瓶盖注塑模具设计

1、随着中国当前的经济形势的高速发展，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。  近年来，塑料模具的产量和水平发展十分迅速，高效率、自

2、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，在注塑机的螺杆或柱塞的推动下，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。  本次课程设计的主要任务是塑料圆盖注塑模具的设计，也就是设计一副注塑模具来生产圆盖塑件产品，以实现自动化提高产量。针对圆盖的具体结构，通过此次设计，使我对轮辐式浇口单分型面模具的设计有了较深刻的认识；同时，在设计过程中，通过查阅大量资料、手册、标准等，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、侧抽机构、模温调节系统）有了系统的认识，拓

3、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。 1.2 塑件成型工艺性分析 塑件分析塑件模型如图1-1所示（为计算需要仅标注几个重要尺寸本图见型中图）图1-1 塑料盖子塑件的结构及成型工艺性分析 结构分析：该塑件为瓶子罐盖子，其结构应尽可能的简单且维度和钢管应满足需要，塑件的顶部没有两个对称的孔，用于安装提手，内部有简单的螺纹，用于和罐子连接紧密。 线性工艺性分析： 1.精度等级：采用一班精度4级 2.脱模斜度：改塑件件壁厚1.5mm，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯pp ，其型腔脱横斜度为：2545.其型蕊脱横斜度为：2045.由于该塑件没有狭小部位，所以脱横斜度取1。1.

4、3 热塑型塑料（PP)能注射成型过程及工艺参数 注射成型工艺进程包括：成型前的准确、注射成型过程以及塑件的最后处理三个阶段。 成型前的准确 1 分析检验成型物料质量：根据塑料工艺性能要求，检验其性能各种指标，如含水量等，对于该塑件材料pp 查表8-6-1的聚丙烯pp吸水率<0.03%，允许水含量为0.05%0.20%，由于该塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理。 2 料筒的清洗在注射成型过程中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。 结构分析：该塑件为瓶子罐盖子，其结构应尽可能的简单且维度和钢管应满足需要，塑件的顶部没有两个对

5、称的孔，用于安装提手，内部有简单的螺纹，用于和罐子连接紧密。 线性工艺性分析： 1.精度等级：采用一班精度4级 （1） 脱模斜度：改塑件件壁厚1.5mm，其脱模斜度查表得到塑件材料为聚丙烯pp 其型腔脱横斜度为：2545.其型蕊脱横斜度为：2045.由于该塑件没有狭小部位，所以脱横斜度取1。 注射成型过程。注射成型工艺进程包括：成型前的准确、注射成型过程以及塑件的最后处理三个阶段。 （2） 成型前的准确 1 分析检验成型物料质量：根据塑料工艺性能要求，检验其性能各种指标，如含水量等，对于该塑件材料pp 查表8-6-1的聚丙烯pp吸水率<0.03%，允许水含量为0.05%0.20%，由于该

6、塑料不易吸水，故可以不进行干燥处理。 2 料筒的清洗在注射成型过程中，当改变产品、更换原料及颜色时均需清洗料筒。通常，柱塞式料筒可拆卸清洗，而螺杆式料筒可采用对空注射清洗。 （3） 注射过程。注射过程是塑料转变为塑件的主要阶段。它包括加料、塑化、注射、保压、冷却定型、脱模等步骤。 （4） 塑件后的处理。塑件经注射成型后出去浇口凝料，修饰浇口处余料及飞边毛刺外，常需要进行适当的后处理借以改善和提高塑件的性能，塑件的后处理主要指退火和调湿处理。通过查阅参考文献1得该塑件不需要任何后处理。 （5） 聚丙烯（PP）的注射工艺参数料筒温度：如图1-1所示 括号内的温度作为基本设定值。表1-1料筒温度喂料

7、区3050（50）区1160180（170）区2180200（190）区3200220（205）区4210220(215)区5210220(220)喷喷210220(220)熔料温度：220250料筒恒温：220模具温度：8090注射压力：PP具有很好的流动性能，避免采用过高的注射压力，一般在80MPa140MPa之间；一些薄壁包装容器除可达到180MPa保压压力：避免制品产生缩壁，需要较长时间对制品进行保压（约为循环时间的30%）；约为注射压力的30%60%背压：2MPa5MPa注射速度：对薄壁包装容器需要高的注射速度；中速比较适用其它螺杆转速：高螺杆转速（线速度为1.3m/s)是允许的，只

