酒瓶内盖塑料模具设计.docx

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酒瓶内盖塑料模具设计

前言

大学三年时光转瞬即逝。

在惊叹时光飞逝的同时，我们也面临着毕业设计的来临。

毕业设计作为专科三年的学业安排，是对大学三年所学知识的一场大检测，是对大学三年专业知识的一次全面总结，也是在参加工作前对理论知识的进一步加强和巩固，并进行的一次全面实践，对模具设计的全过程的学习。

模具是工业生产中极为广泛的主要工艺装备，采用模具生产零部件，具有高效、节材、成本低、保证质量等一系列优点，是当代工业生产的重要手段和工艺发展方向。

许多现代工业的发展和科技水平的提高，在很大程度上取决于模具工业的发展水平。

因此，模具工业以成为国民经济的基础之一。

随着中国当前的经济形势的日趋好转，在“实现中华民族的伟大复兴”口号的倡引下，中国的制造业也日趋蓬勃发展；而模具技术已成为衡量一个国家制造业水平的重要标志之一，模具工业能促进工业产品生产的发展和质量提高，并能获得极大的经济效益，因而引起了各国的高度重视和赞赏。

在日本，模具被誉为“进入富裕的原动力”，德国则冠之为“金属加工业的帝王”，在罗马尼亚则更为直接：

“模具就是黄金”。

可见模具工业在国民经济中重要地位。

我国对模具工业的发展也十分重视，早在1989年3月颁布的《关于当前国家产业政策要点的决定》中，就把模具技术的发展作为机械行业的首要任务。

塑料以成为在钢铁、木材、水泥之后的第四代工业基础材料，越来越广泛地在各行各业应用。

其中注塑成型在塑料的各种成型工艺中所占的比例也越来越大。

随着社会的经济技术不断发展，对注塑成型的制品质量和精度要求都有不同程度的提高。

塑料制品的造型和精度直接于模具设计和制造有关系，对注塑制品的要求就是对模具的要求。

有人说，模具是现代工业之母。

新的世纪已经到来了，世界各国对模具生产技术非常重视，出现许多新工艺、新技术。

从而促进模具制造技术的不断提高和发展。

一个国家模具生产能力的强弱、水平的高低，直接影响着许多工业部门的新产品更新换代，影响着产品质量和经济效益的提高。

塑料制品生产中先进合理的成型工艺、高效的设备、先进的模具是必不可少的重要因素。

塑料模具对实现塑料成型工艺要求和塑件使用要求起着十分重要的作用。

任何塑件的生产和更新换代都是以模具更新为提前的，由于目前工业和民用塑件的产量猛增，质量要求越来越高，因而导致了塑料模具研究、设计和制造技术的迅猛发展。

近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自动化、大型、长寿命、精密模具在模具产量中所战比例越来越大。

注塑成型模具就是将塑料先加在注塑机的加热料筒内，塑料受热熔化后，在注塑机的螺杆或活塞的推动下，经过喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔内，塑料在其中固化成型。

本次毕业设计的主要任务是红酒酒瓶内盖注塑模具的设计。

也就是设计一个注塑模具来生产酒瓶内盖产品，以实现自动化提高产量。

针对酒瓶内盖的具体结构，通过此次设计，使我对注塑模具设计有了较深的认识。

同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准，结合教材上的知识也对注塑模具的组成结构（成型零部件、浇注系统、导向部分、推出机构、排气系统、模温调节系统）有了系统的认识，拓宽了视野，丰富了知识，为将来独立完成模具设计积累了一定的经验。

