瓶盖塑料模具设计模具制造工技师论

1、饮料瓶盖得塑料模具设计与制造摘要：本文以瓶盖塑料件为研究对象，在分析塑件结构特点基础上，对材料得选 择与模具类型得选择做了详细得说明，提出了完善得模具设计方案，阐述了模具 结构设计，介绍了模具工作过程，并以图示得方式模拟了模具得脱模过程。关键词：瓶盖、注射模、浇注系统引言：在设计注塑*II具过程中，模具结构尤其脱模结构就是否合理，将直接影响 模具得使用寿命、塑件得质量与生产效率。如何在保证塑件质量得前提下，使模 具结构简单、紧凑，加工制造方便，成为注射模设计中要解决得重要问题。图 1 为一饮料瓶盖得塑料制品，该塑件属于大批量生产。在塑料材料、制品设计及加 工工艺确定后，塑料模设计对制品质量与产

2、量就具有决定性得影响。首先 ，模腔 形状、尺寸、表面粗糙度、分型面、浇口与排气得选择以及脱模方式得确定等 ， 均对制品尺寸精度与形状精度以及塑件得物理性能、内应力大小、表面质量与 内在质量等起到十分重要得影响。其次，在塑件加工过程中塑料模结构得合理性 对操作得难易程度具有重要得影响。再次,塑料模对塑件得成本也有相当大得影 响，一般制模费用就是十分昂贵得，尤其就是大型塑料模具更就是如此。我国塑料模得发展极其迅速。30年已走过国外90年得历程，现已具有相当 规模。塑料模得设计技术、制造技术、CAD技术、CAM技术、CAE技术、CAPP技术，已有相应得开发应用。我国在塑料模设计技术与制造技术上与发达

3、国家也 有相当得差距，专用模具钢品种少，规格不全，质量不稳定，且供应渠道不畅，就 是约制我国模具行业快速发展障碍。当前我国作为一个经济快速发展得国家，模具技术发展已就是刻不容缓。1 .瓶盖塑件结构及工艺分析1.1 瓶盖成型结构分析。图1所示塑件为某饮料瓶瓶盖，材料为PE(聚乙烯)一高压聚乙烯LDPE。 除螺纹处较厚外，瓶盖为壁厚为2mm导塑料制件，其余部位厚度则均匀一致。瓶 盖外形结构为圆形，中间有抽芯结构。瓶盖内侧有凸起 1mm圆形彳#螺纹，内侧用圆弧过度，可以起到减少零件应力集中得效果。 公差得尺寸允许偏差为士 074。收缩率：1、5%,无毒，价廉，加工方便，吸水性小， 可不用干燥，流动性

4、好等。吸湿性小，可能发生熔融破裂，模温不宜太高(80 C 90C ),冷却速度快，所以浇注系统及冷却系统应散热缓慢；其成型收缩范围大 收缩率大，易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强，注射时应严格控制成型温度，料 温低方向性明显，尤其低温高压时更明显，模具温度低于50c以下塑件不光泽， 且易产生熔接不良、流痕；模具温度高于90c以上时易发生翘曲、变形；要求塑 件壁厚均匀，应避免缺口、尖角，防止成型时应力集中。模具应设计有足够得排 气。1.2 瓶盖塑件材质及外观分析。；瓶盖属于外观产品，对外观要求较严格：(PE)高压聚乙烯LDPE当算：按GB/T1光泽；材质为：聚乙烯，61993,MT软精度，查表未注

5、185/21.3 聚乙烯(PE)高压聚乙烯LDPEft得特性与应用聚乙烯(PE)按聚合时所采用压力得不同，可分为高压聚乙烯LDPEW低压聚 乙烯HDPE聚乙烯收缩率通常取2%,它就是世界上产量取大得塑料。PE料得特 点就是软性，无毒，价廉，加工方便，吸水性小，可不用干燥，流动性好等。但其制 件成型收缩率大，易产生收缩凹陷与变形。LDPEJI温尽量前后一致，冷却水道离 型腔不要太近，用PE料得塑件可强行脱模。1.4 塑件及浇注系统质量计算(1)塑件重量计算：塑件外形尺寸见插图1, LDPE导密度在0、910、925g/ cm 3之间；收缩率在1、5%4戏间。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为(一模1件计)：M =1Xm1+m2=112、2+5、8=18 g2.塑件工艺分析模具型腔得数理通常就是客户或产品工程部根据产品得批量、塑料制品 得精度、塑料制品得大小、用料以及颜色来确定得。但在设计过程中还须考 虑到成型工艺、成型设备以及模具得制作等其她因素，确定合理得型腔数量。注射模具每一次注射循环所能成型得塑件个数就是由模具型腔得数目所决定得。表1列出单型腔模具与多型腔模具得优缺点及适用范围。表1优点缺点适用范围单型腔模具塑件得精度高;工艺参数 易于控制；

