酒瓶蓋注射模具設計

1、姓名： 余至彬 專業(yè)：機械設計與制造 班級：設計一班 學號：201236030152 設計題目：酒瓶內蓋塑料模 塑料件簡圖：塑料件主要技術要求：1. 材料：ABS，米黃色2. 年產量：200萬件3. 未注公差：30, 44按MT2標注，其余按MT5計算，并且尺寸按入體原則標注;4. 其他技術要求：型腔脫模斜度為1，型芯脫模斜度為0.5，外表面粗糙度Ra1.6，無缺陷，內表面無特殊要求，所有過渡處有0.2圓角。1 酒瓶內蓋塑件的工藝分析1.1 塑件成形工藝分析如圖1-1為塑料酒瓶內蓋的二維工程圖及實體圖，單位mm。 圖1-1 塑件圖產品名稱：酒瓶內蓋產品材料：丙烯 ABS塑件材料特性：ABS塑料

2、（丙烯腈丁二烯苯乙烯共聚物）是在聚苯乙烯分子中導入了丙烯腈、丁二烯等異種單體后成為的改性共聚物，也可稱改性聚苯乙烯，具有比聚苯乙烯更好的使用和工藝性能。ABS是一種常用的具有良好的綜合力學性能的工程塑料。ABS塑料為無定型塑料，一般不透明。ABS無毒、無味，成形塑件的表面有較好的光澤。ABS具有良好的機械強度，特別是抗沖擊強度高。ABS還具有一定的耐磨性、耐寒性、耐油性、耐水性、化學穩(wěn)定性和電性能。ABS的缺點是耐熱性不高，并且耐氣候性較差，在紫外線作用下易變硬發(fā)脆。塑件材料成形性能：使用ABS注射成型塑料制品時，由于其熔體黏度較高，所需的注塑成型壓力較高，因此塑件對型芯的包緊力較大，故塑件應

3、采用較大的脫模斜度。另外熔體黏度較高，使ABS制品易產生熔接痕，所以模具設計時應盡量減少澆注系統(tǒng)對料流的阻力。ABS易吸水，成型加工前應進行干燥處理。在正常的成型條件下，ABS制品的尺寸穩(wěn)定性較好。產品數(shù)量：年產量200萬件塑件顏色：米黃色查文獻得：塑件材料物理性能：密度：收縮率：熔點： 6093熱變形溫度：材料力學性能：拉伸強度：拉伸彈性模量：彎曲強度：彎曲彈性模量：缺口沖擊強度：硬度：洛氏塑件質量：該產品材料為ABS。由上得知其密度為，收縮率為，計算出ABS平均密度為，平均收縮率為?？筛鶕?jù)塑件形狀進行人工幾何計算得到酒瓶內蓋的體積。通過計算得：塑件的體積 塑件的重量 式中： 塑料密度塑件要

4、求：塑件外側表面光滑，不允許有較大的澆口痕跡，盆邊沿無飛邊或較少易清理。1.2 塑件成形工藝參數(shù)確定 ABS成型的工藝參數(shù)：查表得：模具溫度：噴嘴溫度：料筒溫度：前段溫度：中段溫度：后段溫度：注射壓力：保壓壓力：塑化形式：螺桿式噴嘴形式：通用式注射時間：保壓時間：冷卻時間：成形周期： 關于ABS設計時應考慮的問題： ABS采用中等注射速度效果較好。當注射速度過快時，塑料容易分解甚至燒焦，從而在制品上出現(xiàn)熔接縫，光澤差及澆口附近的物料發(fā)紅等缺陷； 由于ABS的加工溫度較高，對各種工藝因素的變化比較敏感，所以料筒前端和噴嘴部分的溫度控制十分重要； 有些ABS制品在頂出時并無問題，但卻可能會在貯存期

