瓶蓋塑料模具設(shè)計模具制造工技師論

1、飲料瓶蓋得塑料模具設(shè)計與制造摘要：本文以瓶蓋塑料件為研究對象，在分析塑件結(jié)構(gòu)特點基礎(chǔ)上，對材料得選 擇與模具類型得選擇做了詳細(xì)得說明，提出了完善得模具設(shè)計方案，闡述了模具 結(jié)構(gòu)設(shè)計，介紹了模具工作過程，并以圖示得方式模擬了模具得脫模過程。關(guān)鍵詞：瓶蓋、注射模、澆注系統(tǒng)引言：在設(shè)計注塑*II具過程中，模具結(jié)構(gòu)尤其脫模結(jié)構(gòu)就是否合理，將直接影響 模具得使用壽命、塑件得質(zhì)量與生產(chǎn)效率。如何在保證塑件質(zhì)量得前提下，使模 具結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，加工制造方便，成為注射模設(shè)計中要解決得重要問題。圖 1 為一飲料瓶蓋得塑料制品，該塑件屬于大批量生產(chǎn)。在塑料材料、制品設(shè)計及加 工工藝確定后，塑料模設(shè)計對制品質(zhì)量與產(chǎn)

2、量就具有決定性得影響。首先 ，模腔 形狀、尺寸、表面粗糙度、分型面、澆口與排氣得選擇以及脫模方式得確定等 ， 均對制品尺寸精度與形狀精度以及塑件得物理性能、內(nèi)應(yīng)力大小、表面質(zhì)量與 內(nèi)在質(zhì)量等起到十分重要得影響。其次，在塑件加工過程中塑料模結(jié)構(gòu)得合理性 對操作得難易程度具有重要得影響。再次,塑料模對塑件得成本也有相當(dāng)大得影 響，一般制模費用就是十分昂貴得，尤其就是大型塑料模具更就是如此。我國塑料模得發(fā)展極其迅速。30年已走過國外90年得歷程，現(xiàn)已具有相當(dāng) 規(guī)模。塑料模得設(shè)計技術(shù)、制造技術(shù)、CAD技術(shù)、CAM技術(shù)、CAE技術(shù)、CAPP技術(shù)，已有相應(yīng)得開發(fā)應(yīng)用。我國在塑料模設(shè)計技術(shù)與制造技術(shù)上與發(fā)達

3、國家也 有相當(dāng)?shù)貌罹?，專用模具鋼品種少，規(guī)格不全，質(zhì)量不穩(wěn)定，且供應(yīng)渠道不暢，就 是約制我國模具行業(yè)快速發(fā)展障礙。當(dāng)前我國作為一個經(jīng)濟快速發(fā)展得國家，模具技術(shù)發(fā)展已就是刻不容緩。1 .瓶蓋塑件結(jié)構(gòu)及工藝分析1.1 瓶蓋成型結(jié)構(gòu)分析。圖1所示塑件為某飲料瓶瓶蓋，材料為PE(聚乙烯)一高壓聚乙烯LDPE。 除螺紋處較厚外，瓶蓋為壁厚為2mm導(dǎo)塑料制件，其余部位厚度則均勻一致。瓶 蓋外形結(jié)構(gòu)為圓形，中間有抽芯結(jié)構(gòu)。瓶蓋內(nèi)側(cè)有凸起 1mm圓形彳#螺紋，內(nèi)側(cè)用圓弧過度，可以起到減少零件應(yīng)力集中得效果。 公差得尺寸允許偏差為士 074。收縮率：1、5%,無毒，價廉，加工方便，吸水性小， 可不用干燥，流動性

4、好等。吸濕性小，可能發(fā)生熔融破裂，模溫不宜太高(80 C 90C ),冷卻速度快，所以澆注系統(tǒng)及冷卻系統(tǒng)應(yīng)散熱緩慢；其成型收縮范圍大 收縮率大，易發(fā)生縮孔、凹痕、變形，方向性強，注射時應(yīng)嚴(yán)格控制成型溫度，料 溫低方向性明顯，尤其低溫高壓時更明顯，模具溫度低于50c以下塑件不光澤， 且易產(chǎn)生熔接不良、流痕；模具溫度高于90c以上時易發(fā)生翹曲、變形；要求塑 件壁厚均勻，應(yīng)避免缺口、尖角，防止成型時應(yīng)力集中。模具應(yīng)設(shè)計有足夠得排 氣。1.2 瓶蓋塑件材質(zhì)及外觀分析。；瓶蓋屬于外觀產(chǎn)品，對外觀要求較嚴(yán)格：(PE)高壓聚乙烯LDPE當(dāng)算：按GB/T1光澤；材質(zhì)為：聚乙烯，61993,MT軟精度，查表未注