8、要满足冷却时间结束前完成塑化过程就可以。计量行程：0.5D4D；4D失误计量行程为熔料提供足够长的驻留时间。2 模具结构形式的确定 通过对塑件结构形式的分析，分型面应选在端盖截面积最大且利于开模取出塑件的底平面上，其位置如图2-1所示图2-1 分型面标示图 此塑体为的子罐是子，因此需要与其它塑体进行组合，尺寸频度要求高，并且具有侧抽芯机构，故述用单型腔模具 此塑体模具为单型腔，在定模带有抽芯滑块，所以是用单型腔的分型面模具，因为塑体外观质量，对精度要求高而采用点洗D时，或带有抽芯且滑块在定模时可采用此结构3 注射机型号的确定3.1模具所需塑料熔体注射量，注射压力 （3-1） 式中 m 一副模具

9、所需塑料的质量或体积（y或）； N一初步选定的型腔数量； 一 单个塑体的质量成体积（y或）； 一 浇注系统的质量或体积（y或）。首先是个未知量，在设计时以0.6nm作为预测估算即m=1.6nm,用VG软件绘测塑件图分析后得，体积为33 （3-2）P型 （3-3） 式中 一 塑体及频道凝料在分型面上的投影面积（）； 一 单个塑体在分型面上的投影面积（）； 一 流道凝料包括浇口在分型面上的投影面积； 一 模具所需的锁模为（N）； P型一塑料熔体对型腔的平均压力（M Pa）。 首先在模具设计前是未知值，根据多型腔模的统计分析，大致是每个塑体在分型面上投影面积的0.2倍0.5倍，因此可用0.35nA来

10、估算，P型可查表得到为2.5MPa。 根据m与Fm值来选择注射机，注射机最大注射量（额定注射量G）应满足：。 查塑料成型加工与模具书中附录6可选取XS-ZY-125型热塑性塑料注射机。表3-1 XS-ZY-125型热塑性塑料注射机主要技术规格项目参数项目参数螺杆（柱塞）直径/mm42模板行程/mm300注射容量/（cm3或g)125喷嘴/mm球半径12注射压力/1190孔直径4锁模力/10KN90定位孔直径/mm最大注射面积/320推出/mm中心孔径模具厚度/mm最大300两侧孔径22最小200孔距2303.4 校核注射机技术参数 (1) 注射压力的校核 校核所选注塑机的额定压力p能否满足塑件

11、成型时所需要的注射压力p0，设计中要求：式中-注射压力安全系数，常取 (3-4) 即注射压力适合。 (2) 锁模力的校核 锁模力是指注射机的锁模机构对模具所施加的最大夹紧力。因此，注射机的锁模力必须大于该模的胀型力。即型 式中 型腔的平均计算压力锁模力安全系数通常取型= (3-5)即锁模力合适。(3) 注射机安装模具部分相关尺寸的校核由于模具模架未确定，结构尺寸还未涉及，因此，对于其他安装尺寸的校核要等到模架选定，结构尺寸确定后方可进行。4 浇注系统的设计 浇注系统的作用，是将塑料熔体顺利地充满到型腔各处，以便获得外形轮廓清晰，内在质量优良的塑件。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料穴组成

12、。 主流道通常位于模具中心塑料熔体的入口处，它将注射机喷嘴注射出的熔体导入分流道或型腔中。主流道的形状为圆锥形，以便熔体的流动和开模时主流道凝料的顺利拔出。主流道的尺寸直接影响到熔体的流动速度和充模时间。另外，由于主流道与高温塑料熔体及注射机喷嘴反复接触，因此设计中常设计成可拆卸更换的浇口套。 (1)主流道的尺寸 主流道的长度。一般由模具结构确定，对于小型模具L应尽量小于60mm，本次设计中初取45mm进行计算。 主流道小端直径。d=注射机喷嘴尺寸+（0.51）mm=5mm。 (4-1) 主流道大端直径。D=d+L主tan=8mm，式中=4°。 (4-2) 主流道球面半径。SR=注射

