浇口形式及尺寸的选择优化

按浇口截面可分为大浇口、中等截面和小浇口三类。前者也称为非限制性浇口，系指直接浇口；后两者也称为限制性浇口或内浇口。中等截面浇口有侧浇口、重叠式浇口、扇形浇口、平缝浇口、圆环形浇口、轮辐式浇口和护耳式浇口等。小浇口有点浇口、潜伏式浇口和爪形浇口等。

图8-11 侧浇口

1.侧浇口

侧浇口也称为边缘浇口，如图8-11所示。各种中等截面浇口，都从侧浇口演变而来，所以也称它为标准浇口。它开设在主分型面上，截面形状易于加工和调整修正。多型腔模具采用侧浇口，可设计成两板模。它适用于各种塑料，且易切除并对注塑件外观质量影响甚小。

浇口的三个尺寸（h、W、L）中，以深度h最为重要。h控制了浇口畅通开放时间和补缩作用。浇口宽度W的大小控制了熔体充模流量。浇口长度L，只要结构强度允许，以短为好，一般选用L=0.5～2.0mm。浇口深度有经验公式

h=Ns （8-4a）

式中 h——侧浇口深度（mm），约为制品最大壁厚的0.4～0.8倍，中小型注塑件常用h=0.5～2mm；

s——塑件壁厚（mm）；

N——塑料的材料系数，N为0.4～0.8，高黏度熔料（例如PVC等）取0.8，低黏度熔料（例如PE等）取0.4。

侧浇口宽度W与分流道直径d有关，通常W≤0.8d。

A=hW （8-4b）

式中 W——浇口宽度（mm）；

A——浇口截面面积（mm²）。

矩形截面流道中塑料熔体为二维流动，流变学计算式较为复杂，因此常用经验公式计算截面尺寸。对于众多的塑料品种，高黏度物料的材料系数N取大值。

最后，须用流经侧浇口熔体适宜的剪切速率进行校核或设计，见式（8-5）。限制塑料熔体在浇口内的剪切速率在此范围内，能剪切变稀，顺利充模。可用牛顿流体在矩形截面内的剪切速率进行校核或设计截面尺寸。

式中 Q——流经矩形截面浇口的体积流量（cm³/s）；

W、h——矩形截面的宽度和深度（cm）。

根据注塑件的壁厚s，先决定侧浇口深度h。常以5×10⁴ s^-1左右代入式（8-5），可计算确定侧浇口宽度W。当侧浇口W>5mm时可考虑用两个或更多的侧浇口进料。

[例]有PS矩形盒，底平面150mm×130mm，高50mm，壁厚s=1.3mm。试设计矩形侧浇口。

[解]现取浇口长L=0.5mm。PS熔体黏度中等，取N=0.6，故h=Ns=0.6×1.3=0.8mm。

由注塑件体积V=475×0.13≈61.8cm³，参考表8-1，决定充模注射时间1.0s，在此

用式（8-5），以γ·=5×10⁴s^-1代入，得

故得矩形侧浇口截面，W×h=12×0.8mm。或用两个侧浇口，每个6×0.8mm。

图8-12介绍以注塑件的壁厚s，和分流道d决定矩形截面浇口尺寸的方法。

图8-12 侧浇口截面的推荐设计

a）壁厚s≤4mm，流道直径d_i=1.5s+（0～3）mm；h=0.8s，W=0.8d；L=0.5～2.0mm；R≥0.8mm

b）壁厚s>4mm，流道直径d _i=s+（1～2）mm；h=0.6s，W=0.8d；L=0.5～2.0mm；R≥1.0mm

2.重叠式浇口

侧浇口开设在注塑件端面的边缘，如图8-13所示。它可避免熔体从浇口射出，在大型腔中产生喷射现象。尤其适用于低黏度物料，使熔体有序推进。浇口深度h、宽度W及长度L₁可按侧浇口的确定方法计算。其浇口总长度L=L₁+L2

式中 L₂——重叠长度（mm）；

h——浇口深度，见式（8-4a）；

W——浇口宽度，见式（8-4b）。

图8-13 重叠式浇口

3.扇形浇口

这是侧浇口的一种改进型。扇形浇口从流道起向型腔扩展呈扇形，深度逐步由深至浅。浇口的截面积S应视为常数。塑料熔体可在较大范围注入，所以这种浇口适用于大面积薄壁注塑件。扇形浇口呈现扩展形，使注射时流痕很小。注塑件取向变形也小。注射着色塑料时，外观色泽一致。除黏度较高的物料外，一般塑料均适用。