5、185/21.3 聚乙烯(PE)高壓聚乙烯LDPEft得特性與應(yīng)用聚乙烯(PE)按聚合時所采用壓力得不同，可分為高壓聚乙烯LDPEW低壓聚 乙烯HDPE聚乙烯收縮率通常取2%,它就是世界上產(chǎn)量取大得塑料。PE料得特 點就是軟性，無毒，價廉，加工方便，吸水性小，可不用干燥，流動性好等。但其制 件成型收縮率大，易產(chǎn)生收縮凹陷與變形。LDPEJI溫盡量前后一致，冷卻水道離 型腔不要太近，用PE料得塑件可強行脫模。1.4 塑件及澆注系統(tǒng)質(zhì)量計算(1)塑件重量計算：塑件外形尺寸見插圖1, LDPE導(dǎo)密度在0、910、925g/ cm 3之間；收縮率在1、5%4戲間。m1= 13、55cmX0、9g/cm

6、3=12、2g(2)主流道塑料重量：2m2= 3、14X5 X 82+1000X0、91 = 5、8g(3)注射模汪射一次塑料得重量為(一模1件計)：M =1Xm1+m2=112、2+5、8=18 g2.塑件工藝分析模具型腔得數(shù)理通常就是客戶或產(chǎn)品工程部根據(jù)產(chǎn)品得批量、塑料制品 得精度、塑料制品得大小、用料以及顏色來確定得。但在設(shè)計過程中還須考 慮到成型工藝、成型設(shè)備以及模具得制作等其她因素，確定合理得型腔數(shù)量。注射模具每一次注射循環(huán)所能成型得塑件個數(shù)就是由模具型腔得數(shù)目所決定得。表1列出單型腔模具與多型腔模具得優(yōu)缺點及適用范圍。表1優(yōu)點缺點適用范圍單型腔模具塑件得精度高;工藝參數(shù) 易于控制；

7、模具結(jié)構(gòu)簡 單;模具制造成本低，周塑件成型得生產(chǎn)效率低、 成本局塑件較大,精度要求 較高或者小批量及試 生產(chǎn)期短多型腔模具塑件成型得生產(chǎn)高、成本低塑件得精度低；工藝參數(shù) 難以控制；模具結(jié)構(gòu)復(fù) 雜;模具制造成本高，周 期長大批量、長期生產(chǎn)得小型塑件為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率與經(jīng)濟性，并保證塑精度，模具設(shè)計應(yīng)合理確定型腔數(shù)量。2.1 按注射機得最大注射量確定型腔數(shù)量 n（單件塑料制品總重+澆注系統(tǒng)凝料）w注射機額定注射量x 80%n 8VgVj）/Vn 或 n 8MgMj）/Mn式中：Vg（Mg）注射機最大注射量，cm3或g;Vj（Mj）澆注系統(tǒng)凝料量，cm3或g;Vn（Mz）單個塑件得

8、容積或質(zhì)量，cm3或g。設(shè)n = 1 則得g從計算結(jié)果，并根據(jù)塑料注射機技術(shù)規(guī)格，選用XS-Z125型注射機（螺桿 式注射機）。根據(jù)塑件精度，由于生產(chǎn)條件與裝備，故采用單型腔即n = 1。生產(chǎn)批量，試制或小批量生產(chǎn)宜取單腔，大批大量生產(chǎn)宜取多腔，該塑件為試 制產(chǎn)品，故宜采用單腔。當(dāng)限定在某一設(shè)備上成型時（可根據(jù)工廠現(xiàn)有設(shè)備）,則 可根據(jù)塑件得體積與重量來確定型腔數(shù) ，例如本塑件注射成型時,首先明確在 125g注射機上成型，則利用式45（模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械工業(yè)出版社）,計算型腔 數(shù)。得則取一模一腔。2.2 校核注射機有關(guān)工藝參數(shù)2.2.1 注射量得校核由前面計算得塑件重量為12、2g,澆注系統(tǒng)重

9、量為5、8g,則每次注射量為（按一模一腔）M= 1Xm1+m2= 112、2g+5、8g=18 g注射機得最大注射量192gx 0、8 = 153、6g18 g,能滿足要求。2.2.2 鎖模力與注射壓力得校核鎖模力可按式49（模具結(jié)構(gòu)設(shè)計、機械工業(yè)出版社）校核式中:F 注射機額定鎖模力，XSY2H125型注射機900kN。A z 一塑件在分型面上得投影面積（cm 2）A j 一澆注系統(tǒng)在分型面上得投影面積（cm 2）,點澆口取A j =0P m 一注射壓力查表411（塑料成型加工與模具、化學(xué)工業(yè)出版社 ）知Pm = 100120MPa,取Pm=100MPa;投影面積計算：代入式49由于F =

