如何选用优越的热流道喷嘴？

热流道喷嘴按其工作原理的不同可按第3.2.1节所述分类，对于每一种类的喷嘴，为适应不同塑料材质和制品的生产要求，其细部结构会有许多变化，以下将作进一步的分析说明。

1.开式喷嘴结构

图3-12所示的开式热流道喷嘴，具有结构形状简单、注料量大和换色容易等优点，它通常由喷嘴本（壳）体、电加热器、测温热电偶、喷嘴浇口镶块、喷嘴衬套和固定环等零件组成，其中喷嘴衬套可选配标准型或加长型，加长型最多可延伸20mm，以便端部修整成必要的长度，来适应不同模板厚度的需要。AESB系列开式喷嘴的结构参数见表3-1，这类热流道喷嘴成型时会在制品上留有类似直浇口的残存料柄，如图3-12c所示。

图3-12 开式喷嘴的结构参数

a）AESB系列喷嘴3D模型 b）AESB系列喷嘴3D模型拆分图 c）结构尺寸

1—浇口衬套 2—固定环 3—螺旋式电加热器 4—测温热电偶 5—喷嘴本体

开式喷嘴适用于各种塑料原料的制品成型（需发泡的塑料制品除外），应用十分广泛，AESB系列开式喷嘴与塑料原料种类的关系，每个喷嘴可注射的塑料熔体量和结构参数见表3-1～表3-3。

为了适应增强塑料或硬质填料的注射成型，同时便于热流道喷嘴的维护，通常将开式喷嘴浇口部分设计成可快速更换的镶件结构，如图3-13所示。图3-13a所示为自带绝热仓衬套的CT型开式组合喷嘴；图3-13b所示为自带加长或曲面绝热仓衬套的CTX型开式组合喷嘴；图3-13c所示为自带小浇口绝热仓衬套的SF-CT型开式组合喷嘴；图3-13d所示为自带小浇口加长型绝热仓衬套的SFX-CT型开式组合喷嘴；图3-13e所示为无绝热仓衬套的CTT型开式组合喷嘴；图3-13f所示为独立绝热仓衬套的CTT+CTT型开式组合喷嘴；图3-13g所示为独立加长绝热仓衬套的CTT+CTT-X型开式组合喷嘴。

表3-1 AESB系列开式喷嘴结构参数

表3-2 塑料原料的特性分类

表3-3 开式喷嘴对塑料原料特性的适应性

图3-13 开式喷嘴组合结构

a）CT型 b）CTX型 c）SF-CT型 d）SFX-CT型 e）CTT型 f）CTT+CTT型 g）CTT+CTT-X型

1—喷嘴主体 2—绝热仓衬套 3—浇口镶件 4—独立绝热仓衬套

2.顶针式喷嘴结构

图3-14所示的顶针式喷嘴内部配有鱼雷体传热构件，在鱼雷的针尖处形成环形浇口，迫使塑料熔体沿着针尖的外缘进入型腔，不易造成浇口堵塞，且留在制品上的残存料较少，浇口痕迹对制品外观的影响较小。由于针尖处的环形浇口壁厚薄，冷却凝固快，可减少保压时间，缩短成型周期，最小的生产周期可达4s。鱼雷顶针式喷嘴的应用范围很广，但对玻璃纤维增强塑料和制品流痕要求严格的塑料不适用。

图3-15所示的顶针式喷嘴采用管形顶针结构，管形顶针的尖部一直延伸到浇口位置，利用管形顶针的传热作用使浇口不易堵塞。由于管形顶针经过超硬化处理，耐磨性能良好，能承受玻璃纤维增强塑料的磨损，因此，管形顶针式喷嘴可用于包括增强塑料在内的各种塑料制品的成型。相对于鱼雷式结构，管形顶针式喷嘴结构较复杂，顶针端部通道尺寸小，因而注料量较少。顶针式喷嘴的结构参数见表3-4，顶针式喷嘴对塑料原料特性的适用情况见表3-5。

顶针式喷嘴组合结构如图3-16所示，它将喷嘴的浇口部分设计成可快速更换的结构，以方便热流道喷嘴的使用维护，同时可对浇口镶件进行特殊处理（如超硬处理、镀膜处理等），以改善热流道喷嘴的耐热、耐磨、耐蚀性能等。

