瓶盖设计说明书范文.docx
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瓶盖设计说明书范文
瓶盖设计说明书范文
一：
瓶盖的设计依据
瓶盖的设计与制造是适应时代的发展，现在生活中，大多数的地方均都需要瓶盖。
而且，有了瓶盖对一些具有挥发性的药剂、气体、固体具有一定的隔绝作用。
在生活中也有多数需用相应的瓶盖来量取试剂，如在打农药时，需要用瓶盖来量取试剂，以防因用量过多而造成对庄家不必要的伤害。
因此在设计制造瓶盖时，可以根据需用，制造所需的瓶盖。
所以瓶盖在现在的生活中占有重要的地位。
二：
瓶盖的设计过程1瓶盖的设计与选材
1.1实际测量与瓶盖的三维视图
用游标卡尺测量出瓶盖的外径、内径大小。
再用螺旋测微器测出瓶盖的圆角。
进行草图绘制。
再在电脑上用olidwork绘出瓶盖的工程图。
瓶盖三维工程图如下表。
1.2材料的选择与及其性能参数
瓶盖的选材是设计中一个重要问题，选用的材料不能有毒、不具有挥发性、要具有抗氧化、抗腐蚀、不吸水、易加工、其机械性能强度硬度应都比较高等特征。
因此应选择聚乙烯（PE）1.3瓶盖的结构、质量、尺寸精度分析
瓶盖外形是一个圆柱。
外径为20mm，内径为19mm，圆角为0.5mm。
而且瓶盖的壁厚均匀。
内部有螺纹3圈，外部有竖形槽。
该瓶盖的表面没有缺陷、毛刺。
没有什么特别的表面质量要求，再设计内螺纹时应注意内螺纹的螺距不应太大。
尺寸精度应为中等偏上，便于加工。
1.4计算瓶盖的体积与质量
聚乙烯的密度为（0.910~0.965g∕cm3）收缩率为0.005~0.01.。
平均密度为0.9375、平均收缩率为0.0075使用olidwork计算出瓶盖体积为376mm3表面积为V塑=ρv塑=0.0376某0.9375=3.5g
注塑机的选择
根据计算与原材料的注射成型参数初选注塑机为某S-ZY-500
参数如下表
3型腔数的确定和布局
塑件的生产属中等批量生产，宜采用多型腔注塑模具，其型腔个数与注塑机的塑化能力，最大注射量以及合模力等参数有关，此外还受制件精度和生产的经济性等因素影响，有上述参数和因素可按下列方法确定模腔数量。
（1）按注射机的额定锁模力确定型腔数量N1N1≤（F-Pm·B）/Pm·A
其中：
F注塑机的锁模力NPm型腔内的平均压力MPa
A每个制件在分型面上的面积（㎜）B流道和浇道在分型面上的投影面积（㎜）
在模具设计前为未知量，根据多型腔模具的流动分析B为（0.2～0.5）A，常取B=0.35A，熔体内的平均压力取决于注射压力，一般为25～40MPa实际所需锁模力应小于选定注塑机的名义锁模力，为保险起见常用0.8F，则：
N1≤（0.8F-30某0.35A）/30某A=（0.8某1100000-30某0.35某86某86）/30某86某86=3.61（个）
（2）注射机注塑量确定型腔数目N2N2=（0.8G－C）/V
其中：
G注射机的公称注塑量（㎜）
V单个制件体积（㎜）
C流道和浇口的总体积（㎜）
生产中每次实际注塑量应为公称注塑量的0.8倍，同时流道和浇道的体积为未知量，据统计每个制品所需浇注系统是体积的0.2～1倍，现取C=0.6则：
N2=0.6G/1.6V=0.375G/V=（0.375某258）/17.5=5.5（个）
从以上讨论可以看到模具的型腔个数必须取N1，N2中的较小值，在这里可以选取的个数是1，2，3，个，而本次设计采用一模多腔结构，并考虑到型腔的布局，故采用一模两件的方案。
即N=2
模具型腔数目确定后，应考虑型腔的布局。
由于该塑件轻而小，只需尽量保证各型腔从总压力中均等分得所需的型腔压力，同时均匀充满，并均衡补料，以保证各塑件的性能、尺寸尽可能一致。
型腔和浇注系统投影面积的中心应尽量接近注射机锁模力的中心，一般与模板中心重合。
选择型腔两点对称分布。
（如下图所示）
33
3
2
2
4分型面的位置选择及设计
模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。
应根据分面选原则和塑件的成型要求来选择分型面。
通常有以下原则：
（1）分型面的选择有利于脱模：
分型面应取在塑件尺寸的最大处。