图8-14 扇形浇口

浇口有较长的长度，L=0.7～2.0mm或更大。先按式（8-4a）和式（8-4b）决定平均深度h和宽度W，计算浇口的平均截面积S，然后根据流道直径d和最大宽度W₂，求出它们对应的深度h_l和h₂，见图8-14，有

式中 S——浇口的平均截面积（mm²）；

h、W——由式（8-4a）和式（8-4b）计算的平均深度和宽度（mm）；

h₁、h₂——浇口的始端和型腔注入端深度（mm）；

d——流道直径、即浇口始端宽（mm）；

W₂——浇口型腔端宽度，常取40mm左右。

为补偿扇形扩展时，两侧流程增大所造成的压力损失，浇口深度h从中心线起向两侧逐步加深至h′，常取h₁和h₂的平均值。

[例]尺寸为300mm×50mm×3mm的PS平板，流道直径d=10mm，设计扇形浇口。

[解]参量计算：

平均深度 h=Ns=0.6×3mm=1.8mm

浇注体积 V=30cm×5cm×0.3cm=45cm³

参考表（8-1），定充模时间t=0.9s

体积流量

由式（8-5），平均宽度

平均面积 S=hW=1.8mm×2.3mm=4.14mm2

起始深度

型腔端中心深度

扇形两侧深度h′=0.315mm

图8-15 平缝形浇口

4.平缝形浇口

这种浇口又称薄膜浇口。它由扇形浇口演变而来，充模流动更为均衡。对有透明度和平直度要求、表面不允许有流痕的片状注塑件尤为适宜。

平缝形浇口宽度等于或略大于型腔宽度，见图8-15。流道也随之加长，因而切割困难，耗料较多。浇口长度L≥1.3mm，以便于割除。浇口深度h，即使对于低黏度熔体也不能小于0.25mm，其深度经验公式为

h=0.7Ns （8-8）

式中，h、N和s的含义和单位同式（8-4a）。

图8-16 壁厚s小于4mm的平缝形浇口推荐设计

a）平行流道窄缝浇口 b）人字流道宽缝浇口流道直径d_i=1.5s+（0～3）mm；L₁=0.5～2.0mm；L₂=0.5～3.0mm；h₁=（0.5～0.8）s，或h₁=0.5～2.0mm；h₁<h₂<s；h₁≤L₃<s；W≤50mm

图8-16介绍壁厚s小于4mm的两种平缝形浇口的设计。对于宽度W>50mm的平缝形浇口，应采用人字形流道。平缝形浇口也可以是重叠式。浇口长度上可以有两个深度h₁和h₂，h₁>h₂，h₁取决于壁厚s。流道直径d要与壁厚s成比例。(www.xing528.com)

5.圆环形浇口

圆环形浇口主要用于圆筒形制品或中间带有孔的制品，如图8-17所示。浇口可置于孔的内侧，也可置于外侧或置于制品的端面上。分流道成圆环布置，其截面为圆形或矩形。浇口为环形缝，一般浇口深度h=0.25～1.6mm。可参照平缝形浇口的式（8-8），h=0.7Ns计算深度。浇口长度可取L=0.75～1.0mm。h过小和L过长，塑料熔体会产生较大的压力降。这种浇口进料均匀，排气容易，制品质量好。但浇口切除需用冲裁模冲切。

图8-17a为盘形浇口，常用在单型腔的二板模中；制品中无熔合缝；成型型芯呈现一端固定的悬臂柱体，长径比不小于0.2；浇口也可交叠在端面上；图示交叠长度L₁=Ns，L同前。图8-17b为外环式浇口，适用于孔径较小的管筒形注塑件；型芯可两端支承，保证了壁厚均匀；在环形分流道的末端也应设置冷料井；这种浇口适合于一模多腔的模具结构。图8-17c为轴向缝式环形浇口；它与外环式浇口相似，但熔体压力对型芯冲击力最小，更适用于细长的需两端支承的型芯；浇口长度L=35mm；浇口深度h不宜过小；从浇道到浇口有圆弧逐次收拢。

图8-17 圆环形浇口

a）盘形浇口 b）外环式浇口 c）轴向缝式环形浇口

图8-18 盘形膜片浇口的设计

a）盘形膜片浇口 b）内置的盘形浇口壁厚s≤4mm，流道直径d_i=1.5s+0～3mm；壁厚s>4mm，流道直径d_i=1.5s+1～3mm；L=1～3mm；h=（0.5～0.8）s；d′≈s；α≤90°；R≤0.5mm