图3-16a所示为自带绝热仓衬套的ST型顶针式组合喷嘴；图3-16b所示为自带加长或曲面绝热仓衬套的STX型顶针式组合喷嘴；图3-16c所示为自带小浇口绝热仓衬套的SF-ST型顶针式组合喷嘴；图3-16d所示为自带小浇口加长型绝热仓衬套的SFX-ST型顶针式组合喷嘴；图3-16e所示为无绝热仓衬套的STT型顶针式组合喷嘴；图3-16f所示为带独立绝热仓衬套的STT+STT型顶针式组合喷嘴；图3-16g所示为带独立加长绝热仓衬套的STT+STT-X型顶针式组合喷嘴。

图3-14 鱼雷顶针式喷嘴结构

a）ANPT系列喷嘴3D模型 b）ANPT系列喷嘴3D模型拆分图 c）结构尺寸

1—浇口衬套 2—鱼雷体 3—螺旋式电加热器 4—测温热电偶 5—喷嘴本体 6—固定环

图3-15 管形顶针式喷嘴结构

a）APPT系列喷嘴3D模型 b）APPT系列喷嘴3D模型拆分图

1—浇口衬套 2—管形顶针 3—保持器 4—喷嘴本体 5—测温热电偶 6—螺旋式电加热器 7—固定环

图3-15 管形顶针式喷嘴结构（续）

c）结构尺寸

表3-4 顶针式喷嘴结构参数

表3-5 顶针式喷嘴对塑料原料特性的适应性

图3-16 顶针式喷嘴组合结构

a）ST型 b）STX型 c）SF-ST型 d）SFX-ST型 e）STT型 f）STT+STT型 g）STT+STT-X型

1—喷嘴主体 2—绝热仓衬套 3—鱼雷体 4—独立绝热仓衬套

图3-16所示的顶针式喷嘴组合结构虽然能快速更换浇口镶件，但顶针零件则无法快速更换，因此，有些热流道系统供应商开发出了顶针也能快速更换的结构。

图3-17所示为鱼雷顶针式喷嘴组合结构，其中图3-17d所示的结构把鱼雷顶针和浇口镶件更换为开式浇口镶件，即可将顶针式喷嘴转换为开式喷嘴使用。图3-18所示为管形顶针式喷嘴组合结构，根据塑料熔体注射量和塑料原料的不同，可以更换不同结构的管形顶针镶件。

当采用热流道系统注射成型批量很大的微小塑料制品（如医用试管）时，会出现型腔数多且型腔间距小的问题，此时使用多顶针式喷嘴能较好地解决热流道喷嘴安装空间小的问题。多顶针式喷嘴结构如图3-19所示，其中图3-19c为线型排列的四顶针喷嘴，每个顶针的间距只有8mm，可实现微小塑料制品的热流道成型。多顶针式喷嘴的结构如图3-20所示，图3-20a所示结构的塑料熔体流经喷嘴主体中心流道后分为多股料流，分别流入顶针流道，最后到达各个浇口，进入模具型腔。图3-20b所示的结构更为简单，但塑料熔体对喷嘴端部作用力较大，易引起热流道板受力变形，模具装配时应注意消除变形的影响。由于模具型腔布局不同，顶针的数量也不同，目前，单个喷嘴的顶针数有2、3、4、5、6、8等几种，且顶针轴线与喷嘴轴线之间呈0、30°、45°、60°、75°和90°夹角等不同形式，如图3-21所示。

图3-17 鱼雷顶针式喷嘴组合结构

a）喷嘴组合结构 b）鱼雷顶针组合结构 c）孔式顶针组合结构 d）开式浇口组合结构

1—喷嘴主体 2—鱼雷顶针 3—浇口镶件 4—孔式顶针镶件

图3-18 管形顶针式喷嘴组合结构

a）喷嘴组合结构 b）单侧孔管形顶针组合结构 c）锥管顶针组合结构

图3-19 多顶针式喷嘴结构

a）三顶针喷嘴 b）六顶针喷嘴 c）线型排列的四顶针喷嘴 d）6只六顶针喷嘴组成的热流道系统

图3-20 多顶针式喷嘴结构

a）管形多顶针 b）圆锥多顶针

1、7—定位销 2—喷嘴主体 3—顶针固定套 4—管形顶针 5—喷嘴体镶块 6—加热器 8—定位环 9—喷嘴壳体 10—测温热电偶 11—顶针固定镶块 12—圆锥顶针

