塑料瓶蓋模具設(shè)計

1、1前  言1.1制品原材料的選擇及對材料的介紹制品為塑料瓶蓋，選擇LDPE材料低密度聚乙烯（LDPE）是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。LDPE是樹脂中的聚乙烯家族中最老的成員，二十世紀四十年代早期就作為電線包皮第一次商業(yè)生產(chǎn)。LDPE綜合了一些良好的性能：透明、化學(xué)惰性、密封能力好，易于成型加工。這決定了LDPE是當今高分子工業(yè)中最廣泛使用的材料之一。LDPE級別可以滿足大部分熱塑性成型加工技術(shù)的要求。包括：薄膜吹制、薄膜鑄制、擠壓貼膠、電線電纜貼膠、注射成型、吹塑成型。模塑。在聚乙烯樹脂家族的競爭中，吹塑成型與注射成型使用常規(guī)LDPE已經(jīng)相對穩(wěn)定。LDPE樹脂由于它的抗曲

2、撓性和加工特性而被用于模塑成型。樹脂熔融指數(shù)范圍為0.52.0克10分鐘，密度變化范圍 0.9180.922克立方厘米。LDPE模塑應(yīng)用于制作要求擠壓性能的醫(yī)用和日用消費瓶以及封密件。根據(jù)以上材料的性能特點及塑料瓶蓋的一般使用壽命及性能要求，我們完全可以選用LDPE作為模塑材料。常用注射工藝參數(shù)：LDPE、柱塞式、直角式噴嘴噴嘴溫度：前150-170中170-200后140-160模具溫度：30-45注射壓力：60-100MPa保壓時間：15-60S注射時間：0-5S冷卻時間：15-60S成型時間：40-140S材料性能介紹（1）聚乙烯是結(jié)晶材料，吸濕性小。（2）流動性能極好，溢邊值為0.02

3、mm左右，流動性能對壓力變化敏感。（3）容易發(fā)生熔融破裂，當與有機溶劑接觸時可發(fā)生開裂。（4）加熱時間過長則發(fā)生分解燒傷。（5）冷卻速度較慢，因此必須充分冷卻，宜設(shè)冷料穴，在模具設(shè)計的時候應(yīng)當設(shè)計冷卻系統(tǒng)。（6）聚乙烯材料的收縮率范圍較大，收縮值也大，方向性明顯，易變形，翹曲。結(jié)晶度及模具冷卻條件對收縮率影響大，應(yīng)控制模溫，保持冷卻均勻，穩(wěn)定。（7）宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應(yīng)快，保壓應(yīng)當充分。（8）不宜用直接澆口，易增大內(nèi)應(yīng)力，或產(chǎn)生收縮不均勻，方向性明顯增大比變形。應(yīng)當注意選擇進料口為止，防止產(chǎn)生縮孔，變形。（9）質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時可強行脫模。2確定分型面分開模具能取出塑

4、件的面，稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面，注射模只有一個分型面。分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的位置時，應(yīng)遵照以下原則（1）分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處（2）使塑件留在動模一邊，利于脫模（3）將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同心度（4）抽芯機構(gòu)要考慮抽芯距離（5）分型面作為主要排氣面時，分型面設(shè)于料流的末端。    一般在分型面凹模一側(cè)開設(shè)一條深 0.025 0.1mm 寬1.56 mm的排氣槽。亦可以利用頂桿，型腔，型芯鑲塊排氣。本設(shè)計的塑件無側(cè)抽芯，有螺紋但要求使用手動脫模

5、，簡單采用垂直于開模方向。分型面選擇在塑件投影面積最大處，所以選擇在瓶蓋的底部。3選用國產(chǎn)XSZ30型注射機確定型腔數(shù)。   國產(chǎn)注射機XSZ30 項目數(shù)據(jù)額定注射30螺桿（柱塞）直徑28注射壓力119注射行程130鎖模250KN最大成型面積90模板最大行程160模具最大厚度180模具最小厚度60噴嘴弧半徑12噴嘴直徑2動、定模板固定尺寸250x280塑件：V5.1³ ，分型方向投影S=7.74²則n=a/q=30/（5.1+x）5由P=kP。    F=0.1 P。A   A=31²n=A/S