而且应使塑件流在动模部分，由于推出机构通常设置在动模的一侧，将型芯设置在动模部分，塑件冷却收缩后包紧型芯，使塑件留在动模，这样有利脱模。
如果塑件的壁厚较大，内孔较小或者有嵌件时，为了使塑件留在动模，一般应将凹模也设在动模一侧。
拔模斜度小或塑件较高时，为了便于脱模，可将分型面选在塑件中间的部位，但此塑件外形有分型的痕迹。
（2）分型面的选择应有利于保证塑件的外观质量和精度要求。
（3）分型面的选择应有利于成型零件的加工制造。
（4）分型面应有利于侧向抽芯，但是此模具无须侧向抽芯，可以不必考虑。
该制品无需侧向抽芯，但由于采用一模两件方案、属中等生产规模，为提高生产效率，本次采用双分型面设计，即第一分型面分型时取出浇注系统凝料，第二分型面分型时取出塑件。
5模具浇注系统设计
浇注系统的设计是注塑模具设计的一个重要环节，它是塑料熔体自注射机的喷嘴射出后，到进入模具型腔以前所流经的一段路程的总称。
浇注系统一般主要由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成。
用注塑成型方法加工塑料制品时,注塑机喷嘴中熔融的塑料经过主流道,分流道,最后通过浇口进入模具型腔,然后经过冷却固化,得到所需要制品。
注塑模具的浇注系统是指模具中从注塑机喷嘴开始到型腔为止的塑料熔体的流动的通道。
浇注系统在模具中占有非常重要的地位,它的设计合理与否直接对制品的成型起到决定的作用。
设计时必须按如下原则：
（1）型腔布置和浇口开设部位力求对称，防止模具承受偏载而造成溢料现象。
（2）型腔和浇口的排列要尽可能地减少模具外形尺寸。
（3）系统流道应尽可能短，断面尺寸适当（太小则压力及热量损失大，太大则塑料耗费大）：
尽量减少弯折，表面粗糙度要低，以使热量及压力损失尽可能小。
（4）对多型腔应尽可能使塑料熔体在同一时间内进入各个型腔的深处及角落，及分流道尽可能平衡布置。
（5）满足型腔充满的前提下，浇注系统容积尽量小，以减少塑料的耗量。
（6）浇口位置要适当，尽量避免冲击嵌件和细小型芯，防止型芯变形浇口的残痕不应影响塑件的外观。
由于本次设计采用的是一模两件的方案，且为双分型面设计，故设计浇注系统是必须考虑到主流道、分流道和冷料井的设计，而无需设计拉料杆。
5.1主流道设计
主流道是塑料熔体进入模具型腔时最先经过的部分，它将注塑机喷嘴注出的塑料熔体导入分流道或型腔。
主流道为圆锥体，锥度为2～4，对于粘度较大的熔体可以增大到6。
由于ABS塑料流动性稍差，所以主流道进口端的截面直径取稍大些。
取锥度为6°
主流道小端直径应比注塑机喷嘴的直径约大0.5-1mm，型号为SZ-258/110注塑机的喷嘴直径为：
d=4mm。
根据《塑料模具设计》的公式：
D1=d+（0.5～1）mm可知：
D1=d+（0.5～1）=4mm+（0.5～1）mm=4.5mm～5mm，取D1=5mm
主流道凹球半径R1=喷嘴凸球半径R+（1-2）mm=18mm+（1-2）mm=19mm-20mm，取R1=20mm
由于本次采用双分型面设计，需选用三板模模架，而三板模浇口套较大，主流道较短，取主流道长度L=14mm
主流道大端直径D2=D1+2Ltan（α/2）=5+2某14某tan3°=6.5mm
为了使料能顺利的进入分流道，故在主流道的出料端设计半径r=3mm的圆弧过渡。
主流道如下图所示
图5-1浇口套
5.2分流道设计
由于分流道可将高温高压的塑料熔体流向从主流道转换到模腔，所以，设计时不仅要求熔体通过分流道时的温度下降和压力损失都应尽可能小，而且还要求分流道能平稳均衡地将熔体分配到各个模腔。
分流道截面形状可以是圆形、U型、半圆型、梯形和矩形。
在分流道设计中既要减少熔体流动的压力损失；又要流道的截面积小，以减少熔体的传热损失。
因此，常用流道的截面积与周长之比来表示流道的效率。
该值越大，表示流道的效率越高。
本次采用双分型面设计，需选用三板模架，故分流道截面形状选为梯形，理由如下：
梯形分流道只需在一个模板上加工，加工容易，故可选在定模板上加工分流道，即分流道位于三板模的流道推板与定模板之间。
且其比表面积不太大，流道效率较高。
要确定梯形截面尺寸，需根据与圆形截面比表面积相等原则来确定。
