輸液瓶橡膠蓋注射模具設計

1、輸液瓶橡膠蓋注射模具設計.輸液瓶橡膠蓋注射模具設計.29/29輸液瓶橡膠蓋注射模具設計.中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書前言1.1概括輸液瓶蓋因為使用的需要，都采納橡膠制成，能夠保證玻璃瓶內液體藥品的密封。當前市場上輸液瓶橡膠塞都是用丁基橡膠，特別是鹵化丁基橡膠。丁基橡膠(異丁烯異戊二烯共聚物，即2-甲基-1-丙烯與2-甲基-1，3-丁二烯共聚物)是使用三氯化鋁作催化劑將異丁烯與1%-3%的異戊二烯在-100下共聚制備的1。溴化丁基橡膠除了保持了丁基橡膠原有的低透氣性，高衰減性，耐老化性，耐天侯性，耐臭氧性及耐化學藥品性等特征外，還增加了一般丁基橡膠所不具備的以下特征2：(1)硫化速度快；(2

2、)與天然像膠，丁苯橡膠的相容性能好；(3)與天然橡膠，丁苯橡膠的粘接性能提升；(4)可獨自用氧化鋅硫化，硫化方式多樣化；(5)有較好的耐熱性。3丁基橡膠是生產引用瓶塞的理想資料。醫(yī)用膠塞丁基化是國內HIIR的第二大需求市場，為保證醫(yī)藥安全，國家醫(yī)藥主管部門規(guī)定國內所有藥用膠塞一律停止使用一般天然橡膠瓶塞。醫(yī)用膠塞生產廠商正在擴大丁基橡膠瓶塞生產能力，主假如用鹵化丁基橡膠，以適應國內需要。溴化丁基橡膠因為硫化速度快、硫化效率高、硫化程度高、硫化劑用量少、可實現無硫無鋅硫化等特色，從而給予了溴化丁基橡膠瓶塞優(yōu)秀的物理性能和化學性能，使其擁有優(yōu)秀的吸濕性，在冷凍干燥制品中應用較好。對于低分子量的凝血

3、酶克制溶液，用溴化丁基橡膠膠塞其穩(wěn)固性明顯提升；同時其化學指標可控制在一個較好的范圍內，從而有力保證了與氨基酸、血液制品等大輸液產品的相容性。歐美國家的丁基膠塞廠家多半采納溴化丁基橡膠，當前我國也有一些企業(yè)所有使用溴化丁基橡膠生產膠塞。當前國內較大的生產線有10多條，總生產能力達100億只以上4。第1頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書合成丁基橡膠和鹵化丁基橡膠的工藝路線當前有低溫淤漿工藝和溶液法工藝。低溫淤漿工藝是最早開發(fā)的合成丁基橡膠的工藝，一般是以氯甲烷作聚合介質，三氯化鋁作引起劑，反響溫度控制在-100-90。溶液法工藝是以烷烴為溶劑，在鹵代烷基鋁的催化下，與-90-50，異丁烯

4、與共軛雙烯共聚合成丁基橡膠5。1.3輸液瓶橡膠蓋的成型模具采納注射成型模具是指安裝在橡膠注射機熱板上，由注射機將已經在注射機筒內塑化、預熱湊近硫化溫度的膠料，經過注射劑注射嘴和模具的澆注系統(tǒng)注入型腔硫化橡膠制品的模具。從結構上講，橡膠注射成型模具更湊近塑料注射成型模具，同一制品的注射成型模具結構比壓制成型模具和壓鑄成型模具結構要復雜得多，因此造價也要高很多。可是注射模具成型生產效率高，產質量量穩(wěn)固，自動化程度高，所以注射成型模具一般只用于批量生產，在大量量生產中優(yōu)勢更明顯6。注射模具結構式是由注射機的形式和橡膠制品形狀及結構等要素決定的。一般由動模和定模兩部分構成。定模安裝在注射機的固定熱板上

5、，與注射機噴嘴相接，動模安裝在注射機的活動熱板上。動定模合模后形成型腔和澆注系統(tǒng)。橡膠注射模具的結構主要包含澆注系統(tǒng)、型腔部分、余膠和排氣部分、合模導向機構、產品定出機構、模具與注射機的安裝六部分7。澆注系統(tǒng)為橡膠由注射機噴嘴到模具型腔之間的通道，一般由主流道、分流道、澆口和冷料井四部分構成。多腔模具和一部分單腔模具的澆注系統(tǒng)四部分都有，有的橡膠產品的單腔模具則只有主流道和型腔。型腔是成型橡膠制品的部分，其復雜程度由橡膠制品自己決定，一般由兩塊或兩塊以上的模塊構成。橡膠注射模具在分型面處開設余膠槽，一般產品不需特地開設排氣槽，余膠槽和分型面自己就能滿足排氣要求。對于有些產品可在試模后在料流尾端