10、900kN故滿足，同時XS-YZH125得額定注射壓力為150MPa故也 能滿足聚乙烯PE塑料成型得注射壓力得要求。2.2.3 模具厚度H與注射機閉合高度得校核式中H min 一注射機允許最小模厚（200 mm）Hnax 一注射機允許最小模厚（300 mm）則設(shè)計模具得閉合高度為H = 285.5 mm 因為；所以能滿足要求。2.2.4 注射機開模行程得校核注射機開模行程應(yīng)大于模具開模時取出塑件（包括澆注系統(tǒng)）所需得開模距，即滿足下式：式中S k 一 注射機行程（Sk=300mm）H1一脫模距離（頂出距離）,H1 = 25 mm;H2塑件高度+膠模行程高度。貝!J H1H 2 10mm 25m

11、m 121mm 10mm 156mm 300mm ,所以能滿足要求。3.分型面得選擇3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計根據(jù)瓶蓋塑件結(jié)構(gòu)，模具設(shè)計成三板式采用點澆口 ，澆口設(shè)置在塑件頂部正 中央位置，點澆口可顯著提高熔體得剪切速率，使熔體粘度大為降低有利于充模 對于PE這樣對剪切速率敏感得熔體尤為有效。并且塑件作為包裝容器，外觀質(zhì) 量要求高，點澆口得殘留痕跡小，可確保塑件得表面質(zhì)量，脫模時澆口處自動拉 斷，便于實現(xiàn)制品生產(chǎn)過程得自動化，提高了生產(chǎn)效率，增加了經(jīng)濟效益。采用非 平衡澆注系統(tǒng)，型腔排列緊湊，減小了模具尺寸，為了能使各個型腔能同時均衡地充滿,采用BGV(Balanced Gat Value)法通過人

12、工修改各個型腔澆口尺寸達 到平衡。利用冷料穴儲存前鋒冷料。為方便脫模，主流道在設(shè)計上大多采用圓錐形，兩板模主流道錐度取2。 4 ,三板模主流道錐度可取510 (如圖所示)。粗糙度Ra1、60、8um, 錐度須適當(dāng)，太大造成速度減小，產(chǎn)生翰流，易混進空氣，產(chǎn)生產(chǎn)孔，錐度過小，會 使流速增大，造成注射困難，同時還會使主流道脫模困難。3.2 分型面選擇模具采用了三板模結(jié)構(gòu)，為保證模具得開模順序與開模距離，采用定距分型機構(gòu),如圖4所示。(1)在彈性膠柱得吸引下，流道推板與面板通過限位螺釘打開距離 6 mmo(2)型腔板與流道推板在拉條得限制下打開距離100項。(3)型腔板與型芯固定板打開。3、3冷卻系

13、統(tǒng)設(shè)計模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)直接影響到制品得質(zhì)量與生產(chǎn)效率。 動模型芯直徑較細(xì)，采用 如圖3所示得冷卻回路，定模冷卻水道直徑為0 6mm(見圖2),并與模外軟管連 接形成循環(huán)冷卻。為提高型腔得冷卻效率，采用如圖4所示得冷卻回路，根據(jù)塑 件形狀及模具結(jié)構(gòu)限制，定模冷卻水道直徑為0 8mm(見圖2)，與模外軟管連接 形成循環(huán)冷卻。圖2型芯冰贛維示意圖3.4:苜具，采用限O一機構(gòu)，定距專4外3.4、 2PL3 .11式分型機構(gòu) 計：外置式定 分型機構(gòu)種 較多，我們采 得就是雙拉置 設(shè) 距 類 用/ Iff -1r 即% 國系統(tǒng)示意圖=-=.=十二二二二二生體部分w有川司形粗牙蚪鼻柱I跳=73*&脫條式外置式分

14、型機構(gòu)。3.4 、3整體式斜推桿得設(shè)計：制品得內(nèi)側(cè)存在螺紋，抽芯距取4、64 mm,制品推出高度為33 mm,用作圖法 求得斜推桿傾角度為8。為使斜推桿在推出時穩(wěn)定可靠，設(shè)計斜推桿導(dǎo)向底座 5與輔助導(dǎo)向塊4如圖所示。4、模具工餌哪土耳I儂施扁I粘流態(tài)塑料熔第一步：模具合模株經(jīng)注射、保壓、冷卻凝固定型注射機噴嘴后移，定模推板之間打開0 ,件停放在定模鑲件也第二步：由于尼龍塞6之間打開100明中拉出自動墜落二；廣戚融動下，曲雌龍塞27得阻力，模具首先從面板與豳謔板限位釘?shù)孟辠L用板與定模推板打開 L=6 mm,膠GG呼得阻力,與拉條啰/J。模具從流道推板5與定模A板 底將點澆口;跳瀛斷，并將澆口凝

