proe模具设计上Word文档格式.docx
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射出机的塑化能力是影响模穴数目的另一个重要因素。
将射出机的塑化能力（P）除以每分钟估计的射出次数（X）和塑件重量（W），即可计算出模穴数目。
模穴数目=P/（X×
W）
1-1-2流道配置
多模穴系统的基本流道配置方式如图1-1，包括：
标准流道系统（standard，或鱼骨形Herringbone）
H形流道系统（H-bridge，或分枝形branching）
辐射流道系统（radial，或星形star）
H形和幅射流道系统提供自然平衡，亦即从竖浇道到所有的模穴都有相同的流动距离和流道尺寸，所以各模穴都有相同的充填条件。
至于鱼骨形流道系统，虽然不是自然平衡，却比自然平衡系统可以在相同的模具内塞进更多模穴，造成最小的流道体和最低的模具加工成本。
除了采用自然平衡的流道系统之外，不平衡的流道系统也可用人工改变流道直径与长度，或是在各个子流道加装流量调节螺丝，以调整获得平衡的系统。
模流分析软件的流道平衡分析可以自动化完成流道平衡。
1-1-3竖浇道尺寸之决定
竖浇道尺寸主要决定于塑件尺寸，特别是塑件的肉厚。
竖浇道的设计必须能够方便可靠地让塑件脱模，于射出成形时，竖浇道不可以比塑件其它部分的截面更早凝固，如此才能够有效
图1-1基本的流道系统之配置
图1-2是建议的竖浇道设计规范。
不具有锐角的系统有助于塑料的流动，所以，应该将竖浇道根部设计成半径r2的圆角。
其它的设计规格如下列：
Dco≧tmax+1.5（mm）
Ds≧Dn+1.0（mm）
α≧1°
~2°
tan（α）=（Dco–D）/2L
图1-2竖浇道根部的圆角可以改善熔胶的流动
6-1-4流道截面之设计
常见的流道截面如图1-3，包括：
圆形流道
梯形流道
改良梯形流道（圆形与梯形之组合）
半圆形流道
长方形流道
通常建议采用前三种流道截面设计。
就最大的体积与表面积比值而言，圆形流道最佳，也具有最小的压力降和热损失，然而，却必须在两侧模板都进行加工，模具加工成本通常较高昂，而且合模时两侧的半圆也必须对齐。
相对地，梯形流道只在母模侧加工，其效能也很好，梯形流道通常应用于三板模，因为三板模如果采用圆形流道时，可能无法顺利脱模，而且模具可能在分模线造成圆形流道与模板滑动件之间的干涉。
图1-3常用的流道截面形状
对于不同形状的流道，可以使用做为流动阻力指标的水力直径（hydraulicdiameter）进行比较。
水力直径愈大，流动阻力愈低。
水力直径定义为：
其中，
Dh=水力直径
A=截面面积
P=周长
图1-3比较各种流道形状之等效水力直径，这些系数正好是C-mold软件之形状因子（shapefactor）的倒数。
图1-3各种流道形状的等效水力直径
1-1-5流道尺寸之决定
流道的直径和长度会影响流动阻力。
流动阻力愈大的流道，充填就会造成愈大的压力降。
加大流道直径可以降低流动阻力，但是会耗用较多的树脂材料，也需要更长的冷却时间，才能顶出塑件。
设计流道直径最初可以根据实验数据或是下列方程式进行，然后应用模流分析软件微调流道直径，最佳化熔胶传送系统。
最初估算的流道直径为：
D=流道直径（mm）；
W=塑件重量（g）；
L=流道长度（mm）。
范例说明：
图1-4和图1-5所提供实验数据可以用来计算流道尺寸，例如，一个300公克重的ABS塑件，其厚度为3mm，流道长度为200mm，则流道直径该是多少？
1.根据图1-4，在300公克重之水平线和3mm厚直线之交点处画一垂直线，与横轴交于5.8mm处，即为参考直径D’。
2.使用图1-5，在流道长度200mm处画水平线与曲线得到交点，再画垂直线与横轴交于1.29，即为长度系数fL。
3.将5.8mm乘上1.29，获得之流道直径为7.5mm。
图1-4材料的流道直径图，其中，G=塑件重量（g）;
S=塑件厚度（mm）;
D’=参考直径（mm）
图1-5流道长度与长度系数对于流动直径的影响
一般无法填充料之塑料的典型流道尺寸列于表1-１。
表1-1无填充料之塑料的典型流道尺寸
材料
直径
mm
inch
ABS,SAN
5.0-10.0
3/11-3/8
Polycarbonate
聚碳酸脂（PC）
Acetal
聚缩醛树脂
3.0-10.0
1/8-3/8
Thermoplasticpolyester
热塑性聚脂树脂
3.0-8.0
1/8-5/11
Acetate
5.0-110.
