热流道板的结构与选用技巧

按塑料制品的成型要求和模具结构的不同热流道板有许多种结构，模具设计时其类型和结构应根据实际情况加以合理选用。

1.热流道板的形状

由于模具型腔与浇口的数量和布局不同，热流道板的形状会随之改变。热流道系统中流道板的形状取决于流道中熔体的流动方式，以及喷嘴的数量与分布。标准热流道系统喷嘴数通常是2或3的倍数，使型腔能对称分布，并容易保证型腔的充填平衡。热流道板中，型腔或喷嘴的典型分布如图3-37所示，如此可较好地实现流道板上的自然流动平衡。

图3-37 热流道板中型腔或喷嘴的典型分布

a）单腔 b）2腔 c）3腔 d）4腔 e）6腔 f）8腔 g）12腔 h）16腔 i）24腔 j）32腔

热流道板的形状还会受到加热器的安装方法和布置的影响。为使热流道板加热的温度均匀，加热器的分布应尽可能均匀，并有利于减轻热流道板的质量，以减少流道板的功率消耗，减小温差造成的热流道板变形，并应避免使用封闭的框式流道板结构。

常见热流道板的形状可分为板式和管式两类，其中板式结构又可分为单层板式和堆叠板式结构，根据喷嘴的布局不同，板式热流道板有I型、H型、X型、Y型和异型等多种形状，如图3-38所示。

图3-38 板式热流道板的常见结构形式

1—Y型 2—H型 3—I型 4—X型 5—异型

2.板式热流道板

板式热流道板外形呈板状结构，其流道大都分布在板的对称面上，加热器分布在流道内部或两侧，流道板平面与模板平行，安装、定位较方便。由于流道板平面方向不受限制，流道布局的自由度很大，适用于各种形式的热流道喷嘴，对模具的浇口位置、塑料制品的大小均无特殊要求，因此，板式热流道板的应用十分广泛，图3-39所示为板式热流道板的应用示例。

3.管式热流道板

管式热流道板的外形呈管状，使用线圈加热器加热和陶瓷绝热，它质量轻，有气隙绝缘，流道板温度低，温度波动小，管式热流道板的结构如图3-40所示。管式热流道板主要用于难加工塑料（如LCP、PA66、PBT、PC、PEEK、PET、PSU和玻纤填充的PVC等）。有些管式热流道板的流道采用不锈钢管弯曲成形，并镶铸在铜合金中，这类管式热流道板因流道板的导热性良好，可获得很均匀的温度分布，加热器寿命长，能耗低，适用于注射有化学腐蚀性的塑料和氟塑料等。

目前也有供应商提供模块化设计的管式热流道板，它由管式流道板组件和管式连接器组成，管式连接器可提供微量的伸缩行程（约0.005mm），以补偿管式热流道板的热膨胀。

4.多层平衡式热流道板

在多型腔模具中，流道的自然流动平衡对产品的质量影响很大。模具的充模平衡要求有以下三种不同情况。

1）对于多型腔模具，要求各型腔以相等的压力、温度和速率进行充模，以保证各型腔同时充满并同时传递保压压力。

2）对于不同制品的多型腔模具，要求保证各型腔以相同的充填参数进行充模。

3）对于多个浇口注射的单型腔模具，要求保证各浇口达到预设定的充模参数，保证熔接痕位置在许可范围内。

实现充模平衡有两种途径，①以相等的流程长度为指标来设计流道系统，达到自然、几何的平衡。但这种自然平衡可能造成流道过长，压力损失过大，熔体停留时间太长等问题，通常需要改变制品排列位置来调节充模平衡。②以相同的压力降为指标来设计流道系统，对不同的流程进行补偿，达到流变学充模平衡（一般仅维持注射温度和速度两参数的平衡）。它需要应用计算机数值模拟分析技术来获得流变学充模平衡。

图3-39 板式热流道板的应用示例

a）瓶盖注射模用流道板 b）手机壳注射模用流道板 c）壳体注射模用流道板 d）圆盖注射模用流道板 e）层叠模用流道板 f）汽车配件用流道板

1、3、5、8—塑件 2、4、6、7—热流道板

采用多层平衡式热流道板能较好地实现各型腔熔体的自然流动平衡。多层平衡式热流道板是在一个或多个垂直面上分布2～3层的流道，使主流道喷嘴到达各型腔的流道长度一致，以达到熔体流动平衡，其结构如图3-41所示。

图3-41a所示为带纵向镶件的双层热流道板，流道转弯处依靠对中剖分的纵向导流镶件，使流道平滑过渡并达到流动平衡，流道分流镶块将多层流道板分成柱、板等单元制造，使其制造更容易，设计自由度更大。该结构热流道板的流道可分布在不同的竖直面上，流道板结构可制成I型、H型或X型。图3-41c所示为带横向镶件的双层热流道板，使用的是对中剖分的横向镶件，整个流道部分均加工在镶件上，制造方便，但流道要分布在同一竖直面上，喷嘴排列呈一条直线，热流道形式为I型结构。