5、內產生褐色或黃色條紋，可能是由于機筒過熱或在機筒內滯留時間過長而引起的。2 模具基本結構設計及模架選擇2.1確定成形方法塑件采用注射成形法生產。因為該產品設計為中批量生產，故設計的模具需要有較高的注塑效率，澆注系統(tǒng)要能夠自動脫模，此外為保證塑件表面質量采用點澆口，因此選用雙分型面注射模（三板式注射模），點澆口自動脫模結構。2.2型腔布置 注意的問題或原則根據(jù)塑件的幾何結構特點、尺寸精度要求、批量大小、模具制造難易、模具成本等確定型腔數(shù)量及其排列方式。據(jù)設計要求可知，由于該塑件形狀較簡單，質量較小，且需要大批量生產所以模具選用一模兩腔結構且平衡布置，采用雙分型面注塑模，這樣模具尺寸較小，制造加工

6、方便，利于充滿型腔，塑件質量高，生產效率高，塑件成本低。其排列方法如下圖21所示：圖2-1 型腔布置示意圖2.3分型面設計分型面設計選擇分型面時應遵循的原則： 分型面應選擇在塑件外形的最大輪廓處 ； 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側，以保征同心度； 分型面作為主要排氣面時，分型面應設于熔體料流的末端；塑件開模后留在動模上；分型面所產生的痕跡不影響塑件的外觀，且易清除；澆注系統(tǒng)和澆口的合理安排推桿的痕跡不露在塑件的外觀上使塑件易于脫模塑件分型面的選擇應保證塑件的質量要求，本塑件的分型面有多種選擇,如圖a中分型面選擇在軸線上,這種選擇會使塑件表面留下分型面痕跡,影響塑件的表面質量。圖b中

7、分型面選擇在酒瓶內蓋的上端面這樣的選擇使塑件的外表面可以在整體凹模型腔內成形，塑件大部分外表面光滑，僅在抽芯處留有分型面痕跡。因此，塑件選擇如圖b中所示的分型面。圖2-2 分型面選擇示意圖 排氣槽設計當塑料熔體充填型腔時，熱固性塑料在固化時會放出大量的氣體,易阻塞縫隙，如果氣體不能順利地排出，塑件會由于填充不足而出現(xiàn)氣泡，接縫式表面輪廓不清等缺陷，甚至氣體受壓而產生高溫，使塑件焦化，所以必須開設專用排氣槽排出氣體。通常排氣槽設計有多種方式，大多數(shù)都采用配合間隙排氣的方式，由于此制件尺寸不大，利用分型面和推桿配合間隙排氣即可。2.4澆注系統(tǒng)設計澆注系統(tǒng)是指模具中由注射機噴嘴到型腔之間的進料通道。

8、 主流道澆口套的選擇 主流道是指澆注系統(tǒng)中從注射機噴嘴與模具接觸處開始到分流道為止的塑料熔體的流動通道。熔體從噴嘴中以一定的動能噴出。由于熔體在料筒內已被壓縮，此時流入模的空腔內，其體積必然要增大，流速也略為減小。由于主流道的澆口套為標準件，考慮ABS的流動性較差，即主流道的澆口套的選擇如下錐度為、mm、D=8mm、mm。主流道斷面尺寸：主流道設在定模板上，并且位于模具的中心，與注射機噴噴嘴在同一軸線上。 表2-1主流道襯套中尺寸關系表8141620d注射機噴嘴直徑+（0.51）D與注射機定位孔間隙配合SR注射機噴嘴球面半徑+（12） 分流道設計 分流道是指主流道末端與澆口之間一段塑料熔體的流

9、動通路，其作用是改變熔體流向，使其以平穩(wěn)的流態(tài)均勻地分配到各個型腔、應注意盡量減小流動過程中的熱量損失與壓力損失。分流道的截面形狀及分布選擇：截面形狀有圓形、梯形、u形、半圓形、矩形。分流道的長度應盡可能的短，少彎折的減少壓力損失和熱量損失，分流道的表面粗糙度為 。 表2-2 截面形狀的對比表截面形狀特征熱量損失加工性能流動阻力效果圓形小較難小最佳梯形較小易較小良U形較小易小佳矩形大易大不良通過表2-3所示截面形狀的對比，圓形截面形狀效果最佳，考慮到經(jīng)濟和加工難易，采用圓形。分流道截面形狀采用圓形且平衡分布，因為圓形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進料，從而保證塑件質量。