3/11-7/19
Thermoplasticpolyester（reinforced）
补强热塑性聚脂树脂
Acrylic压克力
8.0-10.0
5/11-3/8
Polyethylene
聚乙烯
2.0-10.0
1/11-3/8
Butyrate
Polyamide
聚丙烯酸脂
Fluorocarbon
聚氟碳树脂
Polyphenyleneoxide
1.0-10.0
1/4-3/8
Impactacrylic
耐冲击压克力
5/11-1/2
Polyphenylene
聚丙烯
Ionomers
3/32-3/8
Polystyrene
聚苯乙烯
Nylon耐隆
Polysulfone
聚氟乙烯
Phenylene
Polyvinyl（plasticized）
聚氯乙烯
Phenylenesulfide
1/4-1/2
PVCRigid
硬质聚氯乙烯
1.0-11.0
1/4-5/8
Polyallomer
异聚合物
Polyurethane
聚尿素树脂
1.0-8.0
1/4-5/11
1-1-1热流道系统
理想的射出成形系统可以生产密度均匀的塑件，而且不需要流道，不产生毛边和浇口废料。
使用热流道系统（hotrunnersystems）可以达成此一目标。
热流道内尚未射进模穴的塑料会维持在熔融状态，等充填下一个塑件时再进入模穴，所以不会变成浇口废料。
热流道系统也称作热歧管系统（hotmanifoldsystems）或无流道成形（runnerlessmolding）。
常用的热流道系统包括：
绝热式和加热式两种。
使用绝热式流道（insulatedrunners）的模具，其模板有足够大的通道，于射出成形时，接近流道壁面塑料的绝热效果加上每次射出熔胶之加热量，就足以维持熔胶流路的通畅，如图1-1（a）所示。
加热式流道（heatedrunners）系统有内部加热与外部加热两种设计。
内部加热式如图1-1（b），由内部的热探针或鱼雷管加热，提供了环形的流动通道。
藉由熔胶的隔热作用可以减少热量散失到模具。
外部加热式提供了内部的流动通道，并由隔热组件与模具隔离以降低热损失，如图1-1（c）。
表5-2列出三种热流道的优缺点。
表1-2各种流道系统之优缺点
热流道种类
优点
缺点
绝热式
设计较简单
成本较低
会在浇口处产生不必要的凝固层。
必须以短周期时间维持熔融状态。
需要较长的起动时间以到达稳定的熔胶温度。
有充填不均之问题。
内部加热式
改善热分布情形
成本较高，设计较复杂。
应注意流动平衡和复杂的温度控制。
应考虑模具的不同组件之间的热膨胀。
外部加热式
温度控制较佳
成本较高，设计较复杂。
应考虑不同的模具组件之间的热膨胀。
图1-1热流道系统之种类：
（a）绝热式、（b）内部加热式、和（c）外部加热式。
1-2流道平衡
如果可能的话，应使用自然平衡流道系统来平衡进入模穴的熔胶流动。
让熔胶平衡地流入模穴是高品质塑件之先决条件，藉由改变流道的尺寸与长度可以达成自然平衡的流道系统。
假如无法达成自然平衡之流道系统，可以改用人工平衡流道系统，经由改变浇口尺寸获得相似的平衡充填，但是会显著地影响浇口的冷凝时间，进一步影响塑件的均质。
应用模流分析软件的流道平衡工具，可以使人工平衡流道系统变得更节省时间和成本，并且获得平衡充填的塑件，参阅图1-7。
图1-7人工平衡流道系统之成形塑件
要平衡流道系统，促成熔胶流向距离竖浇道最遥远的模穴，可以缩减充填其它模穴的流道口径。
但必须注意到，太小的流道口径可能使流道内的熔胶提前凝固，造成短射；
另一方面，小口径流道会增加剪切热，使熔胶黏滞性降低，造成更快速的充填。
此外，应该牢记非标准规格的流道口径会增加模具的制作成本与维修成本。
人工平衡流道系统有可能因为塑料差异就射出不同品质的塑件，所以需要更严谨地控制成形条件。