此次设计是在导师的带领下通过同学的热情帮助进行的首次毕业设计。

在此，衷心感谢罗玉梅老师的悉心指导和身边同学的热心帮助！

对于此次毕业设计，肯定难免存在很多的错误和漏洞，还敬请各位老师和同学给予耐心指正。

谨表示感谢！

1塑件的工艺性分析

1.1产品技术要求

（1）使用性能

此为酒瓶内盖，对于表面粗糙度的要求不高，但也不能有粗糙感。

（2）外观

平整，光滑，不能有制造缺陷，如气泡、凹陷、烧焦、疤痕、银纹等。

图1-1工件简图

1.2塑件工艺分析

1.2.1.PE材质简介

据《注塑制品与注塑模具设计》（化学工业出版社付宏生刘京华主编2003年办版）介绍。

聚乙烯无味，无毒、呈乳白色。

密度为0.91～0.96g/cm³为结晶型塑料。

聚乙烯有一定的机械强度，但和其他塑料相比其机械强度低，表面硬度差。

聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。

聚乙烯有高度的耐水性，长期接触水其性能可保持不变。

聚乙烯透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸汽的性能好。

聚乙烯在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。

一般高压聚乙烯的使用温度约在80℃左右，低压聚乙烯为100℃左右。

聚乙烯能耐寒，在-60℃时仍有较好的机械性能，-70℃时仍有一定的柔软性。

聚乙烯成型时，在流动方向与垂直方向的收缩率差异较大。

注射方向的收缩率大于垂直方向的收缩率，易产生变形，并使塑件浇口周围部位的脆性增加；聚乙烯收缩率的绝对值较大，成型收缩率也较大，易产生缩孔；冷却速度慢，必须充分冷却，且冷却速度要均匀；质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。

1.3材料收缩率

据《塑料注射模具设计实用手册》（宋于恒主编航空工业出版社1994）表2－1聚乙烯（PE）1.5%～3.5%。

2注塑模的设计要点

PE塑料它是属于通用塑料，该产品是通过注塑成型的。

它的原理是将颗粒或粉状塑料从注塑机的料中送进加热器中，经加热熔化，在受压的情况下，把它注到成型的型腔中，再冷却成型。

注塑成型它的周期短，能成型复杂的、尺寸精确的制件。

它的成型工艺过程包括如下：

成型前的准备，注塑过程，塑件后处理。

注塑过程它是一个比较关键的进程，各个步骤都要控制好，这对塑件的质量和形状起着至关重要的作用。

注塑成型的核心问题是：

就是采用措施得到良好的塑料熔体，并把它注塑到型腔中去，在控温下，使塑件达到所要求的质量。

温度、注塑压力、时间是其最关键的工艺参数。

注塑模包括：

成型零部件、合模导向机构、浇注系统、侧向分型与抽芯机构、推出机构、加热和冷却系统、排气系统、支承零部件。

只有处理好各个环节的制约关系，才能设计出一副较好的模具来，一副模具设计出来，把它装在注塑机上，还要通过校核，才能投入生产。

因此注塑模与注塑机的关系也是至关重要。

3注塑模的设计

3.1注射模与注射机的关系

注射模具是安装在注射机上使用的。

在设计模具时，除了应掌握注射成型工艺过程外，还应对所选用注射机的有关技术参数有全面的了解，以保证设计的模具与使用的注射机相适应。

3.1.1.注塑机的选用

塑件体积和质量的确定：

V圆顶=πr²h=3.14×13×2×13=1061.32mm³

V圆柱1=πr1²h=3.14×9×9×30=7630.2mm³

V圆柱2=πr2²h=3.14×8.2×8.2×30=6334mm³

V盖=V圆顶+V圆柱=1061.32+（7630.2～6334）=1061.32+1296.2=2357.5mm³

m=ρv=2.358×（0.91～0.96）=2.15g～2.26g

根据前面的分析，塑件的形状大小，塑件的结构特征及模具最小厚度、最大厚度的估算值选用XS-ZS-22型注射机，该注射机的基本参数如下：

额定注射量为20cm³,

螺杆直径D=20mm,

注射压力75MPa

锁模力F=250KN，

拉杆内间距d=235mm,

开模行程s=160mm,

模具最大厚度d=180mm,

模具最小厚度d=60mm,

喷嘴球半径d=SR12.

