磁带盒盖注塑模具设计说明书Word文件下载.docx
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2塑件成型工艺分析
2.1磁带盒的结构分析
该磁带盒长方形薄壳类透明的塑件，壁厚均匀，长106mm。
宽为70m。
对塑件结构进行分析，塑件结构比较简单，但是用于放置磁带的凹槽，和由于和磁带另一盖进行装配的侧壁上的4个圆孔成型是一个难题。
需要借助侧抽芯机构脱模。
塑件二维图
2.2磁带盒的材料性能分析
根据老师要求，查阅材料相应特征，磁带盒的材质定为PS，以下对PS性能进行阐述。
⒈一般性能：
PS为无色透明的粒料，燃烧时发出浓烟并带有松节油气味，吹熄可拉长丝；
制品硬似玻璃状，落地或者敲打会发出类似金属的声音，因此又被叫做“响胶”；
能断裂但不能弯曲，断裂时断口处呈现蚌壳色银光。
PS的吸水率为0.05%，稍大于PE，但对制品的强度和尺寸稳定性影响不大。
⒉光学性能：
透明性好是PS的最大特点，其透光率可达88~92%，同PC和PMMA一样属于最优秀的透明塑料品种，统称为三大透明塑料。
PS的折射率为1.59~1.60，但因苯环的存在，导致其双折射较大，不能用于高档光学仪器。
⒊力学性能：
PS硬而脆、无延伸性、拉伸至屈服点附近即断裂。
PS的拉伸强度和弯曲强度在通用塑料中最高，其拉伸强度可达60MPa；
但冲击强度很小，难以用做工程塑料。
PS的耐磨性差，耐蠕变性一般。
PS的力学性能受温度的影响比较大。
⒋热学性能：
PS的耐热性能不好，热变形温度仅为70~90℃，只可长期在60~80℃范围内使用。
PS的耐低温性也不好，脆化温度为-30℃。
PS的热导率低，一般为0.04~0.13W/（m.K）；
线膨胀系数较大，一般为（6~8）×
10-5K-1，与金属相差悬殊，因此制品不利于带金属嵌件。
⒌电学性能：
PS的电绝缘性优良，而且不受温度和湿度的影响；
介电损耗角正切值小，可耐适当的电晕放电；
耐电弧性好，适于做高频绝缘材料。
⒍环境性能：
PS的化学稳定性较好，可耐一般酸、碱、盐、矿物油和低级醇等，可受许多烃类、酮类、高级脂肪酸等侵蚀，可溶于芳烃（如苯、甲苯、乙苯、苯乙烯等）、氯化烃（如四氯化碳、氯仿、二氯甲烷、氯苯等）及酯类等。
PS的耐候性不好，其耐光、氧化性都差，不适合于长期户外使用；
但PS的耐辐射性好。
2.3塑件的表面质量与表面粗糙度
2.3.1.塑件的表面质量
PS材料的公差等级分为高精度MT3，一般精度MT4，未注公差尺寸MT6，该塑件精度要求不高，所以选取一般精度MT4。
2.3.2塑件的表面粗糙度
PS材料注射成型后所能达到的表面粗糙度范围为0.025-1.6μm，因塑件对外表面要求一般，故选择塑件的外表面粗糙度为0.8μm，内表面粗糙度为1.6μm。
3注射模具的结构设计
3.1分型面选择
模具上用以取出塑料产品或取出浇注系统凝料的可分离的接触表面称为分型面，分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造工艺有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动充填性及制品的脱模，分型面的位置也影响着成型零部件的结构形状，型腔的排气情况也与分型面的开设密切相关。
因此，分型面的选择是注射模设计中的一个关键内容。
分型面的选择应注意以下几点[4]：
1）分型面应选在塑件外形最大轮廓处;
2）使塑件在开模后留在动模上;
3）分型面的痕迹不影响塑件的外观;
4）浇注系统,特别是浇口能合理的安排;
5）使推杆痕迹不露在塑件外观表面上;
6）使测抽芯机构尽量设置在动模上