6、=31/7.74=4.05 考主澆道、分澆道 n取3型腔數(shù)：=30/8=3.75    鎖模力：=80%/。=80%250MPa/100MPa=2取2個型腔校核開模距離：=1+2+510=22.5+15+510=47.5<160  合理4標準模架根據(jù)上述分析，計算以及型腔尺寸、位置，確定模架結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格采用A116016027Z2  GB/T1255.1-1990定模板厚度：A=32動模板厚度：B=25墊塊厚度：  C=50模具外形尺寸：200×200×1475校核5.1型腔校核 由于在確定型腔時，利用注射

7、機的額定注射量,開模力計算。所以不再進行校核。5.2開模行程校核=1+2+（510）=22.5+15+（510）=47.5<160  合格6分析澆口位置6.1澆口位置的要求： （1）外觀要求 (澆口痕跡, 熔接線) （2）產(chǎn)品功能要求 （3）模具加工要求 （4）產(chǎn)品的翹曲變形 （5）澆口容不容易去除 6.2對生產(chǎn)和功能的影響： 流長（Flow Length）決定射出壓力，鎖模力，以及產(chǎn)品填不填得滿 ，流長縮短可降低射出壓力及鎖模力澆口位置會影響保壓壓力 （1）保壓壓力大小 （2）保壓壓力是否平衡 （3）將澆口遠離產(chǎn)品未來受力位置以避免殘留應(yīng)力 （4）澆口位置必須考慮排氣，以避免

8、積風(fēng)發(fā)生不要將澆口放在產(chǎn)品較弱處或嵌入處，以避免偏位（Core Shaft） 6.3選擇澆口位置的技巧 （1）將澆口放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果如果保壓不足，較薄的區(qū)域會比較厚的區(qū)域更快凝固 （2）避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生 （3）可能的話，從產(chǎn)品中央進澆 （4）將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長的流長 （5）流長的大小會影響所需的射出壓力 （6）中央進澆使得各個方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮。在澆口設(shè)計時，要求其斷面尺寸為分流道的3%9%，澆口長度0525mm  根據(jù)分型面的確定，設(shè)計中采用邊緣澆口。邊緣澆口有矩形

9、或接近于矩形的斷面形狀，其優(yōu)點是澆便于機械加工，易保證加工的精度，而且試模的時候澆口的尺寸容易修改，使用于個種塑料品種其最大的特點是可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。對于中小型塑件邊緣澆口的典型尺寸為深0.52 mm,寬為1.55mm ，澆口的臺階長0.52.0mm,設(shè)計尺寸如圖7頂出因為采用手動脫模，所以設(shè)計如圖頂出方式為防止模與塑料脫落摔壞，采用頂出部分，在手動拔出，頂出14，余（防止成型芯脫落）14+12+15+（25-18）=488冷卻水系統(tǒng)熱塑性塑料熔體注入型腔后，釋放大量熱量而凝固。不同的塑料品種，需要模腔維持在某一適當溫度。模溫對塑件質(zhì)量的影響主要表現(xiàn)在如下六個方面。（

10、1）改善成型性  每一種塑料都有其適宜的成型模溫，在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適宜的模溫，則其成型性可得到改善。若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑料輪廓不清，甚至沖模不滿；莫文過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。（2）成型收縮率  利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定，能有效減少塑料成型收縮的波動，提高塑件的合格率。采用允許的低模溫，有利于減少塑件的成型收縮率，從而提高塑件的尺寸精度。并可縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。（3）塑件變形  模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導(dǎo)致塑件翹曲變形。尤以壁厚不均和形狀復(fù)雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回