只要成形件稍有变化，充填模式就可能改变，造成不平衡的充填。
在流道设计的最终阶段，模流分析软件可以协助确认流动速率对于流道系统设计的敏感度，并且决定适当的成形条件。
例如，使用鱼骨形流道系统时，不同的进浇速率会造成不同充填模式。
一般而言，低进浇速率将先充饱远离竖浇道的模穴；
高进浇速率则先充饱靠近竖浇道的模穴。
原因在于低进浇速率的熔胶流动到第一个浇口时，会因流动阻力而流向流道的其它部分，等到流道系统内充满熔胶之后，上游的第一个浇口因部分熔胶凝固而产生较大的流动阻力，于是，下游的模穴较先充饱，如图1-8所示。
图1-8使用不同射出速度之不平衡流道系统的流动模式
1-2-1流道设计规则
流道设计对于塑件品质与产能有绝对的影响，本节之流道设计规则提供了流道设计的基本规范。
（1）在流道尺寸方面，流道截面面积不应该小于竖浇道截面面积，以便熔胶可以快速流到浇口区域。
但是必须注意不要使用太大口径的流道，才能够降低废料量。
选择冷流道口径应考虑能够使用标准刀具加工者优先。
对于大部分的塑料，建议流道最小直径为1.5mm（0.01英吋）。
未加填充材料的塑料之典型流道尺寸可以参考表1-１。
梯形流道的高度与宽度大约相等，而且每边各有5°
～15°
的斜角。
（2）每当流道有分支，其分支流道的直径应该要小于主流道的直径，因为只有较少量的熔胶会流进分支。
而且，从经济观点而言，应减少流道内的的熔胶量，以减少废料。
当主流分流到Ｎ个分支流道时，主流道直径（dmain）和分支流道直径（dbranch）的关系为：
dmain＝dbranch×
Ｎ１／３
（3）考虑熔胶温度，一般而言，小尺寸流道比大尺寸流道为佳，其可以产生较大量的黏滞热，有效地提升熔胶温度，而不必采用高温料管。
不当地应用高温料管可能会导致塑料裂解。
然而，小尺寸流道系统有可能提前凝固，造成短射。
（4）所有的流道必须在交接处设计一冷料井（coldslugwell），帮助熔胶流进流道系统和模穴。
图1-9显示冷料井的长度通常等于流道直径。
流道与另一分支流道相交处，通常在流道延伸处设置冷料井。
图1-9冷料井
（5）流道的设计必须顾及顶出和脱模的方便性，提供适当的剖面和脱模斜角。
对于大部份的塑料而言，必须将流道表面抛光，以方便熔胶流动和顶出塑件。
加长的流道系统应该采用多竖浇道拉杆（multiplespruepullers）和多重顶出位置。
（6）设计热浇道系统时，应咨询塑料供货商，以确定正确的歧管尺寸和进浇量。
1-3浇口设计
浇口是熔胶流进模穴处的小开口，一个塑件的浇口设计包括浇口种类、尺寸和位置。
浇口设计受到塑件设计、模具设计、塑件规格（例如外观、公差、同轴性）、成形塑料、填充材料、模板种类、和经济因素（模具加工成本、成形周期、允许之废料量等）的影响。
浇口设计对于塑件的品质和产量的影响甚巨。
除非熔胶的流动长度超过实用上的限制，而必须使用多浇口系统，否则最好采用单浇口。
多浇口系统通常会产生缝合线和熔合线的问题。
单浇口系统可以确保材料、温度的均匀分布和均匀的保压，以及较佳的分子链配向性。
虽然单浇口系统模具的最初加工成本较高，但是废料少，塑件品质佳等结果使其值回票价。
图1-10显示浇口尺寸的名词。
和塑件及流道比较，浇口截面通常很小，所以塑件可以很容易地去除浇口而不会留下浇口痕迹。
通常浇口厚度大约是塑件厚度的2/3。
由于浇口处的塑料凝固可以视为保压阶段的结束，大截面的浇口可以减少黏滞热热，大截面浇口容许使用较低进浇速度进浇，使用较高的保压压力进行较长时间的保压，以提高塑件的材料密度。
假如必须考虑塑件的外观、低残留应力和较佳尺寸稳定性等因素，就应该选用较大的浇口。
图1-10浇口各个尺寸之名称
浇口位置之选择，应该确保均匀快速地充填，而且将缝合线／熔合线和排气孔安排到最不影响塑件外观或强度的区域。
