磁帶盒下蓋注塑模具設計【點澆口】

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2)塑料制品的外形表面應盡可能的在凹模一側成型，而內部結構應盡可能的在凸模一側成型； 3)模具中氣體的外排要方便； 4)塑件的精度要求要得到一定的保證，應盡量保證塑料產品外觀的美觀； 5)分型面數目選擇應該盡可能少，否則將會給加工造成負擔。 依據分型面的設計選擇原則和磁帶盒底座的外形結構，綜合分析后決定將分型面選在塑料制品的下表面處，這樣的選擇方法不僅不會影響產品的外觀質量，而且還與分型面最大輪廓原則相符合。相反，如果將分型面選在磁帶盒底座的上表面處，注塑成型之后不僅會使零件表面有質量問題，而且會使得塑件制品脫模難度加大。因此，選擇磁帶盒底座的下表面作為本次模具設計的分型面。 分型面 4 注射機的選擇 通過實驗室測量知體積為13.7cm3，材料密度取1.05g/cm3，所以塑件質量：14.4g。 塑件體積： V=13.7cm3 塑件密度： =1.05g/cm3（PS密度：1.02~1.08 g/cm3,取平均值） 所以塑件的質量： m = 13.7×1.05=14.4g 澆注系統凝料體積的初步估計澆注系統的凝料在設計前是不能確定準確的數值的，但可以根據經驗按照塑件體積的0.2～1來計算。由于本次澆注類型采用側澆口，流道簡較長，因此澆注系統的凝料按塑件的體積的0.2進行估算，估計一次注入模具型腔塑料的總體積（即澆注系統的凝料+塑件體積之和）： V總=V*（1+0.2）2=32.9cm3 為了保證注射質量和充分發揮設備的能力,應根據注射模一次成型的塑料體積和質量來初步確定注射機的類型。根據理論和在實際生產中的經驗得出塑件和澆注道之間材料的總和應該在注射機理論注射量的50%~80%之間。根據以上計算，可初選用海天注塑機HTF200J/TJ。具體參數如下[14]： 注射裝置 INJECTION UNIT A B C 螺桿直徑 Screw Diameter mm 45 50 55 螺桿長徑比 Screw L/D Ratio L/D 22.2 20 18.2 理論容量 Shot Size(Theoretical) cm3 334 412 499 注射重量 Injection Weight(PS) g 304 375 454 注射壓力 Injection Pressure Mpa 210 170 141 螺桿轉速 Screw Speed rpm 0～165 合模裝置 CLAMPING UNIT 合模力 Clamp Tonnage KN 2000 移模行程 Toggle Stroke mm 470 拉桿內距 Space Between Tie Bars mm 510x510 最大模厚 Max.Mold Height mm 510 最小模厚 Min.Mold Height mm 200 頂出行程 Ejector Stroke mm 130 頂出力 Ejector Tonnage KN 62 頂出桿根數 Ejector Number Piece 9 其它 OTHERS 最大油泵壓力 Max.Pump Pressure MPa 17.5 油泵馬達 Pump Motor Power kw 18.5 電熱功率 Heater Power kw 14.25 外形尺寸 Machine Dimension(LxWxH) m 5.3x1.6x2.1 重量 Machine Weight t 6.8 料斗容積 Hopper Capacity kg 50 油箱容積 Oil Tank Capacity L 390 4.3 模架設計選擇 由于注塑模具的基本結構有很多相同之處，因此模具已基本實現標準化。模具的尺寸結構設計需要向國家標準模具靠攏，以使模具擁有更加全面技術信息，提高加工效率，縮短加工時間與成本。