图8-18a为盘形膜片浇口，具有锥角α=90°的圆锥头的型芯，适用于小型的圆筒注塑件。图8-18b是浇口置于圆筒里的盘形浇口，适合具有翻边的圆筒注塑件。

6.轮辐式浇口

轮辐式浇口的适用范围类同圆环形浇口。它把整个圆环改成了几段小圆弧进料，如图8-19所示。这样不但浇口去除方便，浇口凝料减少，而且还由于型芯上部得以定位，增加了型芯的稳定性。缺点是制品上带有若干条熔合缝，影响制品力学性能。浇口长度L=0.8～1.8mm，浇口深h和宽W，可参照侧浇口的式（8-4）设计计算。每个浇口宽W=1.6～6.4mm，小于分叉流道直径。

7.护耳浇口

对难于成型的或有光学性能要求的制品，为从制品上除去聚集有残余应力的部分，可采用图8-20所示的护耳式浇口。它容许浇口附近产生缩孔；能有效地防止喷射流动，提高制品内在质量。护耳尺寸为：宽W=d，深h=（0.8～0.9）s，长L=1.5d（浇口直径）。护耳一般选在注塑件的较厚部位，必要时可有多个护耳。

图8-19 轮辐式浇口

图8-20 护耳浇口

8.点浇口

点浇口全称针点式浇口，是典型的限制型浇口，具有许多优点：

1）可大大提高塑料熔体剪切速率，表观黏度降低明显，致使充模容易。这对PE、PP、PS和ABS等对剪切速率敏感，即非牛顿指数小的熔体更加有效。

2）熔体经过点浇口时因高速摩擦生热，熔体温度升高，黏度再次下降，致使流动性再次提高。

3）能正确控制补料时间，无倒流之虑；有利于降低注塑件特别是浇口附近的残余应力，提高了制品质量。

4）能缩短成型周期，提高生产效率。

5）有利于浇口与制品的自动分离，便于实现注塑件生产过程的自动化。

6）浇口痕迹小，容易修整。

7）在多型腔模中，容易实现各型腔均衡进料，改善了注塑件质量。

8）能较自由地选择浇口位置。

点浇口按使用位置关系可分成两种。一种是与主流道直接接通，整个点浇口如图8-21a所示，就成了棱形浇口或橄榄形浇口。由于熔体由注射机喷嘴很快就进入型腔，只能用于对温度稳定的物料，如PE和PS等。使用较多的是经分流道的多点进料的点浇口，如图8-21b所示。

每个点浇口注射量小于500cm³，流量小于300cm³/s，都用于壁厚小于3mm的注塑件。点浇口的孔径d常见为0.5～1.8mm。圆柱孔长L=0.5～0.75mm。它可使熔体的流经剪切速率达到。由于塑料熔体剪切变稀的性能，大多数塑料流经点浇口时，熔体黏度下降至10Pa·s左右。

点浇口的引导圆锥孔有两种形式。图8-21c是直锥孔，它的阻力小，适合于含玻璃纤维的塑料熔体。图8-21d是带球形底的锥孔。它可延长浇口冻结时间，有利补缩。点浇口引导部分长度一般为15～25mm，有锥角12°～30°，与分流道间用圆弧相连，在点浇口与注塑件表面连接处带有90°～120°锥度，高0.5mm的倒锥，使点浇口在拉断时不损伤注塑件。点浇口附近充模剪切速率高，固化残余应力大。为防止薄壁注塑件开裂，可将浇口对面的壁厚局部适当增加，见图8-21a。

图8-21 点浇口

a）单型腔单个棱形点浇口 b）多点进料注射一个型腔 c）直锥孔引导，与注塑件表面连接处带有倒锥 d）带球形底的引导锥孔，有倒锥

对于单型腔单个点浇口，可用牛顿流体的圆管道的剪切速率计算式。以代入后，估算点浇口直径。有

式中 Q——流经点浇口的体积流量（cm³/s）；

V——单点单型腔的注射量（cm³）；

t——注射机对模具的注射时间（s），见式（8-1c）或表8-1。

对于一模多腔，或多个点浇口注射一个型腔，可用非牛顿流体的圆管道的剪切速率计算式（8-2）。以代入后，估算点浇口直径d_i。有

式中 q_i——每个点浇口的体积流量（cm³/s），见式（8-1）；

n——塑料熔体在时的流动指数，从流变曲线上查找并计算，或近似参照表2-5和表2-6。

图8-22所示，是按照注塑件壁厚s改进设计的点浇口。考虑浇口倒锥，注塑件凹坑和局部加厚，以使点浇口在注塑件表面上痕迹最小，并保证浇口附近区域的成型质量。

点浇口的缺点有：

1）必须采用双分型面的模具结构；

2）不适合高黏度和对剪切速率不敏感的塑料熔体；

3）不适合厚壁注塑件成型；

4）要求采用较高的注射压力。

图8-22 壁厚小于3mm时点浇口的改进设计

a）加设浇口倒锥 b）壁厚加厚0.5s c）壁厚s=2～3mm时凹坑中设点浇口 d）壁厚s<2mm时沉坑中设点浇口浇口直径d=（0.5～0.8）s，或d=0.8～2.0mm；倒锥长L₁=0.2～0.5mm；浇口长L₂=0.5～1.0mm；α>5°