图3-40 管式热流道板的结构

1—端面堵塞 2—管式流道板 3—主流道衬套 4—紧固件 5—流道镶块 6—加热器 7—热电偶 8—热流道喷嘴

图3-41 多层平衡式热流道板

a）带纵向镶件的双层热流道板 b）纵向镶件的种类 c）带横向镶件的双层热流道板 d）三层流道的横向镶件

5.堆叠式热流道板(www.xing528.com)

堆叠式热流道板也称为桥式热流道板，该类热流道板将多层流道分布在不同的流道板上，用堆叠装配的形式组合在一起，它比多层平衡式热流道板在空间布置上更加灵活、方便，适合于多型腔、流道较长的情况，其结构如图3-42所示。

图3-42 堆叠式热流道板

a）四点双层H型结构 b）十六点双层X型结构

1、3—下层流道板 2、4—上层流道板 5—热流道喷嘴

图3-43 阀式热流道板

a）气缸驱动阀式热流道板 b）阀式热流道板装配结构

1—阀针 2、9—气缸 3—绝热垫块 4—主流道衬套 5、7—热流道板 6—接线盒及气嘴 8、10—热流道喷嘴 11—中心绝热垫块

6.阀式热流道板

阀式喷嘴使用的流道板称为阀式热流道板，它与板式热流道板类似，区别在于热流道板上方带有阀针驱动装置（如弹簧、气缸、液压缸等），阀针驱动装置通常安装于定模模板上，如图3-43所示。

电驱动阀式热流道板如图3-44所示，其工作原理是由伺服电动机1提供动力，经齿轮传动机构带动驱动轮2转动，再通过同步传动带9驱动滚珠丝杠转动，使固定在同步板上的滚珠丝杠螺母上、下移动，从而使同步板上、下移动。由于阀式喷嘴的阀针固定在同步板上，因此会随同步板上、下移动，完成阀式喷嘴的开启或关闭动作。

图3-44 电驱动阀式热流道板

a）电驱动热流道板 b）阀针电驱动装置

1—伺服电动机 2—驱动轮 3—张紧轮 4—滚珠丝杠传动轮 5—同步板导向装置 6—主流道喷嘴 7—阀针固定栓 8—阀针 9—同步传动带 10—同步板

7.特殊结构热流道板

生产不同制品的多型腔注射模和大型复杂制品的多点注射模，同一副模具中有可能需使用不同尺寸、长度，甚至不同种类的喷嘴，以满足各型腔的填充要求或流道各个分段有不同的压力降要求，此时就会采用各种特殊结构的热流道板，如图3-45所示。

图3-45 特殊结构的热流道板

a）用于大型塑件的热流道板 b）角度热流道板 c）用于多色注射的热流道板

8.热流道板的选用

选用热流道板时，其形状取决于模具型腔的布局、数量和注料浇口的位置。为了达到各注料浇口的熔体流动平衡，热流道板的结构形状还会随之发生改变。热流道板的形状还与塑料制品的原料种类、热流道喷嘴的类型、热流道板的加热方式、达到流动平衡的方式、加热区划分、加热元件和主流道杯类型等因素有关，模具设计和产品生产时，应按实际生产情况加以合理选用。

热流道板的参数主要有流道的长度和直径，可以以流道体积来间接确定流道的长度和直径。流道板的参数选择需考虑以下指标：

1）结构。型腔或注射点的分布和数目。

2）成型加工指标。允许的压力降，一般小于350MPa；流动速率和剪切应力也有要求。

3）物理指标。允许熔体在流道里停留的时间，指流道内熔体完全清除所需的时间；或熔体在成型温度下的停留时间，它等于塑料降解时间的10％～20％。

流道板参数的选择经常存在矛盾，从允许的压力降考虑，要求流道直径较大，至少应大于等于6mm；为了减少流道存料，避免熔体在流道内停留时间过长，应选择较小的流道直径。流道板参数的选用可参照以下原则：

1）对于小型塑料制品，流道直径一般应小于10mm，否则熔体停留时间过长；对于大型塑料制品，外加热流道板的流道直径可达到16mm。

2）对于热敏性和需快速更换塑料的情况应选择小的流道直径。

3）对于流动性差、有高L／g（流径／制品质量）值、对剪切敏感的塑料制品，需要较高的注射压力，应选择大的流道直径。

4）流道板内流道直径用流变学平衡方法计算时，应精确到0.1mm之内。

5）流道内的压力损失和温度升高，与流道直径有很大关系，由数值模拟可知，热流道系统的压力损失为25％～30％，比冷流道低些；直径为8mm的流道的压力损失比直径为6mm的低40％～60％，它与注射速率、塑料的种类有关。高的注射速率会使流道内的熔体温度明显升高，对PC塑料来说，直径为6mm的流道的温升就能使它发生热降解。

选用热流道板的材料时，要求材料能承受高的表面压力，以防止高温下热流道板与喷嘴接触面发生粘结。通常可选用强韧的合金钢或渗碳钢制造。由于外热式热流道板的工作温度较高，其钢材应选用具有中等以上耐热程度的热作钢。生产具有化学腐蚀性的塑料（如PVC）制品时，应选用耐蚀钢制造流道板，且流道应进行镀铬处理。