水堵头注射模具设计

1目录一、模具工艺规程的制定.21、原始资料：22、塑件的工艺性分析23、计算塑件的体积和重量34、塑件注塑工艺参数的确定45、成型设备的选择4二、 注塑模的结构设计51、型腔的排列方式52、分型面的选择：5三、浇注系统设计61、主流道设计62、浇口设计73、分流道设计74、排气结构的设计75、主流道衬套的选取.8四、型芯、型腔的结构和尺寸的确定81、型芯的结构设计82、型腔板的结构设计83、型芯、型腔的工作尺寸计算94、型腔壁厚的确定105、脱模机构的设计106、模具的闭合高度的确定107、模架的选择11五、模具加热与冷却系统的设计12六、注射机有关参数的校核12七、绘制模具总装图和非标准件工作图13参考文献14 2一、模具工艺规程的制定1、原始资料：材料：PE数量：大批量生产要求：壁厚均匀，公差 MT7，塑件表面光滑，塑件内表面 Ra0.8,外表面 Ra1.6.2、塑件的工艺性分析（1）塑件的原材料分析：化学名称：聚乙烯英文名称:Polyethylene （简称 PE）比重:0.94-0.96 克/立方厘米 成型收缩率:1.5-3.6% 成型温度：140-220特点：耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,化学交联、辐照交联改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性, 伸长率,冲击强度和渗透性较 3好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨. 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件.化学名称：聚乙烯英文名称:Polyethylene（简称 PE）比重:0.94-0.96 克/立方厘米 成型收缩率:1.5-4% 成型温度：140-220特点：耐腐蚀性,电绝缘性(尤其高频绝缘性)优良,可以氯化,化学交联、辐照交联改性,可用玻璃纤维增强.低压聚乙烯的熔点,刚性,硬度和强度较高,吸水性小,有良好的电性能和耐辐射性;高压聚乙烯的柔软性, 伸长率,冲击强度和渗透性较好;超高分子量聚乙烯冲击强度高,耐疲劳,耐磨. 低压聚乙烯适于制作耐腐蚀零件和绝缘零件;高压聚乙烯适于制作薄膜等;超高分子量聚乙烯适于制作减震,耐磨及传动零件.成型特性：1.结晶料,吸湿小,不须充分干燥,流动性极好流动性对压力敏感,成型时宜用高压注射,料温均匀,填充速度快,保压充分.不宜用直接浇口,以防收缩不均,内应力增大.注意选择浇口位置,防止产生缩孔和变形.2.收缩范围和收缩值大,方向性明显,易变形翘曲.冷却速度宜慢,模具设冷料穴,并有冷却系统.3.加热时间不宜过长,否则会发生分解.4.软质塑件有较浅的侧凹槽时,可强行脱模.5.可能发生融体破裂,不宜与有机溶剂接触,以防开裂.（2）塑件的结构和尺寸精度及表面质量分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。由于该塑件的尺寸精度无特殊要求，所有尺寸均为自由尺寸。通常,注射模的尺寸公差是根据成型件的尺寸公差确定的,所以成型件的尺寸公差应尽量放宽,一般说来,成型件的尺寸公差的缩小,生产成本将显著上升。由于塑件 PE 的收缩率 4为 1.5%-3.5%,塑料 PE 收缩率范围大,选取中等精度公差。可按 MT7 查取公差。其主要尺寸公差标注如下：塑件外形尺寸： mm、 mm、15 mm、10 mm、5 01.286054.1076.08.048.mm。塑件内形尺寸： mm、 mm、13 mm、12 mm、7 、580.17454.1068.068.08.0。76.0塑件孔心距尺寸：40 。 