图3-21 不同角度的多顶针式喷嘴

a）30°夹角 b）45°夹角 c）60°夹角 d）75°夹角 e）90°夹角

3.边缘式喷嘴

当热流道喷嘴注料浇口方向与喷嘴轴线呈90°时，可从制品的侧面进料，即所谓的边缘式喷嘴，其结构如图3-22所示。边缘式喷嘴可起到缩小型腔间距的作用，使模具结构更加紧凑，同时它可从塑件顶部侧面进料，对罩壳形塑件的充模成型和排气非常有利。为防止喷嘴发生溢料现象，喷嘴浇口镶块端面与固定孔壁面要完全贴合，配合精度要求较高，配合公差应控制在0.01mm之内。

图3-22 边缘式喷嘴的结构

a）外形图 b）水平浇口镶块结构 c）倾斜浇口镶块结构

1—水平浇口镶块 2、5—喷嘴主体 3—带绝热仓的水平浇口镶块 4—倾斜浇口镶块 6—模具型腔板

4.开关式喷嘴

开关式喷嘴又称阀式喷嘴，在其喷嘴流道中有一阀针，依靠气压或液压驱动完成浇口的开、闭动作，当阀针打开时，塑料熔体进行充填，充填和保压结束之后，阀针封住浇口，使喷嘴关闭。开关式喷嘴可实现大浇口快速填充型腔，关闭后又可避免出现浇口拉丝问题，具有保压时间控制准确，塑件上的浇口痕迹美观等特点。开关式喷嘴适用于大型或形状复杂的塑件的注射成型，对各种塑料原料均有较好的适应性；对于一模多浇口的模具，可采用序列控制方式来消除熔接痕等问题。圆柱阀针开关式喷嘴的结构如图3-23所示，图3-23c所示为AVGT型结构，其阀针端面可少量沉入塑件表面，在塑件上会留下一个圆形凹痕；图3-23d所示为AVGP型结构，注射成型后塑件上会留有一小段冷料柄，需要人工去除。两类开关式喷嘴的结构参数见表3-6、表3-7。(www.xing528.com)

图3-23 圆柱阀针开关式喷嘴的结构

a）3D模型 b）3D拆分图 c）AVGT型结构尺寸 d）AVGP型结构尺寸

1—浇口镶块 2—固定衬套 3—垫圈 4—定位环 5—气缸 6—阀针 7—喷嘴主体 8—测温热电偶 9—电加热器

表3-6 AVGT系列开关式喷嘴的结构参数

表3-7 AVGP系列开关式喷嘴的结构参数

图3-24所示为圆锥阀针开关式喷嘴结构，其阀芯端部与浇口衬套或模具型腔板上的浇口采用圆锥面配合，即使该配合面发生磨损后，仍能保持良好的关闭效果。图3-24a所示的AECT型热流道喷嘴适合于易变形热流道系统，可用于小型或型腔排列复杂的塑件，当长期使用的阀针和衬套配合件磨损时，无需拆卸热流道系统即可更换阀针和阀针衬套，具有保养方便、原料换色容易和塑件浇口处较美观的特点。图3-24b所示的AECP型热流道喷嘴的功能与AECT型相同，主要区别在于其浇口被包在衬套内，该结构可使模具的加工较为容易，但会在塑件表面上留下浇口衬套外边缘的痕迹。AECP型喷嘴还配有加长型料头的衬套可供选用，加长型衬套可裁修成必要的长度，以配合模板厚度的需求，可用于斜面进浇的场合。圆锥形阀针开关式喷嘴的结构参数见表3-8。

图3-25所示为主流道型单腔开关式喷嘴的结构，该结构的热流道喷嘴最适合于由模具中心进料的制品成型；喷嘴设计成模块化，方便安装与维修，不必拆卸模具即可调整阀针长短，浇口表面美观。SVG40系列单腔开关式喷嘴的结构参数见表3-9。