综合上述原则，结合塑件本身结构，如果立着放，侧抽芯机构就会少一个机构，但是会在塑件外表面留下分型线，塑件躺着放虽然增加了一处侧抽芯机构，不太经济，但是可以保证塑件外观质量，而且是产品的最大轮廓面，模具课程设计重点是考察学生学到模具知识多少，不做设计工厂生产。
所以选择塑件分型面如图所示。
分型面的位置
3.2型腔的排布
型腔数目的决定与下列条件有关：
（1）安装架尺寸精度；
（2）模具制造成本；
（3）注塑成形的生产效益；
（4）制造难度。
在确定型腔数目时候要综合塑件体积大小、塑件结构的难易程度及生产批量，经济性原则初选模具，虽然塑件体积不大，但是塑件具有侧凹结构，需要左右同时抽芯，均需要设置抽芯机构，再考虑到产品精度和到生产效率，准备采用一模2腔比较合适。
为了保证塑料熔体均匀地充满每个型腔,使各型腔的塑件内在质量均一稳定。
这就要求型腔与主流道之间的距离尽可能短，同时采用平衡流道。
一模2腔常见排位的形状分多钟有“一”“S”，为了保持流道平衡采用教材中一模2腔模具型腔在模板上的排列方式通常采用一字形排列，型腔布局如图所示。
型腔排布
3.3模架的选取
模架的选择：
根据对塑件的综合分析，确定该模具是单分型面的模具，由GB/T12556.1-12556.2-1990《塑料注射模中小型模架》可选择CI型的模架，其基本结构如下：
模架示意图
根据模架的分类，选择二板模模架，二板模模架由定模部分和动模部分组成，定模部分包括面板和定模板；
动模部分包括推板、动模板、托板、支撑件方铁、底板及推杆固定板和推杆底板等。
其优点是模具架构简单，成型制品的适应性强，制造成本相对较低。
根据塑件尺寸与型腔排布初步拟定模架尺寸为CI型工字模。
3.4注塑机型号初选
对于该设计，在实验室测得塑件质量为：
塑料制件质量M＝18.41g。
PS密度为1.05
塑料制件体积V＝17.53
；
流道凝料V’=0.2V（流道凝料的体积（质量）是个未知数,根据手册取0.2V（0.5M）来估算,塑件越大则比例可以取的越小）；
17.53×
2+（17.53×
2）×
0.2=42.07cm3
根据实际注射量应小于0.8倍公称注射量原则,即：
0.8V公≧V（3.1）
V
=V/0.8
=42.07÷
0.8
=52.6m
初步选用注射机理论注射容量为250m3，注塑机型号为XS-ZY-250。
其主要技术参数如下[1]：
注射机主要技术参数
理论注射量
250
拉杆内向距
螺杆柱塞直径
50
移模行程
500
注射压力
130
最大模具厚度
350
注射速率
89
最小模具厚度
200
塑化能力
18.9
锁模形式
液压-机械
喷嘴口直径
4
模具定位孔直径
125
锁模力/kN
1800
喷嘴球半径
12
3.5注塑机的校核
3.5.1最大注塑量的校核
最大注射量是指注塑机一次注射塑料的最大容量，在选择注射机是，一定要保证注射机的最大注射量大于成型塑件所需的总注射量。
一般来说，注射模一次成型的塑料重量（塑件和流道凝料之和）应在注射机理论注射量的10%~80%之间；
如果要保证产品的品质，又能充分发挥注射机的性能，则应选在50%~80%之间为好[8]。
即：
式中
为注射机允许的最大注射量（g或
），K为利用系数，一般K=0.8。
由软件对模具的浇注系统和塑件的体积进行分析，其一次成型需要的塑料体积为V=42.07
，所选注射机额定注射量250
符合要求。
3.5.2锁模力的校核
根据《塑料模具设计师指南》[7]表15.2-1常用塑料模腔平均压力可知一般制品平均压力为45
所以，锁模力
=A总P=16324×
×
45×
=734.6
。
查《塑料模具设计向导》[9]表13.1知，注射机最大锁模力F锁=1800KN，而故能满足
