如何确定流道系统的最佳布局

4.3.1节给出了模具型腔一些常见的布局。模具流道系统设计必须提供每一型腔在合适的熔体压力下所需的熔体流量。由于这个原因，有大量普通应用的流道系统布局，包括串联式、分支式、放射式、混合式和定制式。下面将对每一种类型的流道系统布局进行讨论。

型腔的串联式布局可以最紧凑地将聚合物熔体通过一个一级分流道传递到一行型腔，该一级分流道上有很多将熔体引入每个型腔的二级分流道，如图6.13所示。但是由于沿着一级分流道长度方向在不同的位置产生二级分流道分支，所以沿着一级分流道长度方向的压力降将引起远离主流道的型腔中较低的流动速率。可以通过减小靠近主流道的二级分流道的直径来减轻不均匀的流动情况，见图6.13中远离右边一级分流道的二级分流道。然而，这种人工平衡很难成功，并且不能保证零件质量的均匀性，这和注射成型过程保压阶段的不同动态有关。由于这些原因，在精密成型应用中不经常采用流道系统的串联式布局。

图6.13 流道系统的串联式布局

通过多次分支流道系统，流入多重型腔的熔体可以自然平衡，如图6.14所示。与串联式布局相比，分支式布局消耗更多的材料，同时从主流道到型腔间要施加很高的压力。自然平衡流道系统的另一个问题是熔体温度不平衡，这和熔体穿过多次分支发生翻转有关。文献^[27，28]对这个影响进行了很好的证明，并且发明了“MeltFlipper^TM”技术，该技术能对有多重分支的自然平衡系统流动的非平衡性进行辅助纠正。由于这些原因，具有很多型腔的成型应用正逐渐利用热流道系统来避免过量的材料消耗和压力降。

图6.14 流道系统的分支式布局

流道系统放射式布局也是非常普遍的，该布局中多重一级分流道从主流道发射出来。流道系统放射式布局的主要优点是仅通过中等体积的流道就能实现流动速率和熔体压力的自然平衡。与主流道根部相比一级流道尺寸很大，因此从一个主流道上发射出来的一级分流道的数量受到限制。为了增加一级分流道的数量，可以在主流道根部设置盘腔或盘形浇口。如图6.15所示，可以用盘形浇口布置很多一级分流道。与图6.14所示的分支式布局相比，这种放射式布局有一个较小的流道系统体积并且提供更加平衡的流动。然而，随着型腔尺寸的增加，必须加长一级分流道，同时材料浪费也就增多了。

为了最好地适合成型应用，模具设计者可以自由地设计流道系统。如前文讨论的，主要的目的是在材料消耗最小的同时，提供平衡流动和最小压力降。因此，很多流道系统将分支式布局和放射式布局相结合，图6.16所示即为这种设计，其由一个带有一级分流道和二级分流道的分支式流道系统组成，然后分别填充四个放射式流道系统，每一个流道系统有四个三级流道。与图6.14和图6.15所示的流道系统布局相比，流道系统混合式布局设计在提供自然平衡流动的同时，材料消耗更少。

很多成型应用要求最好由定制的流道系统填充，该系统与前文任何一个流道系统布局都不一致。例如，很多多浇口零件要求流道系统将熔体穿过模具型腔传递到不同的位置。这样的成型应用中，没理由坚持分支式布局或放射式布局或者甚至是自然平衡布局。实际上，模具设计者应该有目的地选择流道系统布局，并确定将适量的聚合物熔体在适当的熔体压力下传递到模具型腔不同部分的流道尺寸。

图6.15 流道系统的放射式布局

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图6.16 流道系统的混合式（分支-放射）布局

图6.17所示为定制式布局的一个例子。该流道系统由四个一级分流道组成。两个较长的一级分流道通过四个二级分流道将聚合物熔体传递到流道系统周围的相对较大的部分。离主流道较近的两个小一级分流道用于填充更小的模具型腔，其给大型装配成型提供可选择的组件。二级分流道配备可旋转的开关，其可以安装在模具上来改变流道系统的连通性，因此，在注射成型机中有模具时，可以产生不同的成型组合。

根据成型应用的要求，模具设计者的创造性和目的性最终决定了流道系统的性能。设计流道系统时，模具设计者有很大的自由。然而，必须遵循一些常用规则。

•流道系统总长度应尽量短以使材料耗费量最小化。

图6.17 流道系统的定制式布局

•流道系统总长度应尽量短以使整个流道系统的压力降最小化。

•关于熔体流动、熔体压力和成型零件质量方面，与人工平衡流道系统相比，自然平衡流道系统能提供更好的型腔连通性。

•应使流道系统分支总数最小化以避免过大的流道体积和潜在的熔体温度不平衡。

•为了减小给定流道系统的体积，流道系统的直径通常在浇口处最大，随着流动速率的减小，一级分流道、二级分流道和其他流道变得更小。

•对于正确决定模具型腔的数量、模具型腔的布局和流道系统的类型来说，经济性分析是非常重要的。

•当两板式模具的型腔阻碍预期的流道系统布局时，应该考虑热流道模具和三板式模具。