15、料從定模A板6第三步:定模A板與動模B板打開,27梅告監(jiān)卻時得收縮作用，塑件包在型芯上,在沛短極稼曲3H瞄鶴硒摸5除解獺I施；6推理橢叢型腳1山，與此同時, 斜導(dǎo)柱19與20頂出收縮完成側(cè)抽芯動作，動模部分繼續(xù)后移，在注射機頂出桿 得作用下，斜推桿型芯在往復(fù)來回頂出收縮與回位張緊，使制品在收縮時脫離模 具自動墜落。第四步：合模，脫模機構(gòu)、側(cè)抽芯機構(gòu)復(fù)位，至此完成一個注射周期圖6模具裝配圖1掛板;2、3、13、14、21內(nèi)六角螺釘;4頂板;5水口板;6A板;7B板;8面釘板;9底釘板;10C板;11底板;12安全扣;15耐磨墊板;16密封圈;17快換水管接頭;18導(dǎo)向塊;19、20斜推;22斜推

16、座;23定位圈;24澆口套(B型)5、模具制造工藝(1)模具標(biāo)準(zhǔn)件清單序 號零件名稱尺寸規(guī)格數(shù)量材料熱處理備注1模架FCI20201標(biāo)準(zhǔn)模架2內(nèi)六角螺釘M8X2510M10X604M10X454M6X156M6X2523垃圾釘84吊壞M1285尼龍脹套1326澆口套（B型）47定位雇 100X15(B 型)18黃彈簧TF25X10049快換水管接頭PC12PT1/4610密封圈 14X0)8X0)2、5211螺塞PT1/45（2）模具毛坯料準(zhǔn)備序 號零件名稱尺寸規(guī)格數(shù)量材料熱處理備注1掛板38X20X167445#已留加工余量2安全扣15X22X92 5145#已留加工余量3耐磨墊板10X20

17、X304Gr12淬火HRC50已留加工余量4導(dǎo)向塊50X42X202黃銅未留加工余量5斜推22X60X14022344預(yù)硬已留加工余量6斜推座30X32X502718H表面氮化HRC48未留加工余量7限位柱 18X20445#已留加工余量8支撐柱 40X90245#已留加工余量9B板鑲件110X130X391P20精磨料10A板鑲件110X130X351P20精磨料（3）模具加工使用裝備與工具1）設(shè)備:線切割、電火花、數(shù)控銃床、磨床、萬能搖臂銃床、鉆床。2）量具：游標(biāo)卡尺（0150）、千分尺（025、2550、5075、75100）、塞尺等。3）工具：銅棒、內(nèi)六角板手、手錘等。4）其她工具：紅

18、丹、毛刷等（4）重要模具零件加工工藝1）斜推座加工工藝序號工藝步驟使用設(shè)備1備料:30X32X50（精磨料）2檢查毛坯30X32X50，重直度與平行度就是否達到要求游標(biāo)卡尺、90角尺3普銃加工5X45 （用角度斜塊輔助加工）、鉆螺紋底孔 6、7、攻絲。普通銃床4熱處理：表面氮化HRC485線切割加工T型槽線切割機床6尺寸檢查游標(biāo)卡尺、90角尺7去毛刺、倒角序號工藝步驟使用設(shè)備1備料:130X130X39（精磨料）2檢查毛坯130X130X39，重直度與平行度就是否達到要求游標(biāo)卡尺、90。角尺3數(shù)銃加工型芯部分及成型電極、枕位數(shù)控銃床4線切割加工斜推過口線切割機床5電火花加工型芯鑲件配合處電火花機床6普銃鉆水道孔、螺紋底孔、拉料桿孔普通銃床7鉗工攻絲、去毛刺臺虎鉗、絲錐、錢桿8成型面得表現(xiàn)處理氣動工具、砂紙、油石9送檢圖6斜推座零1）型芯鑲件件圖加工工藝圖7型6、結(jié)束經(jīng)根據(jù)瓶生產(chǎn)批模工藝計模是整程用件過模得計點設(shè)件螺需斜抽塑得定關(guān)要具塑得中內(nèi)與程溫確得芯鑲件零件圖語生產(chǎn)實踐驗證 蓋生產(chǎn)要求與量，按上述塑 方案與上述設(shè)設(shè)計得模具， 計過程主要就 內(nèi)壁處有不完 紋，在成型過 要側(cè)向抽芯， 推機構(gòu)進行推