5.0（3）尺寸精度分析塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸相符合程度，即所获得塑件尺寸的准确度。塑件的尺寸精度与模具的制造精度，模具的磨损程度，塑件收缩率的波动及成型时工艺条件的变化，塑件成型后的时效变化和模具的结构形式等有关，因此，塑件的尺寸精度往往不高，应在保证使用要求的前提下尽可能选用低精度等级。3.计算塑件的体积和重量计算塑件的质量是为了选用注射机及确定模具型腔数。计算塑件的体积：V=22697.326mm 3计算塑件的质量：根据设计手册查得 PE 的密度为 P=0.910.925 3cmg故零件的质量为：M=VP =22697.326mm 10 0.925 =21g.33cgV =V 4=90789.304mm总 34.塑件注塑工艺参数的确定查相关文献资料，PE 塑料的成型工艺参数可作如下选择：（试模时，可根 5据实际情况作适当调整）资料编号 车间 塑料成型工艺卡片共 页 1零件名称 水堵头 材料牌号 PE 设备型号 XS-ZY-125装配图号 A1 材料定额 单模件数 4零件图号 A4 单件重量 21.8g 工装号 设备 温度/ 8085材料干燥时间/h 23后段/ 170中段/ 180前段/ 200料筒温度喷嘴/ 180模具温度/ 4080注射/s 35保压/s 10时间冷却/s 15注射压力/Mpa100设备 红外线灯烘箱压力背压/ Mpa 50温度/ 70 辅助/min 后处理时间/s 24时间定额单件/min 检验 编制 校对 审核 组长 车间主任 检验组长 主管工程师 65、 成型设备的选择注射模具是安装在注射机上的，模具与注射机应当相适应，这将关系到制件的质量，均匀性及成型周期。选择注射机时，必须保证制品的注射量小于注射机允许的最大注射量。根据生产经验，制品注射量一般不超过注射机最大注射量的 80%。根据塑件形状及尺寸采用一模两件的模具结构，考虑外形尺寸、对塑件原材料的分析及注射时所需要的压力情况，参考模具设计手册初选注射机类型为 XS-ZY-125最大注射量校核： mKVvnjiax1258.0.214axji项目 设备参数 项目 设备参数额定注射量 125 最大开合模行程 300螺杆直径 42 最大模厚 300最大开模行程 300 最小模厚 200锁模力 900 喷嘴圆弧半径 12注射压力 119 喷嘴孔直径 4三、 注塑模的结构设计注射模结构设计主要包括：分型面的选择、模具型腔数目的确定及型腔的排列方式、浇注系统设计、模具工作零件的设计、侧向分型与抽芯机构的设计、推出机构的设计、模具结构零件设计等内容。 71.型腔的排列方式本塑件在注塑时采用一模四件，即模具需要两个型腔，由于塑件外形对称。综合考虑浇注系统、模具结构的复杂程度等因素。型腔的排列方式如图2.分型面的选择：分型面是动、定模具的分界面，即打开模具取出浇注系统凝料的面。分型面的位置影响着成型零件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切联系。实际的模具结构基本上有三种情况：型腔完全在动模一侧；型腔完全在定模一侧；型腔各有一部分分别在动、定模中。分型面的选取不仅关系到塑件的正常成型和脱模，而且涉及模具结构与制造成本。一般来说，分型面的总体选择原则是：保证塑件质量，便于制品脱模和简化模具结构。分型面位置应设在塑件截面尺寸最大的部位，便于脱模和加工型腔，这是分型面选择的首要原则。综合考虑有两种分型面的选择方案。选塑件大端底平面作为分型面，如图 a 所示。选择这种方案，排气顺利不用开排气槽，能顺利开模，并且塑件表面没有熔接痕，飞边易清理。 8图 a三、浇注系统设计浇注系统是指模具中从注射机的喷嘴起到型腔入口为止的塑料融体的流动通道。