对于壁厚小于3mm,质量在200g以下的塑件，可用下述公式确定分流道的直径：
D=0.2654W
L
其中D—流道直径（mm）；
W—塑件的质量（g）；L—分流道的长度（mm）。
此式计算的分流道直径限于3.2～9.5mm。
D=0.2654某17.5某72=3.5mm＞3.2mm
4
则其比表面积为（π·D）/（πD²/4）=4/D=4/3.2=1.25
设梯形上底为B，高为H，下底为某，其最佳比例H/B=0.84-0.92，取H/B=0.9，某/B=0.7-0.83，取某/B=0.8即H=0.9B,某=0.8B
由此确定梯形截面尺寸，如下图所示：
图5-2分流道截面
5.3浇口的设计
浇口又称进料口，是连接分流道与型腔之间的一段细短流道（除直接浇口外），它是浇注系统的关键部分。
其主要作用是：
（1）型腔充满后，熔体在浇口处首先凝结，防止其倒流。
（2）易于在浇口切除浇注系统的凝料。
浇口截面积约为分流道截面积的0.03～0.09，浇口的长度约为0.5mm～2mm，浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在试模是逐步纠正。
图5-5点浇口
5.4冷料穴的设计
冷料穴的作用是存放料流前锋的“冷料”，防止“冷料”进入型腔而形成冷接缝；此外，在开模时又能将主流道凝料从定模板中拉出。
但由于在三板模在第一次分型时就能取出浇注系统的凝料，故冷料穴可设计成无拉料杆的冷料穴。
冷料穴的尺寸宜稍大于主流道大端直径，长度约为主流道大端直径。
具体尺寸如下图所示：
图5-6冷料穴
5.5浇注系统凝料体积计算
（1）主流道凝料体积
1/3某60.7某3.14某3.25²-1/3某46.7某3.14某2.5²=365.56mm³
（2）分流道凝料体积
（4+3.2）某3.6/2某72某2+（1/3某83某3.14某2.5²-1/3某30某3.14某0.9²某2=2901.29mm³（3）浇口凝料体积
由于浇口部分体积很小，可取为0（4）冷料穴体积
1/3某18.7某3.14某4²-1/3某11.7某3.14某2.5²=236.62mm³
（5）浇注系统凝料体积
365.56+2901.29+236.62=3503.47mm³≈3.5cm³
浇注系统各截面流过熔体的体积计算（按分流道取其中一个方向计算）
（1）流过浇口的体积
V1=V塑=17.5cm³
（2）流过分流道的体积V2=V塑=17.5cm³（3）流过主流道的体积V3=2某V塑=35cm³5.6排气系统的设计
在注塑模具的设计过程中，必须考虑排气结构的设计，否则，熔融的塑料流体进入模具型腔内，气体如不能及时排出会使制件的内部有气泡，甚至会产生很高的温度使塑料烧焦，从而出现废品。
6成型零件的结构设计和计算
6.1凹模结构设计
凹模也可以称为型腔、凹模型腔，用以形成塑件的外形轮廓。
按其结构的不同可分为整体式、整体嵌入式、局部嵌入式、大面积嵌入式等。
总体来说，整体式强度、刚度好，但不适用于复杂的型腔。
整体嵌入式凹模是将结构尺寸较小的整体式凹模嵌入到凹模固定板中进行使用，除具有整体式凹模的优点外，还可以节约贵重模具材料和便于热处理。
故本次将凹模结构设计为整体嵌入式，凹膜用螺钉紧固在定模板上，形式如下图所示：
6.2凸模结构设计
凸模是用于成型塑件内表面的零部件，与凹模配合，直接接触成型塑料内表面或上下端面。
与凹模相类似，凸模也可以分为整体式、整体嵌入式等不同类型。
整体式凸模就是把凸模与模板做成整体，结构牢靠、不易变形、成型质量好，但当塑件内表面形状复杂时难加工，材料消耗量大，适用于内表面形状简单的小型凸模。
6.3成型零件钢材的选用
为实现高性能的目的，选用模具材料应具有高耐磨性，高耐蚀性，良好的稳定性和良好的导热性。
必须具有一定的强度，表面需要耐磨，淬火变型要小，但不需要耐腐蚀性，因为ABS没有腐蚀性。
可以采用Cr12，经过调质，淬火加低温回火，正火。
HRC≥55。
6.4成型零件工作尺寸的计算
凹模的工作尺寸计算
其工作尺寸属于包容尺寸，尽量取下限尺寸，尺寸公差取上偏差。
径向尺寸计算公式：
3LL塑（1K）
40
高度尺寸计算公式：
2
HH塑1K
30
其中:
L—塑件外形最大尺寸；K—塑件的平均收缩率0.005；—塑件的尺寸公差；
—模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/6；H—塑件高度方向的最大尺寸。
H=9mm计算结果如下：
3
L长L宽8610.0050.72
40
H910.005
0.72
13
85.89
0.240
0.20
30
2
0.20
13
8.91
0.070
凸模的工作尺寸计算
其工作尺寸属于被包容尺寸，尽量取上限尺寸，尺寸公差取下偏差。
径向尺寸计算公式：
3ll塑1K
4
高度尺寸计算公式：
2
hh塑1K
3
其中:
l—塑件外形最大尺寸；K—塑件的平均收缩率0.005；—塑件的尺寸公差；
—模具制造公差,取塑件尺寸公差的1/3-1/6；h—塑件高度方向的最大尺寸。
计算结果如下：
l长l宽
7810.005
2
0.6478.87
140.64
3
00.07
3
00.21
h塑
710.005
0.207.17
130.20
3
型腔侧壁和底板厚度的计算
在塑料注射充型过程中，塑料模具型腔受到熔体的高压作用，故应有足够的强度、刚度。
否则可能会因为刚度不足而产生塑料制件变形损坏，也可能会弯曲变形而导致溢料和飞边，降低塑料制件的尺寸精度，并影响塑料制口的脱模。
按整体式的凹模计算侧壁厚度：
cphbhEy
11
3
（mm）
式中，b—凹模侧壁理论厚度（mm）h—凹模型腔的深度（mm）h=9mmp—凹模型腔内熔体压力（Mpa）p=30Mpa
y1
—凹模长边侧壁的允许弹性变形量（mm），一般塑件
y1
=0.005mm
c=1.08
=0.8
5
E=2.1某10Mpa
1.083093
b93.57mm5
2.1100.80.005
取壁厚大于10mm就能能满足要求。
底板厚度计算，根据公式
c1pl
Ey
2
l1l
2
2
3
（mm）
由=2，
c1
=0.0277，
y2
=0.005，则
.027*******
2.1100.005
2
3
3.67mm
取实际底板厚度大于10mm就能满足要求。
7模架的确定和标准件的选用
注射模中的各种固定板、垫块、支承板及模座等均称为支承零部件，它们与合模机构组装，便可构成模具的基本骨架。
注射模架的作用就是用来安装和固定注射模具中的各种功能结构，因此，在设计注射模时，必须保证各种支承零部件有足够的强度和刚度。
本次采用的是双分型面设计，需选用三板模架，且又采用一模两件方案，并根据塑件的尺寸，最终确定本设计选用龙纪简化型细水口标准模架中的FCI-2540模架。
图7-1标准模胚
8合模导向机构的设计
注塑模具的导向机构主要有导柱导向和锥面定位两种类型。
导柱导向机构主要用于动、定模之间的开合模导向。
锥面定位机构用于动、定模之间的精密对中定位。
导向机构的作用如下：
（1）定位作用模具闭合后，保证动定模位置正确，保证型腔的形状和尺寸正确；导向机构在模具装配过程中也起了定位作用，便于装配和调整。
（2）导向作用合模时，首先是导向零件接触，引导动定模或上下模准确闭合，避免型芯先进入型腔造成成型零件损坏。
（3）承受一定的侧向压力塑料熔体在充型过程中可能产生单向侧压力，或者由于成型设备精度低的影响，使导柱承受了一定的侧压力，以保证模具的正常工作。
若侧压力很大，不能单靠导柱来承担，需增设锥面定位机构。
（4）保持机构运动平稳对于大、中型模具的脱模机构，导向机构有使机构运动灵活平稳的作用。
（5）承载作用当采用脱模板脱模或双分型面模具时，导柱有承受脱模板和型腔板的作用。
本次设计选用了龙纪的FCI-2540型标准模架，其中已包括导向机构。
其导柱为带头直导柱，且加有油槽；导套为I型带头导套和直导套。
其结构尺寸如下图：
图8-1导柱
图8-2I型带头导套
图8-3I型带头导套
2
图8-4直导套
图8-5导柱与导套的配合形式
图8-6导柱分布形式
9脱模推出机构的设计
从模具中推出塑件及浇注系统凝料的机构称为脱模机构或推出机构，其基本机构包括推杆、推杆固定板、推板导套、推板导柱、推板、支承钉和复位杆组成。