3.1.2.型腔数目的确定

（1）m1浇注系统凝量的计算

该注射模采用点浇口

d=0.5～1.5mm，L=0.5～2mm，α=6°～15°，β=60°～90°，

V小圆柱=4.71mm³

V圆台=43.75mm³

V浇=2×V圆台+V小圆柱=2×43.75+4.71=92.1mm³

（2）按注射机最大注射量确定型腔数量n得：

n≤（Kmp-m1）/m（3.1）

n≤（0.8×22-0.092）/2.358≤7

其中n是型腔数目，K是注射机的最大注射量的利用系数，取0.8，m是注射机的最大注射量（cm），m1是浇注系统的塑料的质量体积。

根据对塑件的精度要求及型腔的排布，n=4

3.1.3.最大注射量的校核

nm+m1≤kmp（3.2）

4×2.358+0.092=9.5〈17.5

式中mp是注射机充许的最大注射量（g或cm³）。

满足nm1+m2≤80%mp，所以能保证注射模内所需熔体总量在注射机的最大注射范围内。

3.1.4.锁模力的校核

当高压的塑料熔体充满模具型腔时，会产生使模具分型面涨开的力，这个力的大小等于塑件和浇注系统在分型面上的投影面积之和乘以型腔的压力，它应小于注射机的额定锁模力Fp，才能保证注射时不发生溢料现象即：

Fz=p（nA+A1）

（其中Fz为熔融塑料在分型面上的涨开力，N）

A=πr²=3.14×13×13=530.66

A1=πr1²=3.14×1.5×1.5=7.07

Fz=（10～15）×（4×A+7.07）=21297～31945.5N

Fz

其中A是塑件在分型面上的投影面积，A1是浇注系统在分型面上的投影面积。

P是塑料熔体对型腔的成型压力，其大小一般约为注射机的80%左右。

由上式可得它也是符合要求。

3.1.5.注射压力的校核

PE塑料是综合力学性较好的塑料，粘度不高，精度要求也比较低，根据《塑料模具技术手册》，它所需的压力一般选80～100Mpa即可。

经查得此注射机的注射压力为75Mpa,所以由此可得它的压力也是足够的。

喷嘴尺寸的查表得它的球面半径为SR12,则R2=SR+0.5-1，这样有利于主流道的凝料脱出。

3.1.6.开模行程的校核

注射机的开模行程是有限制的，塑件从模具中取出时所需的开模距离必须小于注射机的最大开模距离，否则塑件无法从模具中取出。

开模行程可按下式校核：

S≥H1+H2+（5～10）+a1+a2（3.4）

=28+30+10+15+35=118〈160mm

所以也是符合的。

由上述数据可以确定，选择XS-ZS-22型注射机，是合适的。

选择好的注射机是得到高质量塑件的重要前提，因此这个步骤是必不可少的。

3.2分型面的设计

打开模具取出塑件或浇注系统的凝料的面，称之为分型面。

分型面是决定模具结构形式的一个重要因素，它的设计受到塑件的形状、壁厚、和外观、尺寸精度、及模具型腔的数目等诸多因素的影响。

3.2.1.型腔的布局

由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，因而型腔的排布在设计中加以综合考虑。

由于是一模四腔，应该使型腔的每一处都有足够的压力，同时保证塑件充满型腔每一处，所以，采用短形对称布置。

图3-1型腔排布图

3.2.2.分型面设计

该模具采用的是全开分型面，其分型面的设计原则满足了以下几项原则：

（1）有利于塑件的顺利脱模。

（2）应保证塑件的质量要求。

（3）便于模具的加工制造。

（4）应保证塑件的精度要求。

（5）有利于排气效果。

该模具的成型面的设计可以见装配图，它基本符合上述要求。

3.3浇注系统与排溢系统的设计

浇注系统是指模具中由注射机喷嘴到型腔之间的进料通道。

3.3.1.浇注系统的设计

经分析计算，此塑件采用普通流道系统，由主流道、分流道、浇口、冷料穴组成。

其结构图如下图所示：

图3-2浇注系统示意图

浇注系统是将来自注塑机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输教送到型腔，同时使型腔的气体能及时顺利排出，在塑件熔体填充凝固的过程中，将注塑压力有效地传递到型腔的各个部位，以获得形状完整、内外质量优良的塑件。

浇注系统的设计的一般原则：

（1）了解塑件的成型性能。

（2）尽量避免或减少产生熔接痕。

（3）有利于型腔中的气体排出。

（4）防止型芯的变形和嵌件的位移。

（5）尽量采用较短的流程充满型腔。

（6）流动距离比和流动面积比的校核。

3.3.2.主流道的设计

主流道是指浇注系统中从注塑机喷嘴与模具接触处开始到分流道为止的塑件熔体的流通通道，是熔体最先流经模具的部分，它的形状与尺寸对塑料熔体的流动速度和充模时间有较大的影响。