但是，適當的創新設計的產生也能促進模具行業的前進和發展，平衡好這兩者之間聯系，以此設計出滿足塑料產品質量和使用的性能的注塑模具。此次磁帶盒底座注塑模具選用雙分型面三板模細水口龍記FBI型模架，模架結構，如圖所示 模架結構 模板的整體尺寸大小為：350×450 mm 模具中的排氣縫隙尺寸大小為1mm 定模板（A板）的厚度大小為： A=80mm 動模板（B板）的厚度大小為: B=70 mm 模架的墊塊（C板）厚尺寸為: C=100 mm 模具的整體厚度尺寸為：H模=356.0mm 由上述數據列表可得知，較為合適的模架可以選擇龍記的FBI型號CI-3545A80B70C100. 5 澆注系統設計 澆注系統它一般是用來將注塑機噴嘴的塑料熔體均勻而平穩地輸送到模具內部型腔的結構，可以將熔融狀態的塑料填充并且凝固成型，得到想要的制品。澆注系統如何設計選擇，以及系統的性能特征，這對塑件的最終成型效率和質量有著至關重要的影響。因此說澆注系統是一整套模具之中重要的部分之一。 在設計澆注系統時通常需要遵從如下幾條原則: ①　 在澆注系統設計選擇之前首先需要對塑料選材的性能有一定的認知； ②　 溫度與壓力的損失在澆注系統內部時盡可能的??； ③　 澆注系統的內部流道設計太長的話是不合適的，所以應該盡量避免各種打折出現，滿足阻力最小要求； ④　 設計的澆注系統不應該對模具的自動化工作有任何影響或干擾。 5.1主流道的設計 從注射機的噴嘴口開始，一直到分流道的始端的這一段流道通路。熔融態塑料的流速以及塑料充滿整個模具的時間與主流道直徑的大小有著密不可分的聯系，這邊是主流道的作用。 主流道的形狀并不是上下大小相同的，而是圓錐形狀的，通常這樣設計的目的在于將澆注系統內部注塑所剩下的料順利拉出來。由于PS材料的物理流動性不是很大，因此將主流道的錐度設計為4度左右，主流道里面的粗糙度設計為0.8um左右即可。 通常主流道與注射機的噴嘴銜接處設計為半球形式的凹坑，半球尺寸計算為R = R0 + (1～2))mm,比較小的端口處的直徑設計公式為d = d0 + (0.5～1)mm。注射機由前述已經選擇好型號為HTF200J/TJ的臥式注塑機，此注射機的具體參數之前已經列出來，注射機的噴嘴處尺寸大小為10毫米，直徑尺寸大小為3毫米， R = R0 + (1～2)mm d = d0 + (0.5～1)mm 這里我們將主流道的球形半徑大小設置為：R=16毫米 將系統的主流道比較小的端口處直徑尺寸大小設置為：d=5毫米 主流道并不是直接按照整體式來裝配在模具座板之上，而是由于其與注射機的噴嘴處要對接，這樣便會有接觸和摩擦，因此要將其設計為可以隨時拆卸的形式， 與定位環互相配合然后安裝于在定模的座板上面，那么我們應該將固定盤高出定模上端面高度尺寸范圍控制在5到10毫米之間。 5.2分流道 分流道可以使熔融態的塑料分別流向不同的型腔以及轉變方向的作用，可以在主流道與澆口之間搭建起連接作用，這部分裝置通常被稱為分流道，在設計分流道的過程中，需要考慮型腔數目，塑料制品的外形，熔融態塑料的流動性以及塑件在外觀內在質量上的要求等因素。 通常在設計時，由于各種塑料的不同和模具的結構功能不同，從而截面形狀在選擇上也會有所不同。一般情況下有圓形和梯形等多種互不相同的形式。因此我們設計人員在選擇的時候，必須要將壓力的損失加以注意，使其在最小的情況下，能夠使充模的速度盡可能的快。從設計及其實際經驗可知，分流道一般在周長越短的時候，熔融塑料阻力與散熱越小，它能達到的效率也就自然會變高。圓形在截面積相等的前提下周長是最短的，因此流道效率也是最高的。下面圖中展示的為分流道的各種形式的圖示： 圖5.5 分澆道示意圖 三板式模具點澆口類型的分流道截面常常采用梯形截面。這樣的截面只需在一側加工，很容易加工。本模具設計分流道截面也選擇梯形形狀，所以本模具梯形截面上底寬度D＝8mm。 5.3澆口設計 澆口直接與塑件相連接，把塑料熔體引入型腔，是澆注系統的最末端，它的特點是細和短。