它的作用是将塑料融体顺利的充满型腔的各个部位，并在填充及保压过程中，将注塑压力传递到型腔的各个部位，以获得外形清晰、内在质量优良的塑件。(1)主流道设计根据设计手册查得 XS-ZY-125 型注射机喷嘴的有关尺寸:喷嘴前端孔径: ;md40喷嘴前端球面半径: ;R120根据模具主流道与喷嘴的关系:m)21(0d5.0取主流道球面半径 R=14mm;取主流道小端直径 。md5为了便于将凝料从主流道中拔出，将主流道设计成圆锥形，其锥角 为 26，取 6。球头形拉料杆是常采用的一种拉料方式,适用于所有热塑性塑料,也适用于部分热固性塑料.将主流道设计成圆锥行,查表得主流道大端直径 。为mD 9了使熔料顺利进入分流道,可在主流道出料端设计半径 的圆弧过渡。主1rm流道衬套时应注意以下事项：对于小型注塑模，可将主流道衬套与定位环设计成一个整体，但在多数情况下均分开设计;主流道衬套应选用优质钢材（如 T8A等） ，热处理后硬度为 5357HRC;衬套的长度应与定模配合部分的厚度一致，主流道出口处的端面不得突出在分型面上，否则不仅会造成溢料，而且还会压坏模具;衬套与定模之间的配合采用 H7/m6。(2)浇口设计根据本塑件的成型要求及型腔的排列方式，选用侧浇口较为理想。点浇口又叫边缘浇口：是一种较小的小浇口，通常用于流动性大的塑料。如 PE 等。浇口的长度很短，不超过其直径，所以脱模后塑件上的浇口残痕不明显，不需要再修正浇口痕迹。这种浇口被广泛采用。 10(3)分流道设计分流道的形状及尺寸,应根据塑件的体积、壁厚、形状的复杂程度、注塑速率、分流道长度等因素来确定。本塑件的形状简单,熔料填充型腔比较容易。根据型腔的排列的方式可知分流道的长度较短,为了便于加工起见,选用截面形状为圆形截面分流道,且熔体的热量散发和流动阻力都不大,因此常用.查表得d1=6mm,h=6mm。（4）排气结构的设计在注塑模具的设计过程中必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。排气方式有两种：开排气槽排气和利用合模间隙排气。由于端盖注塑模是小型镶拼式模具，可直接利用分型面和镶拼间隙进行排气，而不需在模具上开设排气槽。 （PE 塑料的最小不溢料间隙为 0.02mm，间隙较小，再加上 PE 的流动性较好，也不宜开排气槽.（5）主流道衬套的选取为了提高模具的寿命在模具与注塑机频繁接触的地方设计为可更换的主流道衬套形式，选取材料为 T8A，热处理以后的硬度为 5357HRC，主流道衬套和定模的配合形式为 H7/m6 的过渡配合。（6）脱模机构的设计 11对于薄壁容器、壳体以及表面不允许有推出的痕迹的制品，需要采用推板推出机构。在分型面处从壳体塑件的周边推出，推出力大且均匀。对侧壁脱模阻力较大的薄壁箱体或圆筒制品，推出后外观上几乎不留痕迹，这对透明塑件尤为重要。推板脱模机构不需要回程杆复位。推板应由模具的导柱导向机构导向定位，以防止推板孔与型芯间的过度磨损和偏移。为防止推杆与推板分离推板滑出导柱，推杆与推板用螺纹连接。应注意，该种结构在合模时，推板与模具底脚之间应留 23mm 的间隙。推板与型芯之间要有高精度的间隙、均匀的动配合。要使推板灵活脱模和回复，又不能有塑料熔体溢料。为防止过度磨损和咬合发生，推板孔与型芯应作淬火处理。推板脱模的分型面应尽可能为简单无曲折的平面。（7）模架的选择目前，国内外有许多标准注射模架产品在市场出售，我国注射模标准模架共有两个国家标准，一是适用于模板尺寸 B L 560mm 900mm 的中小型模架（GB/T12556.1-2006） ；二是适用于模板尺寸 B L 为 630mm 630mm1250mm 2000mm 的大型模架（GB/T12555.1-2006 ） 。