13、机喷嘴球头半径+（12）mm=12+2=14mm。 (4-3) 球面的配合高度。h=35mm，取h=3mm。 (4-4) 浇口套总长。L=L主+h=45+3=48mm。 (4-5) (2) 主流道的剪切速率的校核 主流道的凝料体积V主=L主（R主2+r主2+R主r主）3 (4-6) 主流道当量半径 主流道的剪切速率 (4-7) 其中 r 主流道剪切速率，可在r=范围内取较大值；主流道平均半径（cm)模具的体积流量通过主流道熔体体积最短注射时间（S）。（查表得t=1.6s) (4-8) (4-9) 主流道的剪切速率处于浇口与分流道的最佳剪切速率5005000之间 所以，主流道的剪切速率合格。4.

14、2 浇口的设计 浇口亦称进料口，是连接分流道与型腔的通道，除直接浇口外，它是浇注系统中截面最小的部分，但却是浇柱系统中的关键部分，浇口的位置、形状及尺寸对塑件性能和质量的影响很大。 本设计浇口采用点浇口，浇口长度为0.5mm0.75mm。浇口具体尺寸一般根据经验确定，取其下限值，然后在测模时逐步修正。 (1) 点浇口尺寸的确定 取L=25mm 浇口直径 （4-10） 式中 d点浇口直径（mm）； n系数，依塑料种类来而异，此处取0.7； K依塑体壁厚而异的系数，由表得; A型腔一侧表面积，为22057（由VG8.0计算而得）。 浇口截面尺寸根据经验公式计算所得结果及点浇口推荐尺寸，浇口直径先取

15、1.3mm，在试模式根据填充情况再进行调整。 （2） 点浇口剪切速率的校核 (4-11) 式中 q单位时间注射量（注射量/注射时间）（单位）； R点浇口半径（cm）。 点浇口的最大剪切速率 浇口体积流率 (4-12） 注射时间的计算 （4-13） 浇口剪切速率 （4-14）5 成型零件的设计 （1） 凹模：凹模是成型制品的外表面的成型零件。按凹模结构的不同可将其分为整体式、整体嵌入式组合式、镶拼式四种，根据塑体的结构分析，本设计中采用整体嵌入式凹模。 （2） 凸模的结构设计（型芯）：凸模是成型塑体内的表面的成型零件。通常可以分为整体式和组合式两种类型。因为该塑体的内部有简单的螺纹所以选择组合式

16、，因该塑体的包紧力较大，所以设在该动模部分。 （1） 型腔和型芯工作尺寸的计算 在型腔和型芯工作尺寸计算之前，对塑体各重要尺寸应按机械设计中最大实体原则进行转换，即塑体外形尺寸Ls和高度Hs为最大尺寸，其公差为负值，制造公差为正值；塑体内腔尺寸Ls及深度尺寸hs为最小尺寸，其公差为正值，制造公差为负值；模具中心距和塑体中心距均为公称尺寸，其公差为正负。、和分别为塑料的最大收缩率、最小收缩率和平均收缩率。塑体平均收缩率为： （5-1） （）型腔径向尺寸塑体面中，塑体面中，塑体面中， （）型芯径向尺寸塑体面中，塑体面中，塑体面中， （）型腔深度塑体高度尺寸中，塑体高度尺寸中， （）型芯深度塑体高度

17、尺寸中，塑体高度尺寸中， (）螺纹型芯， ， （1） 成 型零件尺寸校核 型腔或型芯的径何尺寸 （I）型腔校核（径何） 合格 （II）型腔校核（径何） 合格 型腔或型芯高度尺寸 （I）型腔校核（高度） 合格 （II）型腔校核（高度） 合格 （1） 凹模侧壁厚度的计算。凹模侧壁厚度与型腔内压强计凹模的深度有关，其厚度根据刚度计算公式计算： （5-2） 因为塑件最大尺寸为125mm,凹模侧壁厚度19mm,所以初步估算模板平面尺寸选用。 （2） 动模垫板厚度的计算 （3） 垫板厚度计算均指底板平面不与模板或定模板紧贴而用模脚支撑的情况，对于底板的地平面直接或动模板紧贴的情况其厚度仅需由经验决定即可。

