間長等特點。這樣的澆口有良好的熔體流動狀態,熔體從型腔底面中心部位流向分型面,有利於排氣;這種澆口形式使注塑製品和澆注系統在分型面上的投影面積最小,模具結構緊湊,注塑機受力均勻。
(2)缺點：進料處有較大的殘餘應力,容易導 致注塑製品翹曲變形,同時澆口較大,去除澆口痕跡較困難且痕跡較大,影響美觀,所以這類澆口多用於注射成型大中型長流程、深型腔、筒形或殼形注塑製品,尤其適合於聚碳酸酯、聚碸等高粘度塑料。另外,這種形式的澆口只適合於單型腔模具。 在設計這類澆口時,為了減小與注塑製品接觸處的澆口面積,防止該處產生縮口、變形等缺陷,一方面應儘量選用較小錐度的主流道錐角(為2～4°),另一方面應儘量減小定模板和定模座的厚度。
2. 側澆口：又稱為標準澆口。
《側澆口》
側澆口一般開設在分型面上,塑料熔體從內側或外側充滿模具型腔,其截面形狀多為矩形(扁槽),改變澆口寬度與厚度可以調節熔體的剪切速率及澆口的凍結時間。這類澆口可根據注塑製品的形狀特徵選擇其位置,加工和修整方便,因此它的應用較廣泛。
(1)優點：澆口截面小,能減小澆注系統熔料的消耗量,去除澆口容易,痕跡不明顯。適合於各種形狀的注塑製品,但對細長桶形注塑製品不宜採用。
(2)缺點：注塑製品和澆口不能自行分離,存在熔接痕,注塑壓力損失較大,對深型腔注塑製品的排氣不利。
3. 扇形澆口：扇形澆口,一般開設在分型面上,從型腔外側面進料,澆口沿進料方向逐漸加寬,厚度則逐漸減薄。從澆口進入型腔的塑料熔體波前較為平直,可減少翹曲變形,用來成型寬度較大的板狀塑料製品頗為適宜。
《扇形澆口》
4. 點澆口：點澆口尤其適用於圓桶形、殼形及盒形塑料製品。
《點澆口》
對於較大的平板形塑料製品可以設置多個點澆口,以減小翹曲變形。對於薄壁塑料製品,澆口附近的剪切速率過高,殘餘應力大,容易開裂,可局部增加澆口處的壁厚。
(1)優點：點澆口位置限制小,澆口痕跡小,開模時澆口可自動拉斷,有利於自動化操作。
(2)缺點：注塑壓力較大,多數情況下必須採用三板模結構,其模具相對較複雜,成型週期較長。
5. 潛伏式澆口
《潛伏式澆口》
(1)優點：潛伏式澆口。位置比較靈活,可在塑料製品內外表面進膠。流道開設在分型面上,澆口潛入分型面下,熔料斜向進入型腔。由於在塑料製品和流道分別設置推出機構,開模時澆口自動被切斷,流道凝料自動脫落。同時其模具結構較三板模結構簡單,大大提高了生產效率並可降低成本。
(2)缺點：對過韌(如PA類)或過脆(如PS 類)的塑料並不適用,前者不易切斷,後者易於斷裂,容易堵塞澆口。
6. 傘形澆口：傘形澆口。
《傘形澆口》
傘形澆口是環形澆口的特殊形式,主要應用於質量要求很高的短粗管形塑料製品。
(1)優點：進料均勻,無熔接痕產生,排氣良好。
(2)缺點：去除流道必須採用切削加工,增加了成本。
7. 環形澆口：對型腔填充採用圓環形進料形式的澆口稱為環形澆口。
《環形澆口》
(1)優點：進料均勻,圓周上各處流速大致相 同,流動狀態好,容易排除型腔中的空氣,並可避免熔接痕。由於澆口設計在型芯上,環形澆口主要用於成型圓筒形無底塑料製品。
(2)缺點：澆注系統耗料較多,澆口去除困難,澆口痕跡明顯。
8.牛角式澆口（horn gate）
《牛角澆口》
牛角澆口是指具有牛角似的圓滑曲線形錐體形狀，截面尺寸逐漸縮小，小端連接型腔底面的澆口。
牛角澆口是注塑模進澆結構中最為複雜的一種，其優點：
1.自動剪澆口；
2.入水點隱蔽
缺點：
1.水口頂不斷或斷點難看
2.外觀面有衝紋
3.水口頂出反彈撞花產品
4.水口頂出不完全或不平衡
四、澆口設計的主要影響因素
澆口的設計和塑件的尺寸、形狀模具結構，注射工藝條件及塑件性能等因素有關。但就基本作用來說，澆口截面要小，長度要短，因為只有這樣才能滿足增大流料速度，快速冷卻封閉，便於塑件分離以及澆口殘痕最小等要求。