11、路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。（4）尺寸穩(wěn)定性  對于結(jié)晶性塑料，使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進行，避免在存放和使用過程中尺寸發(fā)生變化；對于柔性塑料采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。（5）力學(xué)性能  適當?shù)哪?，可使塑件力學(xué)性能大為改善。例如，過低模溫會使塑件內(nèi)應(yīng)力增大，或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應(yīng)力開裂大大降低。（6）外觀質(zhì)量  適當提高模具溫度能有效地改善塑件外觀質(zhì)量。過低的模溫會使塑件輪廓不清，產(chǎn)生明顯的銀絲，云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。由于制品壁厚較薄，尺寸較小，確定水孔為8。9主流道、襯套及冷料井拉料桿設(shè)計主流

12、道是塑料熔體進入模具型腔時最先經(jīng)過的部位，它將注塑機噴嘴注出的塑料熔體導(dǎo)入分流道或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利地拉出來。主流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間。由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴反復(fù)接觸和碰撞，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆可更換的主流道襯套鑲?cè)攵０鍍?nèi)。主流道襯套通常由高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。主流道襯套又稱澆口套，主流道襯套應(yīng)設(shè)置在模具的對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴為同一軸線上。由于主流道要與高溫塑料熔體及注射機噴嘴反復(fù)接觸，所以在注射模中主流道部分常設(shè)計成可拆卸更換的主流道襯套。在臥式或立式

13、注射機上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。(流道盡量直，盡量短，減少彎曲，光潔度在Ra=1.60.8um之間). 考慮模具穴數(shù)，按模具型腔布局設(shè)計，盡量與模具中心線對稱主流道設(shè)計時，避免塑料直接沖擊小型芯或小鑲件，以免產(chǎn)生彎曲或折斷主流道先預(yù)留加工或修正余量，以便保證產(chǎn)品精度冷料井的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以用熔體流動的前鋒冷料，以防止熔體冷料進入型腔，影響塑件的尺寸精度，還可以在開模時能將主流道的凝料拉出或推出。冷料井一般設(shè)在主流道的末端，當分流道較長時，在分流道的末端有時也開設(shè)冷料井。冷料井的直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。根據(jù)推出機構(gòu)的選用，可選用冷

14、料井底部帶推料桿的冷料井即在冷料井底部有一根與冷料井圓孔成動配合的推桿，其中最常見的是帶Z型頭拉料鉤的推桿，又稱為拉料桿，其結(jié)構(gòu)如圖(b) 所示。由于拉料桿頭部的側(cè)凹將主流道凝料鉤住，分模時即可將凝料從主流道中拉出。拉料桿的根部固定在推出板上，在推出制件時，冷料也一同被推出，取產(chǎn)品時向拉料鉤的側(cè)向稍許移動，即可脫鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。主流道   尺寸如圖：噴嘴R=12，D=2   則=12+2=14   =（2°6°）=5°1=D+(0.51)=3    取5拉料

15、桿    合模后 L=（50-16）+（25-2）=5710分流道的設(shè)計多腔模中，分流道的排布：10.1平衡式和非平衡式：（1）平衡式：分流道的形狀尺寸一致。（2）非平衡式：a?？拷髁鞯罎部诔叽缭O(shè)計得大于遠離主流道的澆口尺寸。b。分流道不能太細長 太細長，溫度、壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以滿。c。修復(fù) 一般需要多次修復(fù)，調(diào)理達到平衡。d。適用范圍 即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同，制品出來的尺寸和性能有區(qū)別，對要求高的制品不宜采用。e。分流道長度 非平衡式分布，分流道長度短。f。分流道較長 可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料本設(shè)計用平衡式

