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1、模具设计与制造论文0701500255周靖力饮料瓶瓶盖注射模设计一、塑件的工艺性分析1.明确塑件设计要求塑件材料种类：PE聚乙烯。聚乙烯塑料的产量为塑料工业之冠，其中以高压聚乙 烯的产量最大。聚乙烯树脂为无毒、无味，呈白色，柔软、半透明的大理石状粒 料，密度为0.91-0.96g/cm3为结晶型塑料。聚乙烯按聚合时所采用压力的不同， 可分为高压、中压和低压聚乙烯。高压聚乙烯的分子结构不是单纯的线型，而是带有许多支链的树枝状分子。因此 它的结晶度不高，密度较低，相对分子质量较小，常称为低密度聚乙烯。它的耐 热性、硬度、机械强度等都较低。但是它的介电性能好，具有较好的柔软性、耐 冲击性及通明性，成
2、形加工性能也较好。中、低压聚乙烯的分子结构是支链很少 的线型分子，其相对分子质量、结晶度较高，密度大相对分子质量大，常称为高 密度聚乙烯。它的耐热性、硬度、机械强度等都较高，但柔软性、耐冲击性及透 明性、成形加工性能都较差。聚乙烯的吸水性极小、且介电性能与温度、湿度无关。因此，聚乙烯是最理模具设计与制造论文0701500255周靖力想的高频电绝缘材料，在介电性能上只有聚苯乙烯、聚异乙烯及聚四氟乙稀可与 之相比。主要用途：低聚压乙稀可用于制造塑料管、塑料板、塑料绳以及承载不高的零 件，如齿轮、轴承等；中压聚乙烯最适宜的成形方法有高速吹塑成形，可制造瓶 类、包装用的薄膜以及各种注射成形制品和旋转成
3、形制品，也可用在电线电缆上 面；高压聚乙烯常用于制作塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和 电缆外皮等。成形特点：成形收缩率范围及收缩值大，方向性明显，容易变形、翘曲。应控制 模温，保持冷却均匀、稳定；流动性好且对压力变化敏感；宜用高压注射，料温 均匀，填充速度快，保压充分；冷却速度慢，因此必须充分冷却，模具应该设有 冷却系统；质软易脱模，塑件有浅的侧凹槽时可强行脱模。塑件结构形状：该塑件结构为圆形。瓶盖下部有一防伪圈与瓶盖主体通过1mm的小圆柱相连，瓶盖内部有螺呀为半圆形的螺纹及高为4mm截面直径为1mm的防伪圈与瓶子内径严密配合，而高为 1mm,截面直径1mm的防伪圈与瓶子外径 严
4、密配合防止漏水。塑件设计应本着在保证使用性能，物理性能，力学性能和耐 摩擦性能，同时还应力求结构简单、壁厚均匀、成型方便。在设计塑件时，还要 考虑其模具的总体结构，使模具型腔易于制造，模具脱模和推出机构简单。塑件 形状有利于模具分型、排气、补缩和冷却。此外，在塑件成型以后尽量不再进行 机械加工。模具设计与制造论文0701500255周靖力塑件尺寸精度：塑件的总体尺寸主要取决于塑料品种的流动性。在一定的设备和 工艺条件下，流动性较好的塑料可以成型较大尺寸的塑件；反之，成型出的塑件 较小。本课题的塑件及所用材料为 PE聚乙烯，它有很好的机械特性，流动性； 其光泽性好，外观漂亮，由于收缩率较小，制件
5、细小部位的清晰度好，达到设计 的要求。一般来讲，为了降低模具的加工难度和模具制造成本。在满足塑件使用 要求大前提下应尽量把塑件尺寸精度设计低一些。另外，塑件尺寸精度还与塑料 品种有关，根据各种塑料收缩率的不同，又将塑料的公差等级分为高精度、一般 精度、低精度三种。依据教材查塑料模具设计与制造表2- 18取其一般精度为6级。塑件表面粗糙度：依据教材查塑料模具设计与制造表2-20塑件外表面要求粗糙度较低，表面光滑(0.1-0.4um)，内表面要求低点(0.8-1.6um)。2 明确 塑件生产批量在大批量生产时，应在保证塑件质量前提下，尽量采用一模多腔或高速自动模具设计与制造论文0701500255