10、表2-3 各種塑料的分流道推薦值塑料種類35.5 澆口設計澆口不僅對塑件熔體的流動性和充模特征有關，而且與塑件的成形質量有著密切的關系。點澆口形式采用帶圓角的圓錐過渡式的點澆口，因為這種結構有利于熔料充滿型腔。澆口位置的選擇：盡量縮短流動距離，保證熔料能迅速地充滿型腔。澆口開在塑件壁厚處，且應減少熔痕，有利于型腔氣體的排出。所以，塑件的澆口選擇在酒瓶內蓋的底部中央處，由于塑件所填充塑料多，這樣可以提高充模速度。澆口尺寸計算：點澆口的直徑計算公式：式中 點澆口的直徑 （） 塑件在澆口處的壁厚（）型腔表面積（）表2-4 點澆口經(jīng)驗直徑尺寸mm 厚度塑料種類1.5PEPSPPABSPA0.81.21

11、.01.51.21.8綜上查表得 與經(jīng)驗尺寸一致，所以點澆口取。由上可知，塑件采用點澆口成型，其澆注系統(tǒng)平衡布置如下圖所示，主流道為圓錐形，上部直徑與注塑機噴嘴相配合，下部直徑為，錐角為6；分流道采用半圓截面流道，其半徑R為33.5；點澆口直徑為0.8，點澆口長度為1，頭部球面R1.52，錐角為6.圖2-3 分流道示意圖2.5 脫模機構設計塑件在模腔中成形后，便可以從模具中取下，但在塑件取下以前，模具必須完成一個將塑件從模腔中推出的動作，模具上完成這一動作機構稱為脫模推出機構。推出機構的組成：第一部分是直接作用在塑件上將塑件推出的零件；第二部分是用來固定推出零件的零件，有推桿固定板、推板等；第

12、三部分是用作推出零件推出動作的導向及和模時推遲推出零件復位的零件。推出機構應使塑件脫模時不發(fā)生變形或損傷塑件的外觀；推力的分布依脫模阻力的大小合理合理安排；推出機構的結構力求簡單，動作可靠，不發(fā)生誤動作，和模時要正確復位。，推模力的計算要將塑件從模腔中推出必須克服推出所遇到的阻力，因此塑件脫模時必須有一個足夠大的脫模力，脫模力可用下式計算： 式中 脫模力（）； 型芯的脫模斜度； 塑件包容型芯的面積（）； 塑件對鋼的摩擦系數(shù)，一般取0.10.3； 塑件對型芯的單位面積上的包緊力，一般情況下，模外冷卻的塑件，P取2.43.9；模內冷卻的塑件，P取0.81.2 故 因為本塑件結構簡單所以使用一般的推

13、桿推出機構、推板推出機構等既可滿足塑件脫模的要求。2.6選擇模架2.6.1模架結構注射模標準：我國目前標準化注射模零件的國家標準有12個；另外還制訂了塑料注射模具的標準模架，分中小型模架（GB/T12556.190）和大型模架（GB/T12555.190）兩種。中小型模架標準中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：560mmx900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號，即基本型，A1、A2、A3和A4四個品種。其四種模架的組成、功能及用途見下表2-7。表2-7注射模標準模架種類型號組成、功能及用途A1型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，與推桿推件機構組成模架，適用于立式和臥式注射機。A2型動、定模均采用兩

14、塊模板，與推件機構組成模架，適用于立式和臥式注射機，可用于帶有斜導柱側向抽芯的模具，也可用于斜滑塊側向分型的模具A3型定模采用兩塊模板，動模采用一塊模板，它們中間設置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。A4型動、定模均采用兩塊模板，它們中間設置了一塊推件板，用于推件板件的模具，適用于立式和臥式注射機。根據(jù)以上四種模架的組成，功能及用途可以看出，A4型模型適用于本次模具的設計。2.6.2模架周界尺寸選擇中小型模架的周界尺寸參數(shù)、規(guī)格有：100L、125L、160L、180L、200L、250L、315L、355L、400L、450L和500L等模架規(guī)格。根據(jù)模具型腔布置可以