7、模具结构简 单;模具制造成本低，周塑件成型得生产效率低、 成本局塑件较大,精度要求 较高或者小批量及试 生产期短多型腔模具塑件成型得生产高、成本低塑件得精度低；工艺参数 难以控制；模具结构复 杂;模具制造成本高，周 期长大批量、长期生产得小型塑件为了使模具与注射机相匹配以提高生产率与经济性，并保证塑精度，模具设计应合理确定型腔数量。2.1 按注射机得最大注射量确定型腔数量 n（单件塑料制品总重+浇注系统凝料）w注射机额定注射量x 80%n 8VgVj）/Vn 或 n 8MgMj）/Mn式中：Vg（Mg）注射机最大注射量，cm3或g;Vj（Mj）浇注系统凝料量，cm3或g;Vn（Mz）单个塑件得

8、容积或质量，cm3或g。设n = 1 则得g从计算结果，并根据塑料注射机技术规格，选用XS-Z125型注射机（螺杆 式注射机）。根据塑件精度，由于生产条件与装备，故采用单型腔即n = 1。生产批量，试制或小批量生产宜取单腔，大批大量生产宜取多腔，该塑件为试 制产品，故宜采用单腔。当限定在某一设备上成型时（可根据工厂现有设备）,则 可根据塑件得体积与重量来确定型腔数 ，例如本塑件注射成型时,首先明确在 125g注射机上成型，则利用式45（模具结构设计、机械工业出版社）,计算型腔 数。得则取一模一腔。2.2 校核注射机有关工艺参数2.2.1 注射量得校核由前面计算得塑件重量为12、2g,浇注系统重

9、量为5、8g,则每次注射量为（按一模一腔）M= 1Xm1+m2= 112、2g+5、8g=18 g注射机得最大注射量192gx 0、8 = 153、6g18 g,能满足要求。2.2.2 锁模力与注射压力得校核锁模力可按式49（模具结构设计、机械工业出版社）校核式中:F 注射机额定锁模力，XSY2H125型注射机900kN。A z 一塑件在分型面上得投影面积（cm 2）A j 一浇注系统在分型面上得投影面积（cm 2）,点浇口取A j =0P m 一注射压力查表411（塑料成型加工与模具、化学工业出版社 ）知Pm = 100120MPa,取Pm=100MPa;投影面积计算：代入式49由于F =

10、900kN故满足，同时XS-YZH125得额定注射压力为150MPa故也 能满足聚乙烯PE塑料成型得注射压力得要求。2.2.3 模具厚度H与注射机闭合高度得校核式中H min 一注射机允许最小模厚（200 mm）Hnax 一注射机允许最小模厚（300 mm）则设计模具得闭合高度为H = 285.5 mm 因为；所以能满足要求。2.2.4 注射机开模行程得校核注射机开模行程应大于模具开模时取出塑件（包括浇注系统）所需得开模距，即满足下式：式中S k 一 注射机行程（Sk=300mm）H1一脱模距离（顶出距离）,H1 = 25 mm;H2塑件高度+胶模行程高度。贝!J H1H 2 10mm 25m

11、m 121mm 10mm 156mm 300mm ,所以能满足要求。3.分型面得选择3.1 浇注系统设计根据瓶盖塑件结构，模具设计成三板式采用点浇口 ，浇口设置在塑件顶部正 中央位置，点浇口可显著提高熔体得剪切速率，使熔体粘度大为降低有利于充模 对于PE这样对剪切速率敏感得熔体尤为有效。并且塑件作为包装容器，外观质 量要求高，点浇口得残留痕迹小，可确保塑件得表面质量，脱模时浇口处自动拉 断，便于实现制品生产过程得自动化，提高了生产效率，增加了经济效益。采用非 平衡浇注系统，型腔排列紧凑，减小了模具尺寸，为了能使各个型腔能同时均衡地充满,采用BGV(Balanced Gat Value)法通过人

12、工修改各个型腔浇口尺寸达 到平衡。利用冷料穴储存前锋冷料。为方便脱模，主流道在设计上大多采用圆锥形，两板模主流道锥度取2。 4 ,三板模主流道锥度可取510 (如图所示)。粗糙度Ra1、60、8um, 锥度须适当，太大造成速度减小，产生翰流，易混进空气，产生产孔，锥度过小，会 使流速增大，造成注射困难，同时还会使主流道脱模困难。3.2 分型面选择模具采用了三板模结构，为保证模具得开模顺序与开模距离，采用定距分型机构,如图4所示。(1)在弹性胶柱得吸引下，流道推板与面板通过限位螺钉打开距离 6 mmo(2)型腔板与流道推板在拉条得限制下打开距离100项。(3)型腔板与型芯固定板打开。3、3冷却系