根据以上所设计的模具的结构，由于采用侧浇口和拉板，经查塑料注射模结构与设计选取标准直浇口 A3 型模架。使用的拉板脱模结构，拉杆设置在定模侧，对垫块的高度没有要求，为降低模具闭合高度，此处选用了较低的垫块。所选模架的标记为：315X315 A3 型。四、型芯、型腔的结构和尺寸的确定1 型芯的结构设计 型芯主要是与型腔板相结合构成模具的型腔,其结构形式如图所示： 12型芯结构示意图2、型腔板的结构设计因模具采用一模两件的结构形式,考虑加工的难易程度和材料的价值利用等因素,型腔采用整体式如图所示。按设计分流道与浇口的设计要求,分流道和浇口均设在上型腔板上。型腔板该成型零件尺寸计算时均采用平均尺寸,平均收缩率,平均制造公差和平均磨损量来进行计算。已知 PE 的收缩率为 s=1.5%3.5%,故平均收缩率为 S=1.5+3.5/2=2.5%取 Scp=2.5%=0.025。根据塑件尺寸公差要求，模具的制造公差取 。4z3、型芯、型腔工作尺寸的计算类别 塑件尺寸 计算公式 型腔或型芯工作尺寸mm01.28 53.04854.660.39 9.010 mm08. 9.83 15.型腔的计算zz xLSLsm0_0)1()( 1315 mm076. 14.59 19.010 58.0 9.87 5.05 4. 4.82 12.zz xHSsm0_0)1()(mm8.107 77.25045.mm54. 56.55 39.013 mm68.0 13.85 17.0_0)1()(zz xlSlsm12 68.0 12.77 017.7 mm5.0 7.58 5.05 6. 5.65 19.型芯的计算 0_0)1()( zz xhShsm40 7.0 41 0.14中心距 zszmCSC21)(21_4、型腔壁厚的确定成型零部件的壁厚计算一般常用计算法和查表法，但计算法比较复杂且繁琐，而计算结果却与经验数据比较接近，因此在进行模具设计时，一般采用经验数据或查有关表格。由圆形型腔的壁厚经验数据查得型腔壁厚 s=25mm。5、模具闭合高度的确定由前面的设计中，根据经验确定：定模座板： ，型腔板mH251 14， 推件板 ，固定板 ,垫块 ,动模板mH402mH32mH324m635=25mm。6因而模具闭合高度：123456HH=25+40+32+32+63+25=217mm五、模具加热与冷却系统的设计本塑件在注射成型时不要求有太高的模温,因而在模具上可不设置加热系统。PE 在型腔中冷却固化的最佳温度为（5080），要使模具保持塑料冷却固化所需的最佳温度，必须对高温塑料带入模具的温度进行有效的调节和控制，常用且又简便的方法，就是利用冷却水介质对模具进行循环冷却，将模具中多余的热量，带出模外，以保持制品冷却所需的最佳模温。冷却水道的位置取决于制件的形状和不同的壁厚，应围绕模具所成型的制品，且尽量排列均匀一致，尽可能设置在靠近型腔（型芯）表面，冷却水道的直径应优先采用大于 8mm，并且各个水道的直径应尽量相同。一般规定两条相互交错的水道在长度小于 150mm 时，最小间距为 3mm，在长度大于 150mm 时，最小间距为 5mm。对于冷却液在出入口处的温差，一般希望控制在 5以下。为了提高生产效率，缩短制品的成型周期，还需要对型芯进行冷却，对其进行冷却系统的设计。六、注射机有关参数的校核本模具的外形尺寸为 315mm315mm217mm, XS-ZY-125 型注射机模板最大安装尺寸为 420mm450mm300mm,故能满足模具的安装要求。 15由上述计算模具闭合高度 217mm, XS-ZY-125 型注射机所允许模具的最小厚度 200mm,最大厚度 300mm，即模具满足 Hmin HHmaxminHmaxH的安装要求。由资料查得 XS-ZY-125 型注射机的最大开模行程