《Moldflow模流分析產品注塑過程》
1、澆口位置設計的要求:
a.澆口設計是否會影響到產品的外觀要求(澆口痕跡,熔接線)
b.澆口設計是否會影響到產品的產品功能要求
c.澆口設計是否會影響到模具的加工要求
d.澆口設計是否會影響到產品的翹曲變形
e.澆口設計是否會影響到產品的澆口容易剪切，實現自動脫料的功能
《澆口的設計要點》
2、選擇澆口位置的主要影響因素 ：
澆口的尺寸可由橫切面積和澆口長度定出,下列因素可決定澆口最佳尺寸:
1）膠料流動的特性是否有遲滯現象
2）產品的肉厚是否均勻
3）注入模腔的膠料量
4）原料的溶解溫度
5）成型工藝的模具溫度
《Moldflow模流分析產品最佳澆口位置》
3、澆口位置設計時應遵守以下原則:
a.注入模穴各部分的膠料應儘量平均
b.注入工模的膠料,在注料過程的各階段,都應保持統一而穩定的流動前線
c.應考慮可能出現焊痕,氣泡,凹穴,虛位,射膠不足及噴膠等情況
d.應儘量使除水口操作容易進行,最好是自動操作
e.澆口的位置應與各方面配合
《DFM分析對比澆口位置設計的合理性》
4、澆口的平衡：
如果不能獲得平衡的流道系統,可採用下述澆口平衡法.以達到劃一注模的目標.這種方法適用於有大量模穴的工模。
澆口的平衡法有兩種：改變澆口槽道的長度及改變澆口的橫切面面積。
在另一種情況下,即模穴有不同的投影面積時,澆口也需要平衡.這時,要決定澆口的大小,就要先將其中一個澆口尺寸定出,求出它與其對應模穴體積相較的比率,並且把這個比率應用到其澆口與各對應模穴的比較上,便可相繼求出各個澆口的尺寸.經過實際試注後,便可完成澆口的平衡操作。
《平衡式澆注系統設計》
五、澆口的設計原則：
1.澆口開設在塑件斷面較厚的部位,使熔料從厚料斷面流入薄斷面保證充模完全。
2.澆口位置的選擇,應使塑料充模流程最短,以減少壓力損失。
3.澆口位置的選擇,應有利於排除型腔中的空氣。
4.澆口不宜使熔料直衝入型腔,否則會產生漩流,在塑件上留下旋形的痕跡,特別是窄的澆口更容易出現這種缺陷。
5.澆口位置的選擇,應防止在塑料表面上產生拼縫線,特別實在圓環或是圓筒形的塑件中,應在澆口的面的熔料澆合處加開冷料井。
6.帶有細長的型芯的注塑模的澆口位置,應當離成型芯較遠,不使成型芯受料流衝而變形。
7.大型或扁平塑件成形時,為防止翹曲、變形、缺料可採用複式澆口。
8.澆口應儘量開設在不影響塑件外觀的位置，如邊緣底部。
9.澆口的尺寸取決於塑件的尺寸、形狀和塑料的性能。
10.設計多個型腔注塑模時，結合流道的平衡來考慮澆口的平衡，儘量做到熔融料同時均勻充。 澆口亦稱進料口,是連接分流道與型腔熔體的通道。澆口選擇恰當與否直接關係到注塑製品能否 完好、高質量地注射成型。
澆口設計包括澆口截面形狀與尺寸的確定和澆口位置的選擇。關於澆口截面形狀及尺寸的確定,很多教科書都有提及, 澆口位置對熔體流動前沿的形狀和保壓壓力的效果都起著決定性的作用,因此也決定了注塑製品的強度和其它性能。對於影響確定澆口位置的因素來說,包括製品的形狀、大小、壁厚、尺寸精度、外觀質量及力學性能等。此外,還應考慮澆口的加工、脫模及清除澆口的難易程度。正確的澆口位置可以避 免出現那些可以預見的問題。
所以，澆口的設計與位置的選擇恰當與否,直接關係 到塑料製品能否被完好、高質量地注射成型。澆口的形式和開設的位置不僅會對塑料製品的成型性能及成型質量有很大影響,而且還會影響到模具的整體結構。因此,合理地選擇澆口形式和開設位置是提高塑料製品質量的一個重要環節。選擇澆口形式和位置時,需要根據塑料製品的結構、工藝特徵和成型質量要求,並分析塑料原材料的工藝特性、塑料熔體在型腔內的流動狀態及成型的工藝條件綜合加以考慮。