所以所选注塑机的锁模力符合要求。
3.5.3模具厚度校核
注塑模具厚度H=311mm
XS-ZY-250型注射成型机H最小=200mm，H最大=350mm
满足H最小＜H＜H最大。
4浇注系统设计
浇注系统对获得优良性能和理想外观的塑件以及最佳的成型效率有直接影响。
产品；
采用普通流道系统，由流道、分流道、浇口、冷料穴组成的。
浇注系统是一副模具的重要的内容之一。
从总体来说，它的作用可以作如下归纳：
它是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型的各个部位，以获得形完整、内外在质量优良的塑件制件。
4.1主流道的设计
主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具处到分流道为止塑料熔体流动通道。
其形状，大小会直接影响熔体的流动速度和塑料时间。
塑料机的喷嘴头部与主流道衬套的凹下的球面半径
相接触，二者必须匹配，无漏料。
一般要求主衬套球面半径比喷嘴球面半径大1～2mm.，主流道进口直径
比塑料机喷嘴出口直径
应大0.5～1mm。
其作用：
一是补偿喷嘴与主流道的对中误差；
二是为了便于流道凝料的脱出，主流道设计成锥形。
查表得XS-ZY-250卧式注射机型注射机喷嘴有关尺寸：
喷嘴孔径:
d0=4mm；
喷嘴球半径:
r0=12mm；
根据主流道和注射机喷嘴的关系：
d=d0+1mm
R=r0+（1～2）mm取主流道球面半径R＝14㎜；
取主流道的小端直径d＝5mm。
为了将冷凝料从主流道中拉出，主流道圆锥形其斜度为2°
～6°
，在本设计中取斜度为4°
经计算得主流道大端直径D＝Φ14㎜。
4.2分流道的设计
分流道的设计原则即应使熔体较快地冲满整个型腔，流动阻力小，熔体温降小，并且能将熔体均衡地分配到各个型腔。
分流道的布置取决于型腔的布局，两者相互影响，分流道的布置形式分为平衡式和非平衡式两种，这里采用平衡式布置分流道。
采用最常见的“一”型平衡式布置。
常见的分流道截面形状有圆形、半圆形、U形、梯形、矩形等，其中：
圆形截面分流道比表面积最小，热量不容易散失，流动阻力最小，单位填充时间最短。
综合各方面因素考虑，此处分流道截面为圆形形式。
分流道直径的计算，可由以下经验公式计算：
（《塑料模设计手册》[12]公式5－57.P188）（4-1）
式中：
D——各级分流道的直径（mm）；
W——流经该分流道的熔体重量（g）；
L——流过W熔体的分流道长度（mm）。
经估算得分流道的直径D1=6mm,查表《塑料模设计手册》[12]表5-39与表5-40，
塑料名称
分流道断面直径mm
分流道断面直径mm
ABS，AS
聚乙烯
尼龙类
聚甲醛
丙烯酸
抗冲击丙烯酸
醋酸纤维素
聚丙烯
异质同晶体
4.8~9.5
1.6~9.5
3.5~10
8~10
8~12.5
5~10
聚苯乙烯
软聚氯乙烯
硬聚氯乙烯
聚氨酯
热塑性聚酯
聚苯醚
聚砜
离子聚合物
聚苯硫醚
6.5~16
6.5~8.0
3.5~8.0
6.5~10
2.4~10
6.5~13
因为塑件材料为PS，PS一般流道直径尺寸在4.8-9.5mm，在该模具上一级分流道为圆形截面：
直径D=6mm
4.3浇口的设计
浇口亦称进料口,是连接分流道与型腔的熔体的通道.，也是注塑模进料系统的最后部分.浇口的设计与位置的选择恰当与否,直接关系到塑件能否完好的高质量地注射成型.其基本作用为：
a.从流道来的熔融塑料以最快的速度进入充满型腔。
b.型腔充满后，浇口能迅速冷却封闭，防止型腔能还未冷却的塑料回流。
根据浇口的位置选择要求，尽量缩短流动距离，由于塑件表面质量要求不是很高，所以本次模具设计采用侧浇口，浇口位置布置在塑件一侧壁上。