另外，熔胶流动的高压力和高流动速度使得浇口附近产生极高的残留应力，所以应将浇口设置在远离塑件承受外来高应力的区域。
浇口应远离塑件之薄截面区域或肉厚突然变化区域，以避免迟滞现象或产生凹痕与空洞。
1-3-1浇口种类
浇口有许多类型，根据去除浇口方式方类可以区分为人工去除式浇口（manuallytrimmedgates）和自动去除式浇口（automaticallytrimmedgates）。
（A）人工去除式浇口
人工去除式浇口需要作业员二次加工切除浇口，其使用的原因包括：
浇口太大，必须移到模具外面再予以剪除。
对于剪切应力很敏感的塑料（例如PVC），应避免采用自动去除式浇口。
来自不同方向的熔胶同时流过大的截面积，而且要求纤维的配向性时，应避免自动去除式浇口。
人工去除式浇口有下列形式：
直接浇口、凸片浇口、边缘浇口、重迭式浇口、扇形浇口、盘状浇口、环状浇口、辐状浇口、和薄膜浇口。
（1）直接浇口
直接浇口（directgate）又称为竖浇道浇口（spruegate）如图1-11，通常使用于单模穴模具，塑料以最小的压力降直接从竖浇道填入模穴。
此类浇口于剪除后容易在塑件表面留下浇口痕迹。
直接浇口的凝固受控制于塑件肉厚，而不是浇口厚度。
通常塑件在接近直接浇口区域的收缩不大，但在直接浇口处有大量的收缩，结果造成浇口处的大量拉伸应力。
直接浇口入口端的直径与射出机喷嘴直径有关系，此浇口入口直径必须比射出机喷嘴直径大１mm以上。
标准竖浇道衬套具有2.4°
锥度向塑件端开口，因此，直接浇口的长度控制着塑件端的浇口根部直径，此浇口根部直径至少要比塑件肉厚大1.5mm以上，或者大约取塑件浇口肉厚的2倍。
直接浇口锥角至少要1°
，太小的锥角可能在顶出时使竖浇道无法与竖浇道衬套分离；
太大的锥角则浪费塑料，并且加长冷却时间。
非标准锥角的竖浇道加工成本较高，却没有什么好处。
图1-11直接浇口
（2）凸片浇口
凸片浇口（tabgate）如图1-12，通常使用于扁平塑件或薄塑件，以减小模穴内的剪应力。
浇口周遭的高剪应力只发生在辅助凸片，并且将于成形后剪除。
凸片浇口经常应用于PC、压克力、SAN和ABS等树脂的成形。
凸片的最小宽度是1.4mm，最小厚度为模穴肉厚的75%。
（3）边缘浇口
侧边浇口（edgegate）又称为标准浇口（standardgate），如图1-13所示，通常位于模具的分模在线，而且从塑件的侧边、上方或下方充填。
典型边缘浇口尺寸为塑件厚度的1%~75%，或是0.4~1.4mm，宽度为1.1~12.7mm，浇口面长度不应超过1.0mm，最佳值为0.5mm。
图1-12凸片浇口图1-13边缘浇口
（4）重迭浇口
重迭浇口（overlapgate）与边缘浇口类似，如图1-14所示，但是重迭浇口与塑件侧壁或表面有重迭。
重迭浇口通常用来防止喷流效应。
典型重迭浇口尺寸为0.4～1.4mm厚，1.1~12.7mm宽。
（5）扇口浇口
扇形浇口（fangate）如图1-15，是厚度逐渐改变的宽边浇口，具有大充填面积，可以让熔胶迅速地充填大型塑件。
大型塑件非常在乎翘曲问题和尺寸的稳定性，使用扇形浇口可以让大型塑件的熔胶波前均匀地充填模穴。
扇形浇口的宽度和厚度具有锥度，并且要维持固定的熔胶波前面积，以确保固定的熔胶速度，让熔胶在整个浇口的宽边以相同压力进行充填。
如同其它的人工去除式浇口，扇形浇口的最大厚度不超过塑件的肉厚的75％。
典型的扇形浇口厚度为0.25~1.1mm，宽度从1.4mm到模穴侧边长度的25%。
（1）盘状浇口
盘状浇口（diskgate）又称为薄膜浇口（diaphragmgate），如图1-11所示，常用在内侧有开口的圆柱体或圆形，并且需要高度同轴性的塑件，或是不容许有缝合线的塑件。