澆口通?？梢栽诙虝r間內冷卻并且進行封閉，可以阻止型腔內還沒有完全冷卻的塑料發生倒流現象。 通常有如下幾種澆口： ①　 點澆口 ②　 直接式的澆口 ③　 側澆口 ④　 耳形澆口 ⑤　 潛伏式的澆口 按照老師要求，為了設計多樣化本次設計采用點交口，點澆口位置如下圖。 點澆口 5.4拉料桿設計 三板點澆口模具的冷料穴不同于兩板模模具，冷料穴通常設置于分流道的微端，用于存儲生產中出現固化的冷料。三板模模具拉料桿不同于兩板模模具Z形拉料桿，三板模模具采用的拉料桿是球形拉料桿，球形拉料桿安裝在定模板、定模座板和脫料板之間，球形拉料桿結構如圖所示。 拉料桿 6 成型零件設計計算 模具之內的用于制品成型的零部件直接決定了塑料制品成型后的結構，外形尺寸，質量等，其設計與制造尤為重要。由于熔融狀態的塑料原料進到模具的型腔里面時，會釋放大量的熱，而且還有一定的沖擊，因此模具內部成型零部件自身強度與剛度也應該有保證，選擇合理的材料和制造工藝，這樣設計出來的模具才具有可用性，才能夠保證正常加工[21]。 6.1成型零件結構的設計 模具里面重要的用于成型的零部件有型芯、型腔和鑲件。型芯、型腔分別用于成型磁帶盒底座的內表面和外表面，分別也稱凸模和凹模。結構分整體式和組合式兩種。整體式在制造過程中將型芯和模板加工到一塊，結構簡單而卻牢固，同時剛度強度也較大，在加工制造塑料件的時候一般不會產生不必要的縫隙痕跡以免對塑件外觀質量造成影響，有一點就是不方便制造加工；組合式通常主要適用于某些小型芯或者復雜的型芯，在維修以及節省材料等方面有著一定的優勢。綜上所述，此次磁帶盒底座內外部結構并不復雜，所以模具型芯和型腔在設計選用上都采取整體式。 6.2模具成型零件尺寸設計計算 6.2.1 型腔的尺寸設計計算 6.1.2型腔高度計算 6.2.3型芯計算 6.2.4型芯高度計算 7 脫模機構設計 磁帶盒底座在完成前面的注射成型等一系列動作之后，等到熔融狀態的塑料原料在型腔之內冷卻后，模具就要打開，然后將制品取出來，而這個打開的動作通常需要模具系統來自主操作，而不是人工將其取出，這樣既耗時耗力，而且不安全。這個過程需要交給脫模機構來完成，脫膜機構的工作質量直接決定最后塑件的外形質量。所以，在設計脫模機構的時候應該注意以下幾點：制品應該于頂出機構在同一個模具方向之上；在制品脫模時應該確保其不收損壞，所以機構不應該有干擾；設計的脫模機構應該具有一定的強度，同時機構不應該特別復雜；脫模機構完成動作之后，需要進行合模以便進行下一次成型，因此要有良好而準確的復位。 7.1機構選擇 一般情況下，頂出機構會有幾種選擇，比如推板，圓推桿，或者推塊等等，每一種推出機構都有其特點。在模具的設計制造中，根據經驗顯示，一般盒蓋類產品通常情況下都喜歡采用圓形推桿作為脫模機構，是因為這種推出結構比較簡單，而且制造成本不高，制作方法規范，不容易出錯，更換也比較方便，所以本次設計選擇圓形推桿作為脫模機構，推桿分布如圖所示 脫模機構 8.2脫模力設計計算 脫模力計算公式要考慮制品的外形，當外形是盒狀的時候通常使用如下的設計公式來進行設計計算： 其中 --制品在型腔中被包裹住的深度尺寸大小（cm）; --型芯被塑件內部包裹住的截面周長長度尺寸（cm）; --一般摩擦系數范圍在0.1到0.2之間選??； --塑件成型冷卻后會收縮，當其收縮后會有一部分壓力產生，一般在的范圍之內。 --脫模斜度的大??； 8.3 推桿直徑及強度校核 (1)推桿的直徑： d=(64?φ2?l2n?π3?E)14d =(64?φ2?l2n?π3?E)14 式中： d——推桿的直徑；㎝ l——推桿的長度；163.5mm n——推桿數量； φ——推桿長度系數，0.7 E——推桿材料的彈性模量；2.1×107N/cm×107N/cm 算得:d=5.7mm，在設計中，d取6mm，滿足要求。 (2)推桿的強度校核 σmax=4×Qn×π×d2<[σ]σmax=4×Qn×π×d2<[σ] 式中： n——推桿數量； σmax——推桿所承受的最大正應力； Q ——總脫模力；N d——推桿的直徑； 推桿的正應力小于許用應力，所以滿足要求。 9.模具調溫系統設計 9.1冷卻系統 制品在型腔之中成型結束后需要冷卻到一定溫度才可以從模具中取出，如果不經過這個過程，那么制品的成型質量必定會受到影響，冷卻的時間和溫度都要控制得當，這就需要一個可以降溫的系統，這個系統就是模具的冷卻系統。模具的冷卻系統不僅僅可以保證制品的冷卻成型，還可以對整套模具起恒溫作用，使得模具的溫度保持平衡，不會因為長時間的工作運動而發熱，導致裝置的零部件遭受損壞，模具的使用壽命自然也會變短，如此一來，將會使得制造的成本變得很大，因此合理地設置冷卻系統對模具來說至關重要。 9.2 冷卻系統設計計算 （1）冷卻液體的流量大小計算qv 首先得知冷卻管道水流出入口的溫度分別為25.0度，22.0度。水的密度和比熱容可知，所以代入公式中可以算得： Q===3.8х10-5 （2）冷卻液體的水路尺寸大小設計d 在已經算得冷卻液體流量體積大小的前提下，可以取冷卻水管徑尺寸大小為 d=mm。 （3）水管內部液體的流速大小計算 V===1.50m/s （4）膜傳熱系數 h 有如下公式可以得出： ===28500KJ/m （5）由上述計算可以得知管道導熱的總面積為 A A===0.0038 （6）因此，磁帶盒底座注整套注塑模具的冷卻水管道的長度為 L，L的計算為： L===0.20168m 9.3型腔和型芯冷卻水道的布置 在完成數據計算之后，冷卻水道結構的設計是個難點，參考注塑模具設計手冊中最常用的冷卻水道結構，非常適合本次模具設計。 按照設計手冊上的結構，完成本次設計的冷卻水道其分布如圖所示： 冷卻水路 20 10 注塑機的相關參數校核 10.1注射量的校核 根據《模具設計與制造簡明手冊》可知：塑件的體積應小于注射機的注射容量，由于注射機選型之前是在滿足注射量的基礎上進行注射機選型的，所以此處不再做校核。 10.2鎖模力的校核 注射成型時，塑件在模具分型面上的投影面積是影響鎖模力的主要因素，其數值越大，需要的鎖模力也就越大。如果這一數值超過了注射機允許使用的最大成型面積，則成型過程中將會出現漲模溢料現象。因此，設計注射模時必須滿足下面關系： 式中 ——注射機允許使用的最大成型面積()； ——單個塑件在模具分型面上的投影面積（）； ——澆注系統在模具分型面上的投影面積（）； 因本次設計采取一模二件，澆注系統在分型面上的投影面積 所以： 因此此投影面積滿足要求。 注射成型時，模具所需的鎖模力與塑件在水平分型面上的投影面積有關，為了可靠地鎖模，不使成型過程中出現溢料現象，應使塑料熔體對型腔的成型壓力與塑件和澆注系統在分型面上的投影面積之和的乘積小于注射機額定鎖模離，即： 由于本注射機的額定鎖模力為，根據經驗還是可以滿足要求。 10.3模具閉合高度的校核 安裝模具的高度應滿足： Hmin＜H＜Hmax 設計模具高度為H總=356mm HTF200J/TJ型，模架高度尺寸范圍為200毫米至500毫米之間。H總在這個尺寸范圍以內，所以注塑機參數合格 10.4模具開模行程校核 開模取出塑件所需的開模距離必須小于注塑機的最大開模行程。對于雙分形面的注塑模具，其開模行程按式(3.3)效核。 S = H1 + H2 + a + (5~10) (mm) 式中：S——注塑機的最大行程，mm； H1——塑件的脫模距離，mm； H2——流道高度，mm； a——定模板與澆口板的分離距離，mm； 將數據代入式(3.3)得： S = 25+128+ 8 + 10 =171 mm 因為270mm >142mm，所以該注塑機的開模行程符合要求。 經過以上多項參數的校核，注塑機型號滿足要求。 可見Sm

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