15、選用的模架規(guī)格為：模具結構為雙分型面注射模采用拉桿和限位螺釘，控制分型面的打開距離，方便取出制件，周界尺寸250mm250mm，上、下模板的厚度分別為40mm、50 mm，墊板厚度為40mm。2.6.3塑料注射模具技術要求塑料注射模具應優(yōu)先按GB/T12555.190和GB4169.111選用標準模架和標準件。模具成形零件材料和熱處理要求，優(yōu)先按下表2-8內容選用：表2-5 模具成形零件優(yōu)先選用材料和熱處理硬度零件名稱模具材料熱處理硬度牌號標準號HBSHRC型腔、型芯定模鑲件、動模鑲件、活動鑲件45GB69921626040454CrGB3077216260404540CrNiMOAGB307

16、721626040453Cr2MoGB1299預硬狀態(tài)35454Cr 5MoSiV1GB129924628045553Cr13GB122024628045553 選擇成形設備3.1 注塑機的初選擇注射機有關技術參數(shù)如下：3.1.1注射量根據(jù)圖1-1和圖2-3所示計算澆注系統(tǒng)和塑件質量：澆注系統(tǒng)的體積為：澆注系統(tǒng)質量：g塑件單件體積：塑件單件質量：g澆注系統(tǒng)和塑件總體積：澆注系統(tǒng)和塑件總質量：注射量須滿足：式中 額定注射量（）;塑件與澆注系統(tǒng)凝料體積和（）125故：滿足3.1.2注射壓力查資料得ABS成型時得注射壓力，注射機的注射壓力P須滿足：3.1.3 鎖模力注射機的鎖模力須滿足: 式中 塑料

17、成型時型腔壓力，ABS塑料的型腔壓力P=30MPa 塑件和澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面之和（）各型腔及澆注系統(tǒng)在分型面上的投影面積為F=2764（） 故 PF =302764=82920N=83（KN） 根據(jù)以上分析計算，查參考文獻得初選注射機的型號為：XS-ZY-125 注射機XS-ZY-125有關技術參數(shù)如下：額定注塑量V ：注塑壓力：MPa 最大注射面積：320噴嘴球面半徑：mm 注塑機拉桿空間：260mm290mm鎖模力：注射方式：螺桿式模具最大厚度：300mm 模具最小厚度：mm模板最大行程：mm噴嘴孔徑：mm動定模板尺寸:428mm458mm3.2注射機的校核注射量、鎖模力、注射壓力

18、、模具厚度的校核由于在初選注射機和設計模架時是根據(jù)注射量、鎖模力、注射壓力、磨具厚度等因素選用的，所以注射量、鎖模力、注射壓力、模具厚度已符合所選注射機的要求，不必進行校核。3.2.1 開模行程的校核我們所選的注塑機的最大行程與模具厚度無關，故注塑機的開模行程應滿足下式： 式中 塑件制品的高度（mm）; 澆注系統(tǒng)的高度（mm） 滿足要求。4 模具結構尺寸的設計計算為了降低模具加工難度和制造成本，在滿足塑件使用的前提下，采用較低的尺寸精度。 塑件精度等級與塑料品種有關，根據(jù)塑料的收縮率的變化不同，塑料的公差精度分為高精度、一般精度、低精度三種。表4-1 精度等級與公差數(shù)值基本尺寸/mm精度等級1

19、2345678公差數(shù)值/mm-30.040.060.080.120.160.240.320.46360.050.070.080.140.180.280.360.566-100.060.080.100.160.200.320.400.6410-140.070.090.120.180.220.360.440.7214-180.080.100.120.200.240.400.480.8018-240.090.110.140.220.280.440.560.5624-300.100.120.160.240.320.480.640.9630-400.110.130.180.260.360.520.721