如图所示
侧浇口
4.4冷料穴的设计
冷料穴是浇注系统的结构组成之一。
冷料穴的作用是容纳浇注系统流道中料流的前锋冷料，以免这些冷料注入型腔。
这些冷料既影响熔体充填的速度，有影响成型塑件的质量，另外还便于在该处设置主流道拉料杆的功能。
注射结束模具分型时，在拉料杆的作用下，主流道凝料从定模浇口套中被拉出，最后推出机构开始工作，将塑件和浇注系统凝料一起推出模外。
5抽芯机构的设计
当塑件具有与开模方向不同的内侧孔、外侧孔或侧凹穴时，除极少情况可以强制脱模外，一般都必须将成型侧孔或侧凹穴的零件做成可动的机构，在塑件脱模前，先将其抽出，然后再从型腔中和型芯上脱出塑件。
完成侧向活动型芯抽出和复位的机构就叫侧向抽芯机构。
5.1抽芯机构的确定
分析塑件结构，在选定分型面位置之后，左右侧壁上对称各分布2个圆孔和一个大凹槽，便成为侧孔和侧凹，由于结构的限制，侧孔只能采用斜导柱+滑块外侧抽芯，侧凹采用斜顶杆抽芯机构比较好，既能推出塑件又能成型侧凹。
5.2斜推杆设计
斜推杆抽芯距为S，
S=S1+（2～3）=28mm
斜顶倾斜角为a
tana=S/H，
H为顶出距离，斜顶的倾斜角一般为3°
～15°
，在设计过程中，这一角度能小不大。
故选择倾斜角a=14°
由于斜顶要在塑件内部滑动，所以在斜顶上端面应比型芯端面低0.05～0.1mm，斜顶头部需要加工成型塑件侧凹的部分，这样移动时避免干涉，互动顺利。
斜顶杆抽芯机构
5.3斜导柱侧向抽芯机构设计
斜导柱侧向抽芯的特点是利用推出机构的推力驱动斜滑块斜向运动，在制品被推出脱模的同时由斜滑块完成侧向抽芯动作。
一般分为外侧抽芯和内侧抽芯两种。
是利用成型的开模动作用，使斜撑梢与滑块产生相对运动趋势，斜滑块抽芯机构适用于制品具有侧孔或较浅侧凹，成型面积较大的场合。
设置销钉锁紧或压紧的止动装置。
使滑块沿开模方向及水平方向的两种运动形式，使之脱离倒勾。
a.侧向分型与抽芯机构的类型
（1）手动抽芯
（2）液压或气动抽芯
（3）机动抽芯
b.抽心距：
S=H+（3-5）=5mm
其中,S为抽芯机构需要行走的总距离，
H为通过测量出来的产品抽芯距离（可以通过3D或2D进行实际测量）
3-5MM为产品抽芯后的安全距离
5.4斜导柱抽芯机构
（1）斜导柱抽芯机构的结构及其设计
1）斜导柱的设计
①斜导柱的结构设计
a.斜导柱的形状，在此套模具中，我们采用标准的斜导柱形式，含有胚头示。
可以直接购买标准件。
b.斜导柱的材料：
45钢、T8、T10或者20钢经渗碳处理，淬火硬度在55HRC以上，表面粗糙度为Ra0.8μm～Ra1.6μm。
c.斜导柱与其固定的模板之间采用过渡配合H7/m6。
d.斜导柱倾斜角的确定：
通常α取15°
～20°
，一般不大于25°
e.斜导柱的长度计算：
查表
f.斜导柱直径的计算：
（2）滑块的设计
滑块设计的要点在于滑块与侧向型芯连接以及注射成型时制品尺寸的准确性和移动的可靠性，滑块分为整体式和组合式两种。
滑块材料常用45钢或T8、T10等制造，要求硬度在HRC40以上。
斜导柱抽芯机构
6推出机构的设计
在塑料成型的每一个循环中，都必须使塑件从模具型腔中或型芯上脱出，模具中这种脱出塑件的机构称为脱模机构（或称推出、顶出机构）。
推出是塑料成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定塑件的质量，因此，塑件的推出是不可忽视的。
6.1脱模力的计算
脱模力是指将塑件从包紧的型芯上脱出所需克服的阻力。
对于薄壁距环形断面的塑件，其脱模力的计算公式为：
上式中，
是距环形塑件的平均壁厚，
=1.5mm；
E是塑料的弹性模量，E=1800MPa；