6、周靖力化生产，以缩短生产周期，提高生产效率。因此应对模具的顶出机构，塑件和流 道凝料的自动脱模机构提出更严格的要求。二、设计计算内容及步骤1.塑件设计(1) 塑件的材料：按制品的用途，需要耐高温，无毒，抗蠕变性能。根据塑料模设计手册选取 塑件的材料为：聚乙烯(PE)。表1-4查得PE材料的各种性能如下：注射机类型：螺杆式密度：0.940.96gcm3计算收缩率：1.53.6%预热：12h料筒温度：后段140160中段一前段170200喷嘴温度：一模具温度：60700c注射压力：60100MPA成形时间：注射时间1560高压时间03冷却时间1560总周期40130模具设计与制造论文0701500
7、255周靖力螺杆转速：一(2) 外观要求：表面要求光滑，不能变形。(3) 壁厚及制件体积计算：取壁厚为：5mm体积：V1 = 3.14 H2X30+3.14 23X12)=186.1cm3 22V2 = 3.14 18X12+3.14 3725=119.67 cm3V = V1-V2 = 66.42 cm3 224)脱模斜度 由于材料收缩率较大， 选脱模作斜度为：23成型工艺设计(1) 合模，加料，加热，塑化，挤压；(2) 注射，保压，冷却，固化，定型；(3) 螺杆嵌塑，脱模顶出。4.模具结构设计(1) 成型零部件 型腔是直接成型塑件的部分，它由凸模、凹模、推杆等构成。(2) 浇注系统 由于塑
8、件较大，所以要采用两个浇口，所以设计了流道。模具设计与制造论文0701500255周靖力(3) 导向部分确保动模和定模合模时准确对中而设导向零件。(4) 推出机构 在开模过程中，将塑件和浇注系统凝料从模具中推出的装置。(5) 排气系统 为了在注塑过程中将型腔内原有的空气排出，在分型面处开设排 气槽。(6) 模温调节系统 为了满足注塑工艺对模具温度的要求，模具设有冷却或加热 系统。三、模具设计的有关计算1 模具结构设计计算型腔结构由定模板、定模镶件二大部分组成，定模板构成塑件侧壁，型芯成形塑 件顶部，而且提高模具的使用寿命。型芯有四个。型芯于推件板采用间隙配合， 以保证配合紧密，防止塑件产生飞边
9、。另外，配合还可以减少推板在推件块运动 时与型芯之间的磨损。型腔开有冷却流道。导柱有带头导柱和肩导柱。前者结构简单，加工方便，用于简单模具，小批量生 产，一般不需要用导套，生产批量大时，也可在模具中设置导套。导向孔磨损 后，只需要更改导柱即可。后者结构复杂，用于精度要求较高，生产批量较大的 模具。导柱与导套配合，导套固定直径与导柱固定直径相等。2成型零件的工作尺寸计算(1) 型腔的长、宽尺寸计算塑件的收缩率n为： = 2.25%，模具制造公差取的制品公32.24差。LM=(1+15%) X84 0.5 %.720 0模具设计与制造论文0701500255周靖力7=1.15 84 0.360=9
10、6.2400.240.24 mm式中：L1型腔的L1方向公称尺寸L1d 制品L1方向最大尺寸L1g制品L1方向公称尺寸n 攵缩率 9品的设计公差Z模具制造公差。.16 LM=(1+15%) 46- 0.5 x 0.48 0 00.16 = (52.9-0.24)00.16=52.660mm式中：L2 型腔的L2方向公称尺寸Im =0nnn=(1.15 74+0.32) 0nnri0 =85*42 071mm lm=(1+15%) x 36+0.5 0.42 0 nm=(41.4+0.21) 00140=41,61 0J4mm(2) 型腔的深度尺寸计算.21HM = (1+15%) 42.64