6、增補加工排氣槽。合模導向機構是為保證模具各模板之間的正確對中定位而設計的，簡單的模第2頁共29頁9。8。中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書具包含導向銷、定位孔兩部分，復雜的模具則增加有銷套等部件。橡膠擁有很高的彈性，大部分制質量地柔嫩。所以，多半橡膠注射成型的制品不需要頂出裝置?？墒菍τ谝恍в薪饘俟羌艿闹破泛陀捕容^高的橡膠制品，還有一部分多腔模具，為實現產品的一次拿出都需要有特地的頂出機構。其余還包含一些需要活動模芯結構的產品模具與注射機上、下熱板的安裝方式依據注射機的詳細狀況設計1.4輸液瓶橡膠蓋注射成型工藝設施以及國內外最新技術橡膠因為自己粘度高、易焦燒的特征，使得它從模壓成型到注射成型經

7、歷了一段漫長的時間，到當前為止，橡膠注射成型已經歷了3個階段：柱塞式注射、螺桿來去式注射和螺桿-柱塞式注射10。柱塞式注射成型機注射成型方法是：將膠料從喂料口喂入料筒后由料筒外部的加熱器對膠料進行加熱、塑化，使膠料達到易于注射而又不會焦燒的溫度為止。最后由柱塞將已塑化膠料高壓注入模具中。螺桿式注射成型機注射成型方法是：膠料從喂料口進入擠出機后，在螺桿的旋轉作用下遇到激烈的剪切。膠溫很快高升，當膠料沿螺桿挪動到螺桿前端時，已獲取充分而均勻的塑化，螺桿一邊旋轉一邊向后挪動。當螺桿前端齊聚的膠料達到所需要的注射量時，軸向動力機構以強盛的推力推進螺桿向前挪動，從而將膠料注入模腔。螺桿-柱塞式注射成型機

8、注射成型工藝過程為：第一將冷膠料喂入螺桿塑化系統(tǒng)，膠料經螺桿塑化后，擠入到柱塞注射系統(tǒng)中。最后由柱塞將膠料注射到模腔中，為了使膠料依據必定的次序流動，在螺桿擠出機的端部安裝一個止逆閥。膠料塑化后經過止逆閥進入注射系統(tǒng)中并將柱塞頂起，這時膠料不會從噴嘴出去，因為噴嘴通道狹小，阻力大。當柱塞將膠料以高壓從噴嘴注入模腔時，因為止逆閥的作用，膠料不會倒流進入擠出機中11。注射成型是一種設定硫化溫度后,把已塑化預熱過的混煉膠迅速注入模具內,在短時間內使橡膠制品成型的硫化方法12。注射成型的成型周期短，成型制品質量可由幾克到幾十千克，能一次成型外形復雜、尺寸精準的模塑品。成型方法適應性強，生產效率高。最近

9、幾年來在很多橡膠加工方法中,經過注射成型制造各樣制品正在不停增加,制質量量一致性好13。第3頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書跟著橡膠注射成型工藝的發(fā)展，人們在提升制品精度、節(jié)儉原資料、降低能耗、減少制品缺點等方面進行了大亮研究，從而使橡膠注射成型工藝獲取了很大的發(fā)展14。最新技術有以下幾種：抽真空注射成型工藝、冷流道注射成型工藝、氣體協(xié)助注射成型工藝15。注射硫化溫度一般在170200之間。在高溫、高壓、高剪切力下膠料的門尼粘度低、流動性好，膠料鉆縫現象嚴重。所以對注射模具加工精度、配合空隙等要求很高，特別是模具的水平平行度、鑲件與板面的配合空隙、模具分型16.面的表面粗拙度都要求高

10、于一般模具l-2級。1.5輸液瓶橡膠蓋模具設計小結國內外對于橡膠成型更多采納了壓制成型。而因為輸液瓶蓋用量大，并且結構簡單，更偏向于大量量生產，所以輸液瓶的橡膠蓋多采納了注射成型。輸液瓶橡膠蓋結構和大小原由，更為適合于螺桿-柱塞式注射成型機，能夠調高制品精度，節(jié)儉原料，降低能耗等。第4頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書模具結構設計2.1橡膠件的資料選擇和塑件圖橡膠件資料選擇橡膠件使用溴化丁基橡膠，詳細編號是燕化企業(yè)的IIR-1751。其詳細參數是：表2.1不飽和度數均相對分子量Mn重均相對分子量MwMn/Mw硬度（邵氏A）300%定伸強度拉斷伸長率拉伸強度扯破強度永久變形滯后損失彈性密