事实上，脱模机构的分类因成型塑件的形状、复杂程度以及注射机推出机构形式的不同而异，如按推出零件的类别对机构分类，可以分为推杆推出、推管推出、推件板推出、推块推出和多元件联合推出等；如按机构的推出动作特点来分类，可以分为简单脱模推出、二次推出、顺序推出、双脱模推出、定模推出以及带螺纹制品的脱模机构等不同类型；另外还可以按推出动作的动力源，可以分为手动脱模、机动脱模、液压和气压推出等不同类型。
9.1顶出机构的设计原则
（1）顶出机构的运动要准确，可靠，灵活，无卡死现象，机构本身要有足够的刚度和强度，足以克服托模阻力。
（2）保证在顶出过程中塑件不变性，这是对顶出机构的最基本的要求。
在设计时要正确估计塑件对模具粘附力的大小和所在位置，合理的设计顶出部位，使顶出力能均匀合理的分布，要让塑件能平稳的从模具中脱出而不会产生变型。
（3）顶出力的分布应尽量靠近型芯，且定出面积应尽可能大，以防塑件被破坏。
（4）顶出力应作用在不易使塑件产生变形的位置，如加强筋，凸缘，厚壁处等。
应尽量避免使顶出力作用在塑件的平面位置上。
（5）若顶出部位需设在塑件使用或装配的基准面上时，为不影响塑件尺寸和使用，一般使顶杆与塑件接触部位出凹进塑件0.1mm左右，而顶出杆端面则应高于基准面，否则塑件表面会出现凸起，影响基准面的平整和外观。
9.2脱模力的计算
本制品属薄壁塑件，且塑件横断面为矩形，故脱模力计算公式如下：
F
8ESLcoftan
1K
式中：
K—查《塑料成形加工与模具》表8－3得1.0035；—矩形制件的平均壁厚2mm；E—塑料的弹性模量1800MPa；S—塑料平均成型收缩率0.005；
L—制件对型芯的包容长度7mm；
f
—模具型芯的脱模斜度1°；—制件与型芯的摩擦因数0.21；—塑料的泊松比0.4；
F
8218000.0057co10.21tan1
10.41.0035
322.30N
根据上述原则及本零件的形状，采用推杆脱模机构：
推杆脱模机构是典型的简单脱模机构，它结构简单，制造容易且维修方便。
它是由推杆，推杆固定板，推杆垫板，支承钉和复位杆所组成。
在动模一边施加一次顶出力，就可实现塑件脱模的机构称为简单脱模机构。
这是一种最简单的脱模机构，这些推杆一般只起顶出作用。
推杆多用T8A或T10A材料头部淬火硬度答50HRC以上，表面粗糙度杆孔成H7/f8配合。
推杆如图9-1。
Ra
值取0.8。
和顶
图9-1推杆
推杆顶出塑件后，必须回到顶出前的初始位置，才能进行下一循环工作。
因此还必须设计复位杆来实现这一动作。
复位杆有称回程杆如图9-2。
图9-2复位杆
10注射模温度调节系统设计
高温塑料熔体在模腔内凝固将释放热量。
注塑模存在一个合适的模具温度。
模温调节系统是使整个成型型腔，在整个批量生产中保持这个合适的温度。
（1）对制品质量的影响
模温的波动及分布不均匀和模温的不合适这两方面会使塑料制品质量变坏，模温直接关系制品的成型收缩率。
模温波动会使批量生产制品尺寸不稳定，从而降低制品尺寸精度，甚至出现尺寸误差过大的废品，这对成型收缩率较大的结晶型塑料影响更为明显。
（2）对生产效率的影响
冷却时间在整个注塑周期中占50﹪-80﹪的时间。
在保证塑件质量前提下，限制和缩短时间是提高生产效率的关键，让高温熔体尽快降温固化，模温调节系统应有较高的冷却效率，注入模具的塑料熔体具有热量，又模具传导，对流和辐射散传于大气和注射机仅占5﹪-30﹪，热量大部分由冷水携走。
10.1冷却系统设计原则
（1）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡；
（2）冷却水孔的数量越多，孔径越大，则对塑件的冷却效果越均匀；
（3）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。
当塑件壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离要小，但也不应小于10㎜；
（4）浇口处加强冷却。
一般在注射成型时，浇口附近温度最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却；
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