在注塑机上，主流道垂直分型面。

为了使凝料从其中顺利推出，需设计成圆锥形，锥角为4°，表面粗糙度Ra≤0.8,主流道部分在成型过程中，其小端入口处与注塑机及一定温度、压力的塑料熔体要冷热交替反复接触，属易损件，对材料的要求较高，因而模具的主流道部分常设计成可拆，采用碳素工具钢即T8A，淬火到53～57HRC。

3.3.3.分流道的设计

分流道是指主流道末端与浇口之间的通道。

此副模具采用圆形的截面形状对于壁厚为0.8mm,质量在20g以下的塑件，分流道的内表面粗糙度Ra要求比较高，一般取1.6um左右。

分流道在分型面上的布置的形式，它必须遵循以下两方面的原则，即一方面排列紧凑，缩小模具板面的尺寸，一方面流程尽量短，锁模力力求平衡，该模具采用平衡式的分流道。

分流道的布置，分流道的布置也根据型腔的位置而定，型腔位置确定要考虑模具在分型面上力的平衡问题，它的要求是反作用力，以及锁模力就作用于主流道中心。

3.3.4.浇口的设计

浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道。

它是整个浇注系统的关键的部位。

其形状、大小及位置应根据塑件大小、形状、壁厚、成型材料及塑件技术要求等进行而确定。

该塑件采用的是点浇口，它一方面通过截面积的突然变化，使分流道输送来的塑料熔体的流速产生加速度，提高剪切速率和剪切热，使其顺利充满型腔。

另一方面改善塑料熔体进入型腔的流动特性，可控制填充时间、冷却时间及塑件表面质量，同时还起着封闭型腔防止塑料熔体倒流，并便于浇口凝料与塑件分开的作用。

3.3.5.浇口的位置的确定

设计中，浇口的位置及尺寸的要求是比较严格的，初步试模，必要时还需要修改。

因此浇口的位置的开设，对成型性能及成型质量的影响是很大的。

一般在选择浇口位置时，需要根据塑件的结构工艺及特征，成型质量和技术要求，综合分析。

一般要满足以下原则：

（1）考虑分子定向的影响。

（2）减少熔接痕提高熔接强度。

（3）浇口应开设在塑件壁厚处。

（4）避免熔体破裂现象引起塑件的缺陷。

（5）尽量缩短流动距离。

经过仔细的考虑，该塑件是均匀壁厚件，又为了不影响塑件的外观，该塑件采用点浇口，它能保证塑料迅速而且均匀充满型腔。

3.3.6.浇注系统的平衡

该塑件是属于小型塑件，采用一模多腔，这样有利于提高生产效率。

但是在设计时是否能同时达到充满型腔的目的。

这就要对浇注系统的平衡。

若浇口平衡则可以得到良好的物理和较精度尺寸的塑件。

分流道的布置分平衡式和非平衡式。

平衡式是指从主流道到各分流道，其长度、截面形状和尺寸均对应相等。

非平衡式即上述的参数不相等。

浇口的平衡的经验公式如下：

BGV=Ag/（Lr）½Lg（3.5）

　Ag浇口的截面面积。

　Lr从主流道中心至浇口的流动通道的长度。

　Lg浇口的长度。

此副模具是采用平衡式的，其上面的数据是一样的。

所以浇口是平衡的。

分流的平衡的计算：

l1/l2=d1/d2=Q1/Q2

=130/130=10/10

=1

由于采用是一模四腔的，且采取的是平衡式的浇口，所以分流道的长度、和分流道的截面积尺寸也是一样的。

上式的式子它没有考虑到分流道转弯部分阻力的影响，以及模具湿度不均匀的影响。

L1、L2是流道1和2的长度.

D1,d2是流道1和2的直径。

Q1，Q2别是塑料熔体在流道1和2的流量。

浇注系统的设计后，还要对浇口平衡进行试模。

其步骤如下：

（1）首先将各浇口的长度和厚度加工成对应相等的尺寸。

（2）试模后检查每个型腔的塑件的质量。

（3）将后充满的型腔的浇口的宽度略为修大一点，尽可能不改变浇口厚度，因为浇口厚度不一，则浇口冷凝封固时间也就不一样。

（4）用同样的工艺条件重复上述步骤直到满意为止。

3.3.7.排溢系统的设计

此处省去NNNNN需要更多更完整的图纸和说明书请联系秋3053703061