16、，查資料：采用PE注射推薦分流道的直徑1.69.5mm，中小型模具型腔的圓形截面分流道的邊緣澆口深0.52mm,取5mm作為直徑的設(shè)計值，取1mm深度設(shè)計值。R取2.5mm.其他如圖： 11回程推桿L設(shè)計比拉料桿長3（保護作用）12導(dǎo)柱  導(dǎo)向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模內(nèi)其他零部件之間準確對合，起定位和定向作用。導(dǎo)柱機構(gòu)分為有導(dǎo)柱導(dǎo)向和錐面定位，這里我們選用導(dǎo)柱導(dǎo)向。導(dǎo)柱設(shè)計要點：（1）導(dǎo)柱的直徑視模 具大小而定，但必須具有足夠的抗彎強度，且表面要耐磨，芯部要堅韌。（2）導(dǎo)柱的長度 通常應(yīng)高出凸模端面6-8mm，以免在導(dǎo)柱未導(dǎo)正時凸模先進入型腔與其碰撞而損壞。（3）導(dǎo)柱的

17、端面形狀 導(dǎo)柱的端面常設(shè)計成錐型或半球形，便于導(dǎo)柱順利地進入導(dǎo)向孔。（4）導(dǎo)柱的配合精度 導(dǎo)柱和導(dǎo)向孔通常采用間隙配合，而與安裝孔采用過渡配合，配合部分粗糙度為R=0.8 UM。同時要注意，要采用適當?shù)墓潭ǚ绞椒乐箤?dǎo)柱從安裝孔中脫出，（5）導(dǎo)柱直徑尺寸 按模具模板外形尺寸而定所以導(dǎo)柱加長（68）保護凸模   L=25+22.5+6=53.513分流道的設(shè)計在多型腔模具中，塑料熔體必須通過設(shè)在模具分型面上的分流道注入各型腔。適用于主流道的基本規(guī)律同樣也適用于分流道的橫斷面。還有一個附加的因素必須考慮，分流道橫斷面也是其長度的函數(shù)，因為可以假設(shè)分流道中壓力損失的增大至少是與分流

18、道長度成正比的。而多半情況壓力損失將更大，因為其橫斷面由于沿流道壁塑料熔體的固化而減小，而且離主流道距離越遠，壓力損失則更大。另外主流道和分流道系統(tǒng)意味著損耗原料和白費了注射成型機的塑化量，所以分流道應(yīng)盡可能設(shè)計得短，橫斷面應(yīng)盡可能最小。分流道的長度是由模具的型腔數(shù)和各型腔的幾何排列決定的。在塑件生產(chǎn)中為了各塑件的質(zhì)量相差不大一般采用對稱的分澆道，保證澆道的長度短查：采用PE注射推薦分流道的直徑1.69.5mm，中小型模具型腔的圓形截面分流道的邊緣澆口深0.52mm,取5mm作為直徑的設(shè)計值，取1mm深度設(shè)計值。R取2.5mm.其他如圖：14型腔及型芯的尺寸設(shè)計由于塑件簡單，而且采用手動脫模，

19、綜合考慮把凸模做成可以裝卸的活動件。在脫模的時候直接的連塑件和凸模一起被頂出機構(gòu)頂出，再有人工手動卸下塑件，這樣生產(chǎn)較安全。在頂出的時候為了防止成型芯由于自重而摔壞塑件，設(shè)計時綜合考慮，在設(shè)計頂出機構(gòu)時，保證開模頂出成型芯被頂出，但不會自動的脫落，于工人手動取出。PE塑料瓶蓋采用一般精度制造即 MT5,收縮率1.53.5%，塑料制造公差等級                     

20、60;      MT6GB/T14486-1993對應(yīng) 模具制造公差等級                            IT11GB1800-791）型腔徑向尺寸：=½（1.5%+3.5%）=2.5%    （1）塑料尺寸31.4+0.52，m=IT11=0.16,r=0.074,w=0.087Lpcp=Lp-½=31.4-(0.52)×0.5=31.66LMcp=Lpcp(1-)=31.74LM=(LMcp-0.5m-0.5w-r)+m=31.94+0.16（2）塑料尺寸  28-0.48 ，m=IT11=0.13,r=0.058,w=0.08Lpcp=Lp-½=28-()×0.5=28.24LMcp=Lpcp(1-)=28.31LM=(LMcp-0.5m-0.5w-r)+m=28.14+0.13