图3-24 圆锥阀针开关式喷嘴的结构

a）AECT型结构尺寸 b）AECP型结构尺寸 c）残存料头尺寸

表3-8 AECT、AECP系列开关式喷嘴的结构参数

图3-25 主流道型单腔开关式喷嘴的结构

a）SVG40-T型结构尺寸 b）SVG40-B型结构尺寸 c）SVG40-P型结构尺寸

表3-9 SVG40系列单腔开关式喷嘴结构参数

对于不同类型的开关式热流道喷嘴，由于阀针密闭端和浇口部分的结构不同，对不同塑料原料的适应能力不同，因此，选用时必须参考不同类型的开关式喷嘴与塑料原料类型的匹配情况，详细情况见表3-10。

开关式热流道喷嘴的阀针驱动方式有许多种，常见的有弹簧、气缸或液压缸直接驱动方式，也有采用气缸（或液压缸）与其他传动机构联合作用完成阀针驱动的方式。对于非主流道型单腔开关式喷嘴，其阀针位置不在模具中心处，有足够的空间位置来安装驱动元件，因此较多采用弹簧、气缸或液压缸直接驱动阀针运动的方式，如图3-26所示。图3-26a左侧弹簧驱动结构的弹力是固定不可调的，而右侧弹簧驱动结构的弹力可通过调节螺塞（件10）进行调节，从而改变阀针开启所需的作用力。除上述常见阀针驱动机构外，Mold-Master公司近年来还开发了电驱动阀针机构，它以伺服电动机为动力源，通过齿轮传动机构和滚珠丝杠机构驱动阀针同步板移动，将阀针固定在同步板上，就可随同步板移动来实现喷嘴阀针的启闭动作。

表3-10 开关式喷嘴对塑料原料特性的适应性

对于主流道型单腔开关式喷嘴，因其阀针的位置与主流道中心重合，其阀针的驱动无法采用直接驱动方式，只能将气缸（或液压缸）与各种传动机构（如齿轮齿条机构、杠杆机构和简支梁机构等）组合在一起，共同完成阀针的驱动，如图3-27所示。图3-27b所示为气缸加简支梁阀针驱动机构，可在不拆模的情况下调节阀针的行程，当需要调节阀针关闭状态插入的行程时，只需旋转微调螺杆（件14），使楔块（件15）沿导槽横向移动，改变横梁（件16）向下移动的极限位置，就可改变阀针插入的深度。图3-27d所示为环形气缸阀针驱动机构，阀针与驱动杆通过长条形固定板连接在一起，驱动杆再与环形气缸的活塞相连，活塞移动便可驱动阀针上下运动，实现热流道喷嘴的开启或关闭。图3-27e所示为另一种气缸驱动阀针运动的结构，其活塞内部两侧加工出两个通孔，使流道镶块穿过，在活塞中间部分留有一条类似横梁的结构，并加工出T形槽用于安装阀针，这样阀针就可随气缸活塞运动，实现开关式喷嘴浇口的启闭。

开关式喷嘴阀针驱动方式的选择取决于喷嘴安装位置的空间大小，以及注射成型时对喷嘴开启和关闭的可控性要求。在各种阀针驱动方式中，弹簧驱动是最简单和最廉价的驱动方式，靠弹力闭合喷嘴，由熔体注射压力开启浇口；阀针闭合压力约为160N，熔体压力需要达到8MPa左右方可开启，当温度超过300℃时弹簧的弹力会下降。依靠弹力开启具有突发充模性，压力下降时喷嘴会自动关闭。

气动或液压缸驱动方式有很好的独立控制性，但需要较大的安装空间。通常可将缸体设置在模具定模座板上，要求模具温度不得超过80～100℃，高模温时应对定模座板进行冷却；也有的热流道系统将整个驱动系统设置在专门的一块模板上，这样就不会受模具温度的影响。比较而言，气动比液压驱动更简单、环保，工作温度也比液压驱动高，但气缸力较小，常用于低压注射的低粘度物料和“清洁”制品的生产，使用的气体压力为0.6～0.8MPa，闭合力约2kN；液压压力为2～8MPa，闭合力约10kN。

多点开关式喷嘴通常有2～4点，可用于型腔间距较小的多型腔模或单腔多点浇口注射模。由于多点开关式喷嘴阀针间距较小，每根阀针单独使用一个驱动装置存在空间位置不足的问题，因此，通常采用多点浇口共用一个阀针驱动装置的结构，只需在气缸（或液压缸）的活塞杆端部增加一个连接装置即可，如图3-28所示。

