磁带盒盖注塑模具设计说明书.docx

1、磁带盒盖注塑模具设计说明书塑料模具课程设计1 绪论1.1概述塑料工业是当今极具活力的一门产业。现代塑料制品生产中，合理的注塑成型工艺、先进的注塑成型模具及高精度、高效率的注塑设备是当代塑料成型加工中必不可少的三个重要因素，缺一将一事无成。尤其是注塑成型模具对完成塑料加工工艺要求、塑料制件使用要求和造型设计起着重要的作用。高效的、全自动的设备也只有装上能自动化生产的模具才有可能发挥其效能，产品的生产和更新都是以模具制造和创新为前提的。我国塑料模的发展迅速。塑料模的设计、制造技术、CAD技术、CAABS技术，已有相当规模的开发和应用。在设计技术和制造技术上与发达国家和地区差距较大，在模具材料方面，

2、专用塑料模具钢品种少、规格不全质量尚不稳定。模具标准化程度不高，系列化商品化尚待规模化；CAD、CAE、Imolde软件等应用比例不高；独立的模具工厂少；专业与柔性化相结合尚无规划；企业多属劳动密集型企业。因此努力提高模具设计与制造水平，提高国际竞争能力，是刻不容缓的。1.2研究目的和意义随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的指引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏，我国对模具工业的发展也十分重视。本设计题目设计目标均

3、为工程实际零件，通过对塑料件的实体测绘，完成基本参数的采集，然后运用塑料模具设计塑料成型工艺等知识，利用CAD等软件完成模具结构的设计，并进行相关的计算。本设计旨在锻炼学生在技术应用能力上达到培养目标的基本要求，在塑料成型工艺与塑料模具设计技术方面得到全面提高。目前的注塑模具设计，大都是利用各种通用的CAD软件，从初始的点、线、面开始进行图形设计，而对模具的关键部分即浇注系统的结构设计，也是凭借模具设计人员的知识积累和经验，来确定浇注系统的类型和各部分的尺寸参数【5】。模具行业的网络化制造模式已经成为企业快速响应市场和生存发展的关键，其中根据具体开发任务选择最优企业这一问题又是模具网络化制造过

4、程中的关键目前，国外相关理论层面的研究较多，并提出了选择合作伙伴的分阶段模型，国内也对敏捷虚拟制造企业伙伴的选择问题提出了决策数学模型【6】。现阶段注塑模EF的研究与开发主要集中于基于实例推理技术的应用CAD等开发的设计系统将基于实例推理技术应用到塑件的注塑参数的生成中Sheled-Nezhed等将基于实例的推理和基于规则推理结合起来VAD应用到注塑模工艺生成过程中基于模型推理技术的应用有；Chen等开发的注塑模成本有效性设计系统提供设计时在线的成本评估和建议帮助设计人员避免高成本设计从国内外研究的现状来看将基于模型推理（Model-Based Reasoning，MBR）引入注塑模设计系统中

5、的工作还不完善【7】。近年来,我国注塑模水平有了很大提高,不断满足用户质量好、价格低的需求;在精度和粗糙度方面,国内多家企业能够生产高精度的精密模具;在尺寸方面,已经能够生产大型化的塑料模具,为模具制造业迈出新的台阶。目前我国注塑模的设计与制造能力已经有较高水平,江浙一带以及珠江三角洲一带是许多企业进行注塑模具设计与制造的集中区域,注塑模具无论在数量、质量方面还是在技术和生产方面都有明显的进步和发展,但是与部分发达国家相比,仍存在着差距,部分注塑模具以及结构复杂的模具仍然需要参考国外的相关资料和数据,所以,我们更应该快速发展模具设计与模具制造的发展水平,通过不断提高设计能力和制造能力缩短与世界

6、的差距。在科学发展观指导下,在国家政策下，我国的注塑模具的水平也必然会提高一个台阶。1.3国内外相关研究情况 注塑模具是生产各种工业产品的重要工艺装备，随着塑胶模具设计工业的迅速发展以及塑胶制品在航空、航太、电子、机械、船舶和汽车等工业部门的推广应用，产品对模具的要求越来越高，传统的塑胶模具设计方法已无法适应产品更新换代和提高质量的要求。电脑辅助工程（CAE）技术已成为塑胶产品开发、模具设计及产品加工中这些薄弱环节的最有效的途经。1.4模具课程设计的意义运用模具专业知识确定模具类型及结构，运用CAD等工具软件辅助设计完成模具整体结构；绘制模具零件图及装配图，输出模具开合结构图；编写设计说明书。

7、主要设计意义在于增强我们的专业知识应用能力，加深了模具理论知识的了解，掌握塑料模具设计的相关知识，更加强了二维软件的运用，培养我们独立思考、解决实际问题的能力，为将来毕业之后走出校园，走向工作岗位，打下基础。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。一般性能：PS为无

8、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。光学性能：透明性好是PS的最大特点，其透光率可达8892%，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1.591.60，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。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

9、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。热学性能：PS的耐热性能不好，热变形温度仅为7090，只可长期在6080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0.040.13W/(m.K)；线膨胀系数较大，一般为（68）10-5 K-1，与金属相差悬殊，因此制品不利于带金属嵌件。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。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

10、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 0.025-1.6m，因塑件对外表面要求一般，故选择塑件的外表面粗糙度为0.8m，内表面粗糙度为1.6m。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

11、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

12、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

13、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

14、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M18.41g。PS密度为1.05塑料制件体积V17.53；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)；17.532+（17.532）0.2=42.07 cm3 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 =42.070.8 =52.6m；初

15、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/kN1800喷嘴球半径123.5 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

16、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=1632445=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-

17、ZY-250型注射成型机H最小=200mm，H最大=350mm 满足H最小HH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

18、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12mm.，主流道进口直径比塑料机喷嘴出口直径应大0.51mm。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+(12)mm取主流道球面半径R14；取主流道的小端直径d5mm。为了将冷凝料从主流道中拉出，主流道圆锥形其斜度为26，在本设计中取斜度为4

19、。经计算得主流道大端直径D14。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557.P188) (4-1)式中：D各级分流道的直

20、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塑料名称分流道断面直径 mmABS，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 4.89.5 1.69.5 1.69.5 3.510 810 812.5 510 510 810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 3.510 3.510 6.516 6.58.0 3.58.0 6.510 6.510 2.410 6.513因为塑件材料为PS，PS一

21、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

22、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

23、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+(23)=28mm斜顶倾斜角为atana=S/H，H为顶出距离，斜顶的倾斜角一般为315，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0.050.1mm，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

24、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 斜导柱

25、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Ra0.8mRa1.6m。 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：通常取1520，一般不大于25 e. 斜导柱的长度计算：查表 f. 斜导柱直径的计算：查表 （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

26、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，

27、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=2023.7N6.2 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

28、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

29、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M645L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

30、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H m 型腔深度的最小基本尺寸； Hs 塑件的最大基本尺寸。=1.05mm7.2.2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)型芯高度计算式中h型芯高度的最大尺寸；h0塑件内形深度的最小尺寸。 =15.32mm8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