20、.0040-500.120.140.200.280.400.560.801.250-650.130.160.220.320.460.640.921.465-800.140.190.260.380.520.761.041.6080-1000.160.220.300.440.600.881.201.80100-1200.180.250.340.500.681.001.362.00120-140-0.280.380.560.761.121.522.20表4-2 硬聚氯乙烯建議采用精度等級表塑料品種建議采用精度等級高精度一般精度低精度硬聚氯乙烯456由塑件的工作環(huán)境知道工件的精度要求不高，所以精度等級

21、選擇一般精度。4.1 型腔尺寸計算計算ABS的平均收縮率。公差按照表4-1和表4-2中所查的公差進行計算。模具制造公差，統(tǒng)一取塑件尺寸公差的1/3。4.1.1 型腔徑向尺寸計算式中 塑件形狀尺寸 塑件的平均收縮率 塑件的尺寸公差 模具制造公差對于塑件 塑件尺寸公差取0.36 對于塑件 mm 塑件尺寸公差取0.34 4.1.2 型腔深度尺寸計算 式中 式中 塑件高度方向形狀尺寸 塑件的平均收縮率 塑件的尺寸公差 模具制造公差對于塑件高度mm尺寸模具設計，塑件尺寸公差取0.40 對于塑件高度mm尺寸模具設計，塑件尺寸公差取0.76 4.2 型芯的尺寸計算4.2.1 型芯徑向尺寸計算 對于尺寸的模具

22、設計，塑件尺寸公差取0.22 式中 大塑件內形徑向的最小尺寸 4.2.2 型芯深度尺寸計算式中 大塑件內腔的深度最小尺寸對于塑件mm尺寸的模具設計，塑件尺寸公差取0.50 4.3 模具冷卻系統(tǒng)設計由于制件壁厚為2mm，制件尺寸又較小，確定水孔直徑為8mm。由于冷卻水道的位置、結構形式、孔徑、表面狀態(tài)、水的流速、模具材料等很多因素都會影響模具的熱量向冷卻水道傳遞，精確計算比較困難。實際生產中，通常都是根據(jù)模具的結構確定冷卻水路，通過調節(jié)水溫、水速來滿足要求。模具在定模型腔板上對應塑件兩側，開設兩條外接直通式冷卻水道，外接軟管形成水冷回路。圖4-1 冷卻回路排布圖5 模具的工作原理AA為第一分型面

23、,BB為第二分型面,模具打開時,注射機開合模系統(tǒng)帶動動模部分后移，模具先將 AA第一分型面打開,中間板10隨動模后移，與拉料板11做定距分離,供操作工人取出澆注系統(tǒng)凝料。當動模部分繼續(xù)后移，為第二分型面BB打開,塑件包緊在型芯14上，這時澆注系統(tǒng)凝料再澆口處自行拉斷，然后在AA分型面之間自行脫落。動模繼續(xù)后移，當注射機的推桿接觸推板2時，推出機構開始工作，推桿4及推件板將塑件從型芯14上推出，塑件在BB分型面自行落下。模具的組成：成形零部件，型芯14 中間板10澆注系統(tǒng) ，澆口套17、中間板10導向部分，導柱20、導套19、中間板10、拉料板11上的導向孔、拉料桿13推出部分，推板2、推桿固定

24、板3、推桿4、推件板8 二次分型部分，拉桿4、限位螺釘13結構零部件，動模座板1、支承板22、型芯固定板7、定模座板12圖5-1 模具裝配圖6 模具的裝配、試模6.1 模具的安裝試模6.2.1裝模裝模前的檢查：塑料注射模具在安裝到注射機之前，應按設計圖樣對模具進行檢查，發(fā)現(xiàn)問題及時排除，減少安裝過程的反復。對模具的固定部分進行分開檢查時，要注意模具上的方向標記號，以免合攏時混淆。模具的安裝：固定塑料注射模具應盡量采用整體式安