5.热流道喷嘴的选用

热流道喷嘴的选用与单个喷嘴所需的注料量大小、注射用塑料原料的种类和流动性好坏、模具的结构尺寸、喷嘴的安装位置，以及制品的使用要求等因素有关。通常选用热流道喷嘴时，首先应根据塑料制品的原料和制品要求选择适合的喷嘴类型，再根据单个喷嘴的注料量确定型号规格，之后确定热流道喷嘴在模具上的安装位置等要求。

图3-26 开关式喷嘴阀针驱动结构

a）弹簧驱动方式 b）液压缸驱动方式 c）气缸驱动方式

1、13—定模座板 2—弹簧 3、11—阀体 4—阀针固定块 5—导向套 6、17、26—阀针 7、19、28—热流道板 8—喷嘴体 9—喷嘴衬套 10、24—调节螺塞 12、27—垫圈 14、22—端盖 15、25—活塞 16—液压缸体 18—导向座 20、29—热流道喷嘴 21—热电偶 23—气缸体 30—型腔板

图3-27 主流道型开关式喷嘴阀针的驱动方式

a）气缸加齿轮齿条机构驱动 b）气缸加简支梁机构驱动 c）气缸加杠杆机构驱动 d）环形气缸驱动 e）气缸活塞横梁驱动

1—摆动气缸 2—绝热板 3—齿轮转臂 4—齿条滑块 5、8、21、24、29—阀针 6、7、20、22—热流道喷嘴 9—杠杆 10、18—气缸体 11、17、31—活塞 12—活塞杆 13、19—气缸盖 14—微调螺杆 15—楔块 16—横梁 23—定位圈 25—衬套 26—驱动杆 27—气缸 28—加热器 30—流道镶块

图3-28 多点开关式喷嘴结构

a）多点开关式喷嘴应用 b）三点和五点开关式喷嘴

（1）塑料种类对热流道喷嘴选择的影响 浇口是流道的终点，也是热流道系统中关键的功能区，它支配着喷嘴的工作，控制着熔体的流动与停止，热流道系统喷嘴类型的选择与塑料种类有很大关系。

对于非结晶型塑料，浇口部分的凝料韧性好，容易随制品自然拔出，可选用开式喷嘴。正常冷凝闭合的浇口，在下一次注射时，较薄的浇口凝料会被推入型腔，若为非结晶型塑料，它会被熔流熔融；但对于结晶型塑料，如各种PA、POM或PBT等，浇口凝料会在制品外壁上粘有团状塑料，形成明显的缺陷，因此，这类塑料材料不宜选用开式喷嘴。

当喷嘴前端温度太低时，浇口凝料过度冷却，容易引起浇口堵塞。当浇口温度过高时，开式喷嘴容易出现流延拉丝现象，而且PA、PP、PP／EPDM、HDPE、PET、PS、PC、ABS（偶尔）等塑料还会出现浇口垂滴现象，采用顶针式浇口可减少垂滴的缺陷，加热顶针还可防止浇口堵塞。

对于结晶型塑料，它有熔融突变性，热流道喷嘴必须使浇口温度较高，并维持较小的温度波动，方便控制温度。由于顶针式喷嘴带有内加热顶针，可方便控制浇口处的温度，从而避免了浇口的堵塞，因此，结晶型塑料宜选择顶针式喷嘴。对于快速冻结的结晶型塑料，只要浇口温度稍有下降，浇口很快就能闭合，但此时热流道系统的熔体压力应降低，否则，浇口凝料在流道板内熔体剩余压力的作用下会冒出浇口，形成熔体垂滴，要避免垂滴，宜选择开式喷嘴。

开式喷嘴的浇口闭合控制需要从喷嘴加热控制和浇口区冷却两方面进行，单纯用温度控制开式浇口的启闭是困难的。对于无定形塑料和结晶较慢的塑料（如PE、PP），必须强化冷却浇口区域，以使浇口在开模之前冻结，并在恰当的位置断裂。此外，浇口区与模具冷却区应有良好的隔绝，以防止二者之间的传热。