13、统设计模温调节系统直接影响到制品得质量与生产效率。 动模型芯直径较细，采用 如图3所示得冷却回路，定模冷却水道直径为0 6mm(见图2),并与模外软管连 接形成循环冷却。为提高型腔得冷却效率，采用如图4所示得冷却回路，根据塑 件形状及模具结构限制，定模冷却水道直径为0 8mm(见图2)，与模外软管连接 形成循环冷却。图2型芯冰赣维示意图3.4:苜具，采用限O一机构，定距专4外3.4、 2PL3 .11式分型机构 计：外置式定 分型机构种 较多，我们采 得就是双拉置 设 距 类 用/ Iff -1r 即% 国系统示意图=-=.=十二二二二二生体部分w有川司形粗牙蚪鼻柱I跳=73*&脱条式外置式分

14、型机构。3.4 、3整体式斜推杆得设计：制品得内侧存在螺纹，抽芯距取4、64 mm,制品推出高度为33 mm,用作图法 求得斜推杆倾角度为8。为使斜推杆在推出时稳定可靠，设计斜推杆导向底座 5与辅助导向块4如图所示。4、模具工饵哪土耳I侬施扁I粘流态塑料熔第一步：模具合模株经注射、保压、冷却凝固定型注射机喷嘴后移，定模推板之间打开0 ,件停放在定模镶件也第二步：由于尼龙塞6之间打开100明中拉出自动坠落二；广戚融动下，曲雌龙塞27得阻力，模具首先从面板与豳谑板限位钉得限fL用板与定模推板打开 L=6 mm,胶GG呼得阻力,与拉条啰/J。模具从流道推板5与定模A板 底将点浇口;跳瀛断，并将浇口凝

15、料从定模A板6第三步:定模A板与动模B板打开,27梅告监却时得收缩作用，塑件包在型芯上,在沛短极稼曲3H瞄鹤硒摸5除解獭I施；6推理椭丛型脚1山，与此同时, 斜导柱19与20顶出收缩完成侧抽芯动作，动模部分继续后移，在注射机顶出杆 得作用下，斜推杆型芯在往复来回顶出收缩与回位张紧，使制品在收缩时脱离模 具自动坠落。第四步：合模，脱模机构、侧抽芯机构复位，至此完成一个注射周期图6模具装配图1挂板;2、3、13、14、21内六角螺钉;4顶板;5水口板;6A板;7B板;8面钉板;9底钉板;10C板;11底板;12安全扣;15耐磨垫板;16密封圈;17快换水管接头;18导向块;19、20斜推;22斜推

16、座;23定位圈;24浇口套(B型)5、模具制造工艺(1)模具标准件清单序 号零件名称尺寸规格数量材料热处理备注1模架FCI20201标准模架2内六角螺钉M8X2510M10X604M10X454M6X156M6X2523垃圾钉84吊坏M1285尼龙胀套1326浇口套（B型）47定位雇 100X15(B 型)18黄弹簧TF25X10049快换水管接头PC12PT1/4610密封圈 14X0)8X0)2、5211螺塞PT1/45（2）模具毛坯料准备序 号零件名称尺寸规格数量材料热处理备注1挂板38X20X167445#已留加工余量2安全扣15X22X92 5145#已留加工余量3耐磨垫板10X20

17、X304Gr12淬火HRC50已留加工余量4导向块50X42X202黄铜未留加工余量5斜推22X60X14022344预硬已留加工余量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支撑柱 40X90245#已留加工余量9B板镶件110X130X391P20精磨料10A板镶件110X130X351P20精磨料（3）模具加工使用装备与工具1）设备:线切割、电火花、数控铳床、磨床、万能摇臂铳床、钻床。2）量具：游标卡尺（0150）、千分尺（025、2550、5075、75100）、塞尺等。3）工具：铜棒、内六角板手、手锤等。4）其她工具：红

18、丹、毛刷等（4）重要模具零件加工工艺1）斜推座加工工艺序号工艺步骤使用设备1备料:30X32X50（精磨料）2检查毛坯30X32X50，重直度与平行度就是否达到要求游标卡尺、90角尺3普铳加工5X45 （用角度斜块辅助加工）、钻螺纹底孔 6、7、攻丝。普通铳床4热处理：表面氮化HRC485线切割加工T型槽线切割机床6尺寸检查游标卡尺、90角尺7去毛刺、倒角序号工艺步骤使用设备1备料:130X130X39（精磨料）2检查毛坯130X130X39，重直度与平行度就是否达到要求游标卡尺、90。角尺3数铳加工型芯部分及成型电极、枕位数控铳床4线切割加工斜推过口线切割机床5电火花加工型芯镶件配合处电火花机床6普铳钻水道孔、螺纹底孔、拉料杆孔普通铳床7钳工攻丝、去毛刺台虎钳、丝锥、钱杆8成型面得表现处理气动工具、砂纸、油石9送检图6斜推座零1）型芯镶件件图加工工艺图7型6、结束经根据瓶生产批模工艺计模是整程用件过模得计点设件螺需斜抽塑得定关要具塑得中内与程温确得芯镶件零件图语生产实践验证 盖生产要求与量，按上述塑 方案与上述设设计得模具， 计过程主要就 内壁处有不完 纹，在成型过 要侧向抽芯， 推机构进行推