瓶盖塑料模具设计模具制造工技师论文档格式.docx

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（PE）—高压聚乙烯LDPE。

塑件精度：

按GB/T14486-1993，MT6级精度，查表未注公差的尺寸允许偏差为±

074。

收缩率：

1.5%，无毒，价廉，加工方便，吸水性小，可不用干燥，流动性好等。

吸湿性小，可能发生熔融破裂，模温不宜太高（80℃~90℃），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50℃以下塑件不光泽，且易产生熔接不良、流痕；

模具温度高于90℃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。

模具应设计有足够的排气。

1．3聚乙烯（PE）—高压聚乙烯LDPE料的特性和应用

聚乙烯（PE）按聚合时所采用压力的不同，可分为高压聚乙烯LDPE和低压聚乙烯HDPE。

聚乙烯收缩率通常取2%，它是世界上产量取大的塑料。

PE料的特点是软性，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，易产生收缩凹陷和变形。

LDPE模温尽量前后一致，冷却水道离型腔不要太近，用PE料的塑件可强行脱模。

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的密度在0.91～0.925g/㎝3之间；

收缩率在1.5%～4%之间。

m1＝13.55cm3×

0.9g/cm3＝12.2g

（2）主流道塑料重量：

m2＝3.14×

52×

82÷

1000×

0.91＝5.8g

（3）注射模汪射一次塑料的重量为（一模1件计）：

M＝1×

m1+m2=1×

12.2+5.8＝18g

2．塑件工艺分析

模具型腔的数理通常是客户或产品工程部根据产品的批量、塑料制品的精度、塑料制品的大小、用料以及颜色来确定的。

但在设计过程中还须考虑到成型工艺、成型设备以及模具的制作等其他因素，确定合理的型腔数量。

注射模具每一次注射循环所能成型的塑件个数是由模具型腔的数目所决定的。

表1列出单型腔模具和多型腔模具的优缺点及适用围。

表1

类型

优点

缺点

适用围

单型腔模具

塑件的精度高；

工艺参数易于控制；

模具结构简单；

模具制造成本低，周期短

塑件成型的生产效率低、成本高

塑件较大，精度要求较高或者小批量及试生产

多型腔模具

塑件成型的生产高、成本低

塑件的精度低；

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、长期生产的小型塑件

为了使模具与注射机相匹配以提高生产率和经济性，并保证塑精度，模具设计应合理确定型腔数量。

2．1按注射机的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）≤注射机额定注射量×

80%

n≤（0.8Vg-Vj）/Vn或n≤（0.8Mg-Mj）/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）----单个塑件的容积或质量，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—ZY—125型注射机（螺杆式注射机）。

根据塑件精度，由于生产条件和装备，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），则可根据塑件的体积和重量来确定型腔数，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4-5（模具结构设计.机械工业）,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注射量的校核由前面计算得塑件重量为12.2g，浇注系统重量为5.8g，则每次注射量为（按一模一腔）

M＝1×

12.2g+5.8g＝18g

注射机的最大注射量192g×

0.8=153.6g＞18g,能满足要求。

2．2．2锁模力与注射压力的校核锁模力可按式4-9（模具结构设计.机械工业）校核。

式中：

F—注射机额定锁模力，XS—YZ—125型注射机900kN。

AZ—塑件在分型面上的投影面积（㎝2）

Aj—浇注系统在分型面上的投影面积（㎝2），点浇口取Aj=0

Pm—注射压力查表4-11（塑料成型加工与模具.化学工业）知Pm=100～120ＭPa，取Pm=100ＭPa；

投影面积计算：

代入式4-9

由于F=900kN故满足

，同时XS—YZ—125的额定注射压力为150ＭPa故也能满足聚乙烯PE塑料成型的注射压力的要求。

2．2．3模具厚度H与注射机闭合高度的校核

式中Hmin—注射机允许最小模厚（200㎜）

Hmax—注射机允许最小模厚（300㎜）

则设计模具的闭合高度为H=285．5㎜

因为

；

所以能满足要求。

2．2．4注射机开模行程的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）所需的开模距，即满足下式：

式中Sk—注射机行程（Sk=300㎜）

H1—脱模距离（顶出距离），H1=25㎜；

H2—塑件高度+胶模行程高度。

则

，所以能满足要求。

3．分型面的选择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的剪切速率，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的熔体尤为有效。

并且塑件作为包装容器，外观质量要求高，点浇口的残留痕迹小，可确保塑件的表面质量，脱模时浇口处自动拉断，便于实现制品生产过程的自动化，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（BalancedGatValue）法通过人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5°

～10°

（如图所示）。

粗糙度Ra1.6～0.8um，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，为保证模具的开模顺序和开模距离，采用定距分型机构，如图4所示。

（1）在弹性胶柱的吸引下，流道推板和面板通过限位螺钉打开距离6㎜。

（2）型腔板和流道推板在拉条的限制下打开距离100㎜。

（3）型腔板和型芯固定板打开。

3.3冷却系统设计

模温调节系统直接影响到制品的质量和生产效率。

动模型芯直径较细，采用如图3所示的冷却回路，定模冷却水道直径为φ6mm（见图2），并与模外软管连接形成循环冷却。

为提高型腔的冷却效率，采用如图4所示的冷却回路，根据塑件形状及模具结构限制，定模冷却水道直径为φ8mm（见图2），与模外软管连接形成循环冷却。

图2型芯冷却系统示意图图3型腔冷却系统示意图

3．4脱模机构设计

塑件（瓶盖）主体部分有半圆形粗牙螺纹，塑件材料为聚乙烯（PE），具有良好的柔韧性，采用限位板和整体式斜推杆组合的脱模机构（见图4）。

置式定距分型机构，定距分型机构装于模具部，如图：

图4脱模系统示意图

3．4.2外置式分型机构设计：

外置式定距分型机构种类较多，我们采用的是双拉条式外置式分型机构。

3．4.3整体式斜推杆的设计：

制品的侧存在螺纹，抽芯距取4.64㎜,制品推出高度为33㎜，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和辅助导向块4如图所示。

