瓶盖模具设计

瓶盖塑料模具设计

摘要

1 瓶盖塑料模具设计

1.1拟定模具的结构形式

1.1.1 塑件成型工艺性分析

该塑件是一塑料瓶盖，如图1所示，塑件壁厚属薄壁塑件，生产批量大，材料为聚乙烯（PE，在高密度聚乙烯中掺入了部分低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性），成型工艺性很好，可以注射成型。

1.1.2 分型面位置的确定

根据塑件结构形式，分型面选在瓶盖的底平面，如图2所示。

1.1.3 确定型腔数量和排列方式

(1) 型腔数量的确定

该塑件精度要求不高，又是大批大量生产，可以采用一模多腔的形式。考虑到模具制造费用，设备运转费低一些，初定为一模八腔的模具形式。

(2) 型腔排列形式的确定

该塑件有两圈内螺纹，要使螺纹型芯从塑件上脱出，必须设计一套自动螺纹的齿轮传动结构，并且型腔的分布圆直径和齿轮分布圆直径相吻合，若采用一模八腔，型腔分布圆直径就相当大了，这样模具结构尺寸就比较大，加上齿轮传动系统，模具结构复杂，制造费用也很高。但该塑件螺纹的牙型不高，且呈圆弧

形牙，内侧突起与直径的比例约为5.26%（

6.

266.

26

28-⨯100% = 5.26%）。因为所用材料为聚乙烯，材料弹性模量比较小，材质硬度不高，课采取强制脱模的方式，这也是注塑厂成型这种类型瓶盖的常用方法。因此本设计采用推件板推出的强制推脱方法，型腔的排列方式采用双列直排，如图2所示。

1.1.4 模具结构形式的确定

从上面分析中可知，本模具拟采用一模八腔，双列直排，推件板推出，流道采用平衡式，浇口采用潜伏式浇口或侧浇口，定模不需要设置分型面，动模部分需要一块型芯固定板和支撑板，因此基本上可确定模具结构形式为A型带推件板的单分型面注射模。

1.1.5 注射机型号的选定

(1) 注射量的计算

通过计算或Pro/E建模分析，塑件质量m

1为2.8g，塑件体积V

1

=

ρ

1

m

=

91

.0

8.2 = 3.077cm3,流道凝料的

质量m

2

还是个未知数，课按塑件质量的0.6倍来估算。从上述分析中确定为一模八腔，所注射量为

M = 1.6nm

1

= 1.6 ⨯8⨯2.8 = 35.84g 。

(2)塑件和流道凝料在分型面上的投影面积及所需锁模力的计算

流道凝料（包括浇口）在分型面上的投影面积A

2

,在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，

A 2是每个塑件在分型面上的投影面积A

1

的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA

1

来进行估算，所以

A = nA

1

+ A

2

= nA

1

+ 0.35nA

1

= 1.35nA

1

= 8412.336mm2

式中A

1=

4

π

d2 = 0.785 ⨯ 31.52 = 778.92mm2。

F

m

= Ap

型

= 8412.336 ⨯ 30 = 252370N = 252.37KN

式中型腔压力p

型

取30MPa(因是薄壁塑件，浇口又是潜伏式浇口，压力损失大，取大一些)。

(3) 选择注射机

根据每一生产周期的注射量和锁模力的计算值，可选用SZ-60/450卧式注射机(上海第一塑料机械厂)，见表1。

表1 注射机主要技术参数

(4) 注射机有关参数的校核

①由注射机料筒塑化速率校核模具的型腔数n 。

n≤

12

3600 /

m m

kMt-=

8.2

8.2

8

6.0

3600

/

30

3600

6.5

8.0⨯

⨯

-

⨯

⨯

⨯

=43.2>>8,

型腔数校核合格。

式中k──注射机最大注射量的利用系数，一般取0.8；

M──注射机的额定塑化量（5.6g/s）;

t──成型周期，取30s 。

②注射压力的校核。

p e ≥k'p

= 1.3⨯130 = 169MPa,而p

e

= 170MPa,注射压力校核合格。

式中k'──取1.3；

p

──取130MPa(属薄壁窄浇口类)。

③锁模力校核。

F ≥KAp型= 1.2 ⨯252.37 = 302.84kN,而F = 450kN，锁模力校核合格。

其他安装尺寸的校核要待模架选定，结构尺寸确定以后才可进行。

1.2 浇注系统的设计

1.2.1 主流道设计

(1) 主流道尺寸

根据所选注射机，则主流道小端尺寸为

d = 注射机喷嘴尺寸 + （0.5～1）= 3.5+0.5 = 4mm

主流道球面半径为

SR = 喷嘴球面半径 + （1～2）= 20 + 2 = 22mm

(2)主流道衬套形式

本设计虽然是小型模具，但为了便于加工和缩短主流道长度，衬套和定位圈还是设计成分体式，主流道长度取40mm，约等于定模板的厚度（见图3）。衬套如图5所示，材料采用T10A钢，热处理淬火后表面硬度为53HRC～57HRC 。

(3) 主流道凝料体积

q 主 =

12

h

π

(D2 + Dd + d2) =

12

40π

(6.12 + 6.1 ⨯ 4 + 42) = 812mm3≈0.8cm3

(4) 主流道剪切速率校核

由经验公式

.

γ=

3

3.3

n

R

q

π

γ = 1840.19 = 1840s1- < 5 ⨯ 103s1-

式中 q

γ = q

主

+ q

分

+ q

塑件

= 0.8 + 2.772 + 8⨯3.077 = 28.188cm3

R n =

2

2

/)1.6

4(+ =

2

05

.5 = 0.2525cm

主流道剪切速率偏小主要是注射量小、喷嘴尺寸偏大，使主流道尺寸偏大所致。

1.2.2 分流道设计

(1) 分流道布置形式

分流道应能满足良好的压力传递和保持理想的填充状态，使塑料熔体尽快地经分流道均衡的分配到各个型腔，因此，采用平衡式分流道，如图4所示。

(2) 分流道长度

第一级分流道 L

1

= 50mm

第二级分流道 L

2

= 10mm

第三级分流道 L

3

= 15.5mm

(3) 分流道的形状、截面尺寸以及凝料体积

①形状及截面尺寸。

为了便于机械加工及凝料脱模，本设计的分流道设置在分型面上定模一侧，截面形状采用加工工艺性比较好的梯形截面。梯形截面对塑料熔体及流动阻力均不大，一般采用下面经验公式来确定截面尺寸，即

B = 0.2654m·4L= 0.26544

8.2⨯⨯50= 1.996mm

根据参考文献[1]取B = 4mm 。