机械闭合的开关式热流道喷嘴，具有维持较长保压时间的功能，浇口闭合排除了浇口区域的热平衡影响，可准确控制保压状态，提高参数控制精度；具有瞬时关闭浇口的功能，防止型腔充满后，高压熔体溢出产生结构飞边；可防止浇口的流延和拉丝；并可用于结构泡沫或波状模塑等特殊注射加工。因此，对于高粘度或剪切敏感的塑料，以及厚壁和需要大浇口尺寸的塑件，宜选用机械闭合的开关式喷嘴。

图3-29 不同类型的热流道喷嘴形成的浇口痕迹

a）～c）开式喷嘴 d）～e）顶针式喷嘴 f）～h）开关式喷嘴

（2）塑件外观要求对热流道喷嘴选择的影响 不同类型的热流道喷嘴，它在塑件表面留下的痕迹大小不同，在一定程度上会影响塑件的外观，如图3-29所示。图3-29a所示为带有主流道型浇口的开式喷嘴，它会在塑件上留有冷却柄，需人工切除余料。图3-29b、c所示为小浇口型开式喷嘴，塑件上的浇口痕迹较小。图3-29d、e所示为顶针式喷嘴，其浇口为环隙式结构，塑件上会留下环形小凸台。图3-29f～h所示为开关式（阀式）喷嘴，塑件上不会留有浇口余料，只会留下阀针端部的浅凹痕，浇口痕迹在塑件上不明显。从图3-29可以看出，塑件上的浇口痕迹与喷嘴的种类和端部结构有关，当喷嘴端部采用壳座式结构时，喷嘴端面在塑件上还会形成可见的环圈，如图3-29a、b、d、g、h所示。

顶针式喷嘴的顶针位于浇口中心，形成的注料通道为环形间隙，当环隙式浇口的位置选择在塑件的斜面上时，会使浇口冻结不稳定，形成很大的浇口凝料，此时应调整热流道喷嘴的注料方向或修改制品的形状，如图3-30所示。

图3-30 塑件斜面处浇口的修正

a）不推荐 b）、c）正确 d）理想

由于浇口与塑件分离时，开式喷嘴和顶针式喷嘴为拉断分离，断口比较粗糙且有凸起的余料，而边缘式喷嘴是切断分离，浇口部位较平整。所以，当塑件外观要求较高时，热流道喷嘴种类宜选择浇口痕迹小且平整的喷嘴，以免影响塑件的外观。

（3）热流道喷嘴规格选择 热流道喷嘴种类和规格的选择不仅与塑件材质、外观要求有关，还与喷嘴的注射量、喷嘴的浇口结构有关，热流道系统设计时可参照表3-11～表3-13选用。

表3-11 热流道喷嘴的结构类型

（续）

注：根据韩国柳道（YUDO）热流道公司资料整理。

表3-12 喷嘴规格选择

注：根据韩国柳道（YUDO）热流道公司资料整理。

表3-13 根据塑料材质选择热流道喷嘴结构

注：根据韩国柳道（YUDO）热流道公司资料整理。

喷嘴浇口直径尺寸的选择主要取决于注射量和塑料的流动性。塑料的流动性包括熔体通过流道允许的流动速率（cm³／s）、剪切速率和喷嘴内的压力降；熔体粘度越大，允许的流动速率就越小。喷嘴浇口直径还取决于喷嘴外形的直径，尤其是连接部分的配合直径，它限制了两个注射浇口之间的间距。通常喷嘴浇口直径可依据注射量和熔体粘度进行选定，或根据流动速率和熔体允许剪切速率选择，或按照注射量和制品壁厚选择，也可依据注射制品的壁厚和成型面积选择。

总之，具体采用何种参数选择浇口直径，可根据热流道系统供应商提供的相关资料加以选用，供应商通常会给出每个喷嘴的最大浇口直径和预定的允许注射量，再按熔体、制品和加工特点来选定直径。高结晶度塑料PA、PBT和POM的浇口直径应不小于2.4mm。浇口长度应越短越好，以减弱节流作用，实际的浇口长度由机械加工长度决定，通常为0.2～0.5mm，它取决于浇口直径大小；部分喷嘴的浇口熔体可自由地经过绝热仓，没有确定的长度。