4.模具工作过程

第一步：

模具合模，塑化后的粘流态塑料熔体经注射、保压、冷却凝固定型，注射机喷嘴后移，在注射机的拉动下，由于尼龙塞27的阻力，模具首先从面板和定模推板之间打开，由于流道板限位钉的限制，面板和定模推板打开L=6㎜，胶件停放在定模镶件上。

第二步：

由于尼龙塞27的阻力，和拉条的限制，模具从流道推板5和定模A板6之间打开100㎜后，流道拉板5将点浇口凝料拉断，并将浇口凝料从定模A板6中拉出自动坠落。

第三步：

定模A板和动模B板打开，由于熔体冷却时的收缩作用，塑件包在型芯上，在注射机移动模板的带动下动模部分继续后移，塑件从型腔脱出，与此同时，斜导柱19和20顶出收缩完成侧抽芯动作，动模部分继续后移，在注射机顶出杆的作用下，斜推杆型芯在往复来回顶出收缩和回位紧，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、21-六角螺钉；

4-顶板；

5-水口板；

6-A板；

7-B板；

8-面钉板；

9-底钉板；

10-C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

FCI2020

标准模架

2

六角螺钉

M8X25

10

M10X60

4

M10X45

M6X15

6

M6X25

3

垃圾钉

Ф8

吊坏

M12

8

5

尼龙胀套

Ф13

浇口套（B型）

7

定位圈

Ф100X15（B型）

黄弹簧

TF25X100

9

快换水管接头

PC12-PT1/4

密封圈

Ф14XФ8XФ2.5

11

螺塞

PT1/4

（2）模具毛坯料准备

挂板

38X20X167

45#

已留加工余量

安全扣

15X22X92.5

耐磨垫板

10X20X30

Gr12

淬火HRC50

导向块

50X42X20

黄铜

未留加工余量

斜推

22X60X140

2344

预硬

斜推座

30X32X50

718H

表面氮化HRC48

限位柱

Ф18X20

支撑柱

Ф40X90

B板镶件

110X130X39

P20

精磨料

A板镶件

110X130X35

（3）模具加工使用装备与工具

1）设备：

线切割、电火花、数控铣床、磨床、万能摇臂铣床、钻床。

2）量具：

游标卡尺（0-150）、千分尺（0-25、25-50、50-75、75-100）、塞尺等。

3）工具：

铜棒、六角板手、手锤等。

4）其他工具：

红丹、毛刷等

（4）重要模具零件加工工艺

1）斜推座加工工艺

工艺步骤

使用设备

备料：

30X32X50（精磨料）

检查毛坯30X32X50，重直度和平行度是否达到要求

游标卡尺、90°

角尺

普铣加工5X45°

（用角度斜块辅助加工）、钻螺纹底孔Ф6.7、攻丝。

普通铣床

热处理：

线切割加工T型槽

线切割机床

尺寸检查

去毛刺、倒角

图6斜推座零件图

1）型芯镶件加工工艺

130X130X39（精磨料）

检查毛坯130X130X39，重直度和平行度是否达到要求

数铣加工型芯部分及成型电极、枕位

数控铣床

线切割加工斜推过口

电火花加工型芯镶件配合处

电火花机床

普铣钻水道孔、螺纹底孔、拉料杆孔

钳工攻丝、去毛刺

台虎钳、丝锥、铰杆

成型面的表现处理

气动工具、砂纸、油石

送检

图7型芯镶件零件图

6.结束语

经生产实践验证，根据瓶盖生产要求和生产批量，按上述塑模工艺方案和上述设计要点设计的模具，模具设计过程主要是塑件壁处有不完整的螺纹，在成型过程中需要侧向抽芯，用斜推机构进行推件和抽芯成型，加工过程塑件容易变形，模温的控制和分型面的确定也是模具设计的关键。

所以通过对塑件的结构和塑料的选择，根据生产实际，本文选择一模具一腔完成，产品质量易于控制，模具工作可靠，效果很好。

但生产效率不高，在瓶盖之类的塑件产品生产过程中，应尽量考虑瓶盖的通用性，在设计瓶身过程中，尽可能做到能通用使用一种瓶盖，在外观方面，可以提高美观和吸引顾客，选择多种外观形状，模具设计可以更换型腔的方法达到一套模架和型芯，采用不同的型腔达到更多产品的瓶盖的加工，为达到生产批量，模具设计可采用一模多腔。

综合上述，本人通过瓶盖的注塑模具设计和工艺分析、和工作原理介绍，认识到塑件在模具设计和加工过程应该考虑的一些问题，比如：

塑件的结构分析、材料性能、生产批量、模具的结构选择，凸凹模的设计和浇注系统、冷却系统等的设计，模架的选用和注射机的选用等等问题。

相信在今后的工作中，本人会更加努力学习，开拓进取，不断钻研新的技术，争取在工作中为社会和企业多作贡献，给企业减少一些不必要的开支和提高经济效益。

参考文献：

1.齐卫东主编.塑料模具设计与制造,：

高等教育工,ISBN978-7-04-025411-2,

2008年12月.

2.维合编著.注塑模具设计实用教程，：

化学工业，ISBN7-122-01002-5,2007年9月.

3.宋玉恒.塑料注射模具设计实用手册,：

航空工,ISBN53,1994年8月.