S是塑料的平均收缩率，这里取0.55%；
L是塑件对型芯的包容长度，l=266mm；
是模具型芯的脱模斜度，
=
f是塑件与型芯之间的精摩擦系数，对于PS塑料取0.21；
是塑件的泊松比，
=0.35；
是无因次因素，
A是塑件型芯在脱模机构方向上的投影面积，A=2862mm2；
将上述数值代入公式（3-1）得到脱模力F=2023.7N
6.2导向机构的设计
合模导向装置是保证动模和定模合模时正确定位和导向的装置，本设计采用导柱导向装置，主要零件为导柱和导套。
导向机构的作用
a.导向作用。
b.定位作用。
c.承受一定的侧压力。
d.承载作用。
e.保持机构的运动平稳。
导柱是与安装在另一半模上的导套相配合，用以确定动模和定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆柱形零件。
导套是与安装在另一半模上的导柱相配合，用以确定动模和定模的相对位置，保证模具运动导向精度的圆套形零件。
因为前盖与后盖的体积相差不大，所以它们采用相同的模架，因此，它们采用相同的导向机构。
本设计选用直径为30的导柱，然后选用相对应的导套，其结构如下图所示：
图导柱导套
7成型零件的尺寸计算
本次设计成型零件包括型芯和型腔。
成型零件的大部分表面直接与塑料接触，其形状复杂，精度与表面租糙度要求也高，因此在设计时除考虑保证塑件成型外，还要求便于加工制造与维修。
对结构的合理设计以及对尺寸的精确计算,优越的强度,坚实的刚度,良好的表面质量是避免磨损变形,破裂的必要措施。
7.1成型零件结构设计
型腔是成型安装架塑料产品外表面的部件，由于组合式型腔会在生产塑料制品的时候留下缝痕迹，影响塑料制品的外观质量，所以型腔不常采用组合式，除非极少数特殊结构，分析成型安装架塑料产品外部结构，比较容易看出，当塑件形状较为简单，为了保证表面质量没有任何瑕疵，所以放弃组合式结构而采用整体式型腔是较为合理的选择.
型芯是用来成型塑料制品的内表面的成型零件。
对于磁带盒上盖内部结构也极简单，也采用整体式型芯。
牢固，不易变形，有较高的强度和刚度，成型的磁带盒上盖表面不会有注塑模具接缝痕迹。
用4颗M6×
45L螺钉固定于动模板。
7.2成型零件尺寸计算
成型零件工作尺寸是指成型零件上直接用来构成安装架的尺寸,主要有型腔和型芯的径向尺寸（包括矩形和异形零件的长和宽），型腔的深度尺寸和型芯的高度尺寸，型芯和型芯之间的位置尺寸等＋任何塑料之间都有一定的几何形状和尺寸的要求，如在使用中有配合要求的尺寸，则精度要求较高。
在模具设计时，应根据安装架的尺寸精度等级确定模具成型零件的工作尺寸及精度等级。
7.2.1型腔计算
（1）型腔的径向尺寸
式中D—型腔的最小基本尺寸；
D0—塑件的最大基本尺寸；
（2）型腔深度计算
式中Hm—型腔深度的最小基本尺寸；
Hs—塑件的最大基本尺寸。
=1.05
mm
7.2.2型芯计算
（1）型芯的径向尺寸
式中
d—型芯的最大基本尺寸；
d0—塑件的最小基本尺寸。
（2）型芯高度计算
h—型芯高度的最大尺寸；
h0—塑件内形深度的最小尺寸。
=15.32
8冷却系统设计
注射成型的过程中注入模腔内的熔体温度一般都高于200℃而当制品从模具中取出时温度会变到60℃左右至于释放出来的其余热量都传给了模具，模具过热则不能正常工作因此就必须对其进行冷却处理。
冷却的主要方法是利用冷水在管道里循环进行冷却。
在设计冷却水路时需要按照塑件的详细结构以及特点在循环式水井式、圆周式及直通式等等冷却水道类型内选取较为适宜的开始设计。
在设计过程中要注意塑件边缘距水路距离
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