基本上，盘状浇口是在塑件的内缘使用毛边状的浇口，熔胶从同轴的竖浇道充填进入模穴，很容易获得熔胶均匀流动的塑件。
盘状浇口厚度通常是0.25~1.27mm。
图1-14重迭浇口图1-15扇口浇口
（7）环状浇口
环状浇口（ringgate）如图1-17，也应用于圆柱体或圆形塑件，塑料先沿着模心环绕，然后再沿着圆管向下充填。
环状浇口并不适用在所有的塑件。
环状浇口的厚度通常为0.25~1.1mm。
图1-11盘状浇口图1-17环状浇口
（8）辐状浇口
辐状浇口（spokegate）如图1-18，也称为四点浇口（four-pointgate）或者十字浇口（crossgate），它适用于管状塑件，具有容易去除浇口和节省塑料的优点。
但是可能会造成缝合线，也无法获得完美的真圆度。
辐状浇口通常是0.8~4.8mm厚，1.1~1.4mm宽。
（9）薄膜浇口
薄膜浇口（filmgate）如图1-19，又称为毛边浇口（flashgate），薄膜浇口与环状浇口类似，但使用于边缘平直的塑件，它具有平直的浇口，浇口宽度可以跨接整个模穴边缘或是部份的模穴。
薄膜浇口适用于压克力塑件，而且常常用在又大又平整的塑件，以保持最小量的翘曲。
薄膜浇口尺寸很小，厚度大约是0.25~0.13mm，宽度大约为0.13mm。
图1-18辐状浇口图1-19薄膜浇口
（B）自动式去除式浇口
自动去除式浇口与模具动作配合，在顶出塑件时剪断浇口。
它们应用于：
避免去除浇口的二次加工。
维持均一的周期时间
使浇口痕迹最小化。
自动去除式浇口包括下列各类型：
针状浇口、潜式浇口、热流道浇口、和阀浇口。
（1）针状浇口
针状浇口（pingate）如图1-20，通常应用于三板模，其流道系统位于模板的一组分模在线，塑件模穴接在主要分模在线。
具有倒锥角的浇口在平行于模板运动方向穿透中间模板。
当打开模穴主分模线时，针状浇口的小直径端从塑件撕离，再打开流道分模线即可顶出流道废料。
此系统也可以先打开流道分模线，再使用辅具撕下流道废料。
针状浇口最常使用在单一塑件多点进浇，以确保对称的充填，或是缩短流道长度以确保整个塑件的保压操作。
典型的针状浇口的直径0.25~1.1mm。
（2）潜式浇口
潜式浇口（submarinegate）或称为隧道浇口（tunnelgate）、凿子浇口（chiselgate），如图1-21所示，使用于两板模，在分模线以下，流道末端与模穴之间加工一倾斜之锥状隧道。
于顶出塑件和流道时，浇口会与塑件分离。
典型的潜式浇口直径为0.25~2.0mm，浇口由粗变细，直到成为球状端点。
假如塑件的非功能区具有大直径的针状特征，可以将它与潜式浇口连接，以减低加工成本。
假如针状特征发生在隐藏面，亦可以不将他去除。
将多重潜式浇口设计在圆柱体的内面，可以取代盘状浇口，并且具备自动去除浇口的功能，其获得塑件的外围真圆度虽然比盘状浇口塑件的真圆度差，但通常也还可以接受。
图1-20针状浇口图1-21潜式浇口
（3）热流道浇口
热流道浇口（hot-runnergate）或称为热探针浇口（hot-probegate），如图1-22所示，通常从电热式竖浇道和加热流道直接传送熔胶进入模穴，以产生无流道的塑件。
其保压周期受控制于塑件浇口附近的凝固情形。
当模板打开时，相当高温的塑料将自模穴撕开。
（4）阀式浇口
阀式浇口（valvegate）如图1-23，在热流道浇口内增加一针杆，以便在浇口凝固之前关闭浇口。
它可以应用在较大的浇口而不会产生浇口痕迹。
因为保压周期受控于针杆，阀式浇口可以得到较佳的保压周期和较稳定的塑件品质。
图1-22热流道浇口图1-23阀式浇口
1-3-2浇口设计原则
设计恰当的浇口可以均匀迅速、单一方向地传送熔胶以充
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