18、塑件高度共28mm，动模垫板按标准度取45mm。6 脱模退出机构的设计 该塑件为圆筒塑件，并且，所该塑件视为薄壁无斜度薄壁圆筒塑件的脱膜 （6-1） 式中 塑料的线膨胀系数（11）;在脱模湿度下塑料的抗拉弹性模量（Map）;塑料的软化温度（）102;脱模是塑件温度（）55;塑件的壁厚（mm）1.5;型芯脱模方向 的高度（mm）28;型芯断面面积（）32800;0.1的单位（Map）。6.2 推出方式的确定 采用推杆推出（生产实践中，这类简单非透明塑件，一般还是采用推杆推出）推出面积。设8mm的圆推杆设置8根，那么推出面积为 （6-2）推杆推出应力。通过上述计算，应力合格，采用推杆推出。7 侧向

19、分型与抽蕊，机构的设计抽蕊距。为了安全起见，侧向抽蕊距通常比塑件上的侧孔、侧凹的深度或侧向凸台的高度大2mm3mm。所以S取12mm抽蕊力计算。7.2 抽蕊机构的确定 斜导柱侧向分型与抽蕊机构是利用斜导柱等零件把开模力传送给侧型蕊或侧向成型块。使之产生侧向运功完成抽蕊与分析运动。 根据以上计算的抽蕊距离与抽蕊力可以确定抽蕊机构为斜导柱侧向分型与抽蕊机构。8 模架的确定和标准件的选用 根据对塑件的研究与分析确定选用点浇口DA型模架，WL=270m270mm。 A板尺寸。A板是定模板型腔板，塑件高度为28mm，考虑到模板上还要开设冷却水道，还需要留出足够的距离，故A板的厚度取45mm。 （1） B

20、板尺寸。B板是动模型蕊板，按模架标准版厚度取40mm。 （2） C板（垫块）尺寸。垫块=推出行程+推板厚度+推杆固定板厚度+（510）mm=28+20+15+(510)=6873mm,初步选定C为70mm 经上述尺寸计算，模架尺寸已经确定，标记如图8-1所示图8-1 模架厚度尺寸 根据所选注射机来校核模具设计的尺寸。模具平面尺寸 ，校核合格。模具高度尺寸280mm，200mm<280mm<300mm，校核合格模具的开模，校核合格9 模具的装配装配模具是模具制造过程中的最后阶段，装配精度直接影响到模具的质量、寿命和各部分的功能。模具装配过程是按照模具技术要求和相互间的关系，将合格的零

21、件连接固定为组件、部件直至装配为合格的模具。 在模具装配过程中，对模具的装配精度应控制在合理的范围内，模具的装配精度包括相关零件的位置精度，相关的运动精度，配合精度及接触只有当各精度要求得到保证，才能使模具的整体要求得到保证。塑料模的装配基准分为两种情况，一是以塑料模中和主要零件台定模，动模的型腔，型芯为装配基准。这种情况，定模各动模的导柱和导套孔先不加工，先将型腔和型芯镶块加工好，然后装入定模和动模内，将型腔和型芯之间垫片法或工艺定位器法保证壁厚，动模和定模合模后用平行夹板夹紧，镗投影导柱和导套孔，最后安装动模和定模上的其它零件，另一种是已有导柱导套塑料模架的。0.15毫米，因为该处受喷嘴压

22、力的影响，在注射时会发生变形，有时在试模中经常发现在分模面上浇口套周围出现塑料飞边，就是由于没有间隙的原因。为了有效的防止飞边，可以接近塑件的有相对位移的面上锉一个三角形的槽，由于空气的压力的缘故可以更好的防止飞边。9.1 模具的装配顺序 （1） 确定装配基准； （2） 装配前要对零件进行测量，合格零件必须去磁并将零件擦拭干净； （3） 调整各零件组合后的累积尺寸误差，如各模板的平行度要校验修磨，以保证模板组装密合，分型面吻合面积不得小于80%，间隙不得小于溢料最小值，防止产生飞边。 （4） 在装配过程中尽量保持原加工尺寸的基准面，以便总装合模调整时检查； （5） 组装导向系统并保证开模合模动