11、0.5 0.640 0模具设计与制造论文0701500255周靖力8.21 = (1.15 42.64-0.32)0 0.21 = 48.7200mm式中：Hx-型腔深度公称尺寸，Hd -制品高度最大尺寸, 寸。.17 HM = (1+15%) 30.5-0.5 00.17 = 35.075 - 0.250.17 = 34.8300mm(3) 型芯的长、宽尺寸计算(1+15%) 74+0.5 X0.64Hg 制品高度公称尺hm= (1+15%) 12+0.5 0.320OJlmm式中：l1i11方向最小尺寸hm= (1+15%) 25+ 0.5 %.500.17=28.75+0.2500.17
12、=29.0000.17mm(4) 中心距尺寸CM = (1+U.15jxl2005371刑？0.053=n0.053mm式中：hx 型心高度公称尺寸hi 制品深度最小尺寸 hg制品深度公称尺寸。模具设计与制造论文0701500255周靖力(5) 型腔侧壁和底板厚度的计算对凹模的侧壁和底板的厚度作精确的力学计算是相当困难，一般在工程 设计上常采用经验公式来近似计算凹模的侧壁和底板的厚度。phl4S L15L.430 38S 1J5 3 =45t20mm52J 10 0.005 3型腔及模板的刚度及强度计算(1) 凹模型腔的强度cph1b h()3E lylb:凹模侧壁的理论宽度h:凹模型腔的深度
13、p:凹模型腔内的熔体压力；y:凹模长边侧壁的允许弹性变形量 已知：P=130Mpa ;EdlOSMpa; 11-4,2cm yl 0.005cmh/11 = 42/200=0.21 得：c=0.2112/11 = 200/200=1 得：将以上各数值代入式(5-1)得：模具设计与制造论文0701500255周靖力0.2 130 42 b=42=42,555 210 1 0.005(2) 支撑板强度的计算支撑板厚度13p =130Mpa; 11174cm;1212cmB LI 24cm: L 14cmE 2.1 q（）5MlJa:y = （U）05 cmJ d代入上式，得H = 5 cm4.浇注
14、系统设计计算浇注系统是指塑料熔体从注射机喷嘴射出后达到型腔之前在模具内流经的通道。 浇注系统分为普通浇注系统和热流道浇注系统两大类。浇注系统的设计是注射模 具设计的一个很重要的环节，它对获得优良性能和理想外观的塑料制件以及最佳 的成型效率有直接影响，是模具设计工作者十分重视的技术问题。（1）浇注系统的作用普通流道浇注系统从总体来看，其作用可概述如下：1）将来自注射机喷嘴的塑料熔体均匀而平稳地输送到型腔，同时使型腔内的气 体能及时顺利的排出。2在塑料熔体填充及凝固的过程中，将注射压力有效地传递到型腔的各个部 位，以获得形状完整内外在质量优良的塑件制件。（2）浇注系统设计原则浇注系统设计是否合理不
15、仅对塑件性能、结构、尺寸、内外在质量等影响很大， 而且还与塑件所用塑料的利用率、成型生产率等相关，因此浇注系统设计是模具设计与制造论文0701500255周靖力模具设计的重要环节。对浇注系统进行设计时，一般应遵循如下基本原则：1） 了解塑料的成型性能和塑料熔体的流动性固体颗粒状或粉状的塑料经过加 热，在注射成型时已熔融状态（粘流态），因此对塑料熔体的流动特性如温度、 粘度、剪切速率及型腔内的压力周期等进行分析，就显得十分重要。因此，设计 浇注系统应适应于所用塑料的成型特性要求，以保证塑料制件的质量。2）浇注系统设计应有利于很好的排气浇注系统应顺利地引导塑料熔体充满型腔 的各个角落，使型腔能浇注系统中的气体有序地排出，以保证填充过程中不产生 紊流或涡流，也不会导致因气体积而引起