11、度門尼粘度ML（1+8）125溴化橡膠資料參數1.68%2366004984002.11607.78MPa582%17.48MPa42.35KN/m28%21.9%7%1.12g/cm351.0橡膠件圖橡膠件是輸液瓶瓶塞結構見圖1。第5頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.12.2模具結構的確定模具結構形式和腔數確立丁基橡膠的瓶塞擁有注射成型條件，并且能夠大量量生產，所以模具結構形式為注射成型。瓶塞批量大、規(guī)格小、形狀簡單和精度偏低的制品，為了提升生產效率、降低成本，在設施加工條件同意的狀況下，應采納多孔結構，直徑約為20mm左右的制品能夠采納6個型腔數。型腔的部署如圖2所示，均勻分

12、布。第6頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.2分型面的確定因為制件很簡單，能夠很明顯確立分型面，在冠部和塞緊部分分界的平面。2.3縮短率的確定經過查表取丁基橡膠的常用均勻縮短率為1.6%。2.4注射機選擇和校核注射機的選擇計算橡膠件的體積：V=63.33.14(18.8)25.53.14(13.2)26.63.14(8)24209103cm3222由此能夠選擇橡膠注射機的型號為XZL-系列角型（C型）橡膠注射成型機。這類型號注射機合用于高精度中小型橡膠制品的注射硫化成型。其主要技術參數如表2.2。第7頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書表2.2XZL-系列角型（C型）橡膠注射

13、機參數工作界面尺寸400mm400mm原料模具最小厚度50mm模具定位圈尺寸100mm最大合模行程350mm注射容量160cm2裝機容量16.5KW冷卻水容量20L/min注射機的校核注射量的校核VaV1V2Va總注射膠料體積；V1成型所有膠料部件的體積；V3澆注系統(tǒng)的膠料體積所以Va4.2091014.209cm3可知小于注射機的理論注射容量的80%。開模行程的校核H1H2HjH1開模距離，mm；H2拿出或頂出產品所需空間，mm；Hj注射機最大開模行程，mm。第8頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書12(124)20350所以開模行程符合要求。噴嘴尺寸和定位圈要求由注射機的參數能夠獲取

14、，噴嘴尺寸為半徑16mm，定位圈尺寸為半徑100mm。所以定位圈的尺寸如圖3所示。圖2.3定位圈使用45號鋼制成，熱辦理達到HRC5055。2.5澆注系統(tǒng)從注射機的噴嘴到制品澆口的通道稱作澆注系統(tǒng)，包含主澆道、分澆道、澆口和冷料井四個部分。主澆道設計主流道的錐度選擇5，澆道內壁的表面粗拙度為0.8。可知注射機主噴嘴是球面的，半徑為16mm，所以主澆道始端的球面半徑選擇大于噴嘴直徑，定為第9頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書20mm。主澆道小端直徑取3.5mm。主流道襯套與模板之間的配合應當是不可以相對挪動的，所以采納H7/n6的配合。主流道襯套的形狀和尺寸如圖2.5所示。圖2.4主流道

15、襯套采納T8A，熱辦理HRC5357。分澆道分澆道在動模上的分型面上，選擇U形分澆道斷面，如圖2.5所示。第10頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.5分澆道的分布形式采納均衡式，如圖2.2所示。冷料井冷料井設計在主澆道對面的動模板上，形狀為倒錐形，如圖2.6所示。圖2.6澆口設計考慮到橡膠之間的形狀、模具結構以及型腔分布，采納側澆口。形狀如圖2.7所示。第11頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.72.6成型部件的結構設計成型部件主要包含型芯、型腔。型腔結果后設計因為制品簡單，所以型腔設計為整體式，直接在模板上加工而成。見圖2.8。圖2.8第12頁共29頁中北大學2012

16、屆畢業(yè)設計說明書型腔部分詳圖以下：圖2.9圖2.10尺寸計算：計算公式為CD模D制100%（2-1）D制模=D制（2-2）D1+C)第13頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書由前面的內容可知縮短率C為1.6%。L18(10.016)8.100.058mmL28(10.016)8.10.029mmH14(10.016)4.100.048mmH20.3(10.016)0.300.04mmH30.3(10.016)0.300.04mm定模板使用45號鋼，熱辦理HRC3035。型芯的結構設計因為推出的需要選擇推管推出機構，所以型芯采納鑲入式。因為型芯是一個管狀結構，所以直接設計成長桿狀，下端固定