图8-23 壁厚小于4mm时带引导锥和顶杆里侧的潜伏式浇口

a）椭圆浇口头 b）梯形浇口头 c）顶杆里侧流道直径d_i=1.5s+0～3mm；浇口直径d=（0.5～0.8）s，或d=0.8～2.0mm；L₁≥1.0mm；L₂=10～20mm；R≥3mm

9.潜伏式浇口

潜伏式浇口也称隧道浇口或剪切浇口。它是点浇口在特殊场合下的一种应用形式，具备点浇口的一切优点，因而已获广泛应用。

潜伏式浇口潜入分型面一侧，沿斜向进入型腔。这样在开模时，不仅能自动剪断浇口，而且其位置可设在制品侧面、端面和背面等各隐蔽处，使制品外表面无浇口痕迹。采用潜伏式浇口的模具结构，可将三板式简化成两板式模具。它的浇口尺寸可参照点浇口的计算方法确定。

图8-23所示为带引导锥和顶杆里侧的潜伏式浇口。以注塑件壁厚s决定浇道和浇口位置及浇口尺寸，适宜注射壁厚在4mm以下的注塑件。图8-23a上浇口注入截面为椭圆形，容易与注塑件剪切分离，浇口痕迹小。图8-23b上浇口注入截面为梯形。浇口引导锥有较好强度，避免在锥孔中被拉断。但浇口痕迹大。图8-23c是利用顶杆通道的潜伏式浇口，从注塑件里侧的顶杆注入熔料。

图8-24 壁厚小于4mm时的圆弧形潜伏式浇口

注：流道直径d_i=1.5s+0～3mm；浇口直径d=（0.5～0.8）s，或d=0.8～2.0mm；止端直径d′≥d+0.5mm；L₁≥30mm；β=5°～8°；γ=30°～50°；α=30°～50°

引导锥角β和引导锥斜角α，见图8-23所示。引导锥角β较大时，较粗大的引导锥体可使芯部保持高温，在开模时还具有较好弹性，并承受较大弯曲力。对硬质脆性塑料取较大β角。引导锥位置斜角α越大，越容易拔出浇口凝料。但是，在注塑件剪断浇口较难。因此，对硬质脆性材料α=30°。黏弹性好的塑料，取α=45°。

图8-24是弯曲圆弧引导的潜伏式浇口。对扁平注塑件，它从内侧进料，仅适用于黏弹性好的塑料。此种浇口的加工较困难。

图8-25 爪形浇口

10.爪形浇口

爪形浇口是轮辐式浇口和点浇口的一种变异形式。如图8-25所示，其分流道和浇口不在一个平面内。它适用于内孔较小的管状制品，及同心度要求高的注塑件。由于型芯的顶端伸入定模，起到定位和支承作用，避免了型芯的偏移和弯曲。它既可设计成点浇口，也可设计成矩形浇口。

11.直浇口

直浇口又称为主流道型浇口或中心浇口。直浇口的优点甚多，注射时以等流程充模，浇注系统流程短，压力损失和热量散失小，且有利于补缩和排气，因此注塑件外表无可见熔合缝，注塑件质量好，而且浇注系统凝料少。所以它常被用来注射大型厚壁长流程制品，及一些高黏度的塑料。

如图8-26所示，直浇口的设计可参考前节有关主流道所述。直浇口与注塑件连接处的直径不够大，会使熔体流动摩擦剧增，产生暗斑和暗纹；如果直径太大，则冷却时间过长，流道凝料多，易产生缩孔。

直浇口的缺点是注塑件上残留痕迹较大，切除困难，可将直浇口设计在注塑件的里侧，如图8-26b所示。但会使注塑件留在定模边，需设置倒装脱模机构。

除了上述十一种浇口形式外，随着各种新塑料品种和新的模具结构的出现，还会有更多新型浇口问世。众多形式的无流道凝料模具的热喷嘴浇口将在第9章中介绍。