23、作灵活，无松动和卡滞现象； （6） 组装冷却和加热系统，保证管路畅通，不漏水，不漏电，门动作灵活紧固所连接螺钉，装配定位销。装配液压系统时允许使用密封填料或密封胶，但应防止进入系统中； （7） 试模合格后打上模具标记，包括模具编号、合模标记及组装基面。 模具在使用过程中，那么优化设计的镶件和嵌件在这里就起到了很大的作用，只须更换个别已损坏的零件，不会导致用过程中，会出现正常的磨损或不正常的磨损。不正常的损坏绝大多数是由于操作不当所致模具的彻底报废。最后检查各种配件、附件待零件，保证模具装备齐全，另外在装配过程中应严防零件在装配过程中磕、碰、划伤和锈蚀。装配滚动轴承允许采用机油进行热装，油的温度

24、不得超过1000C。10 温度调节系统的设计 在注射成型过程中，模具温度直接影响到塑件的质量如收缩率、翘曲变形、耐应力开裂性和表面质量等，并且对生产效率起到决定性的作用，在注射过程中，冷却时间占注射成型周期的约80%，然而，由于各种塑料的性能和成型工艺要求不同，模具温度的要求有尽相同，因此，对模具冷却系统的设计及优化分析在一定程度上决定了塑件的质量和成本，模具温度直接影响到塑料的充模、塑件的定型、模塑的周期和塑件质量，而模具温度的高低取决于塑料结晶性，塑件尺寸与结构、性能要求以及其它工艺条件如熔料温度、注射速度、注射压力、模塑周期等。影响注射模冷却的因素很多，如塑件的形状和分型面的设计，冷却介

25、质的种类、温度、流速、冷却管道的几何参数及空间布置，模具材料、熔体温度、塑件要求的顶出温度和模具温度，塑件和模具间的热循环交互作用等。（1） 低的模具温度可降低塑件的收缩率。（2） 模具温度均匀、冷却时间短、注射速度快，可降低塑件的翘曲变形。（3） 对结晶性聚合物，提高模具温度可使塑件尺寸稳定，避免后结晶现象，但是将导致成型周期延长和塑件发脆的缺陷。（4） 随着结晶型聚合物的结晶度的提高，塑件的耐应力开裂性降低，因此降低模具温度是有利的，但对于高粘度的无定型聚合物，由于其耐应力开裂性与塑料的内应力直接相关，因此提高模具温度和充模，减少补料时间是有利的。（5） 提高模具温度可以改善塑件的表面质量

26、。在注射成形过程中，模具的温度直接影响塑件的成型质量和生产效率，根据塑料的要求，注射到模具内的塑料温度为2000C左右，而从模具中取出塑件的温度约为600C，温度降低是由于模具通入冷却水，将温度带走了，普通的模具通入常温的水进行冷却，通过调节水的流量就可以调节模具的温度因外壳使用的塑料是PC，要求模温高，若模具温度过低则会影响塑料的流动性，增加剪切阻力，使塑件的内应力较大，甚至还出现冷流痕、银丝、注不满等缺陷。因此在注射开始时，为防止填充不足，充入温水或者模具加热。总之，要做到优质、高效率生产，模具必须进行温度调节。对温度调节系统的要求：（1） 确定加热或是冷却；（2） 模温均一，塑件各部分同

27、时冷却；（3） 采用的模温，快速且大量通冷却水； 温度调节系统应尽量结构简单，加工容易，成本低谦。求塑体在固化是每分钟释放的热量： （10-1） 式中 每分钟注入模具中的塑料质量（），生产周期按每分钟注射1.2次计算，PP单位质量放出的热量求冷却水的体积流量： （10-2） 式中冷却水的密度，为；冷却水的比热容为；冷却水出口温度，取；冷却水进口温度，取。求冷却管道直径d： 查表得，为很冷却水处于稳流状态，取d=8mm求冷却水在管道内的流速： （10-3） 改选d=6mm温差由调整为，此时基本上达到溢流状态满足冷却要求求冷却管道孔壁与冷却水之间的传热膜系数： （10-4）求冷却管道传热面积 （10-5）求模具上应开设的冷却管道的孔数 （10-6） 式中B 模仁长度，但冷却水