17、在墊塊后邊的型芯固定板上，外面套上推管，推管固定在推管固定板上。型芯結構圖以下：圖2.11型芯與推出管以及板之間的結構如圖2.12所示。第14頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.12有關計算：H8(10.016)8.100.058mmL10(10.016)10.200.07mm型芯與推管之間有相對滑動，但也要防范注射時產生溢料，所以型芯與推管之間的配合選擇H7/n6。型芯使用T8A制成，熱辦理HRC5055。2.7合模導向機構的設計為了防范模具裝置時方向搞錯而破壞模具，保證合模后的型腔形狀符合要求，不會偏移造成制品型腔錯位或許壁厚不均勻，同時合模時能隊正合模而不損壞模芯等，注射模具

18、各模之間一定有與其結構相適應的合模導向機構。第一導柱導套的地點選擇常用的等孔徑的四孔對稱方式。導柱和導套的形狀都采納有肩形式。所以導柱導套的詳細形狀分別見圖2.13和圖2.14。導柱導套在板上的裝置采納導套在定模板，導柱在動模板的方式。第15頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書圖2.13圖2.14導柱和導套之間的配合是能夠互相滑動的空隙配合，采納H8/f7，導柱與動第16頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書模板的配合是固定的，采納H7/k6，導柱與定模板的配合也是固定的，也采納H7/k6。導柱和導套的資料都采納T8A，熱辦理淬火，硬度HRC5055。2.8頂出機構和制品拿出的考慮因

19、為制品尺寸很小，并且截面是圓柱狀，所以把頂出機構設計為推管機構，推管與型芯和模板的裝置形式見圖2.12。推管的詳細形狀尺寸見圖2.15。圖2.15推管與動模板配合段能夠相對滑動，配合為H8/f8。推管固定在推管固定板上，資料采納T8A，熱辦理硬度HRC5055。2.9模架和其余板類部件的設計設計模架由定模底板、定模板、動模板、動模底板、墊塊、型芯固定板、型芯固定底板、推管固定板和推管固定底板構成。定模底板和型芯固定底板尺寸為570490mm2，推管固定板和推管固定底板的尺寸是300430mm2，墊塊有兩塊，尺寸為80430mm2，其余板尺寸都為510430mm2，所有板都使用45號鋼，熱辦理硬

20、度HRC3035。第17頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書定模底板詳細以下圖：圖2.16第18頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書動模板：圖2.17第19頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書動模底板：圖2.18墊塊：圖2.19第20頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書型芯固定板：圖2.20第21頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書型芯固定底板：圖2.21第22頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書推管固定板：圖2.22第23頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書推管固定底板：圖2.232.10其余部件的設計第一需要保證每次模具脫模后合模的時候能讓推管和推

21、管固定板回到固定的地點，所以需要復位桿，固定在推管固定板上，直接伸到分型面表面，如圖2.24所示。資料采納T8A，熱辦理硬度HRC5055。圖2.24第24頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書為了防范塵埃進入推管固定板與型芯固定板之間的空隙，防范造成的推管不能回到初始地點，在型芯固定板上設計上四個均勻分布的限位釘，如圖2.25所示。資料選擇T8A，熱辦理硬度HRC5055。圖2.25第25頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書模具裝置圖主視圖：圖3.1側視圖：圖3.2第26頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書俯視圖：圖3.3第27頁共29頁中北大學2012屆畢業(yè)設計說明書參照文

22、件：N.Harmsworth.丁基橡膠和鹵化丁基橡膠在非輪胎制品中的應用J.橡膠工業(yè)，1995,42：604607張雪琪，張杰.丁基橡膠基天性能研究J.石化技術，2005,12（2）：14劉洪.橡膠注射成型技術J.塑料工業(yè)，2011,39（z1）：104108張秀英.橡膠模具設計方法與實例.北京：化學工業(yè)第一版社，2004.327358虞福榮.橡膠模具適用手冊.第二版.北京：化學工業(yè)第一版社，2001.145鄭洪喜，毛智琛.橡膠注射模具的設計程序J.模具制造，2006,6（10）：7072趙鼎力，皇甫喜樂，李小銀等.大眼窗面罩罩體橡膠注射模設計J.模具工業(yè)，2010,36（2）：5658張惠敏.橡膠注射成型技術J.特種橡膠制品，2005,26（5）：3336黃娜斌，江波.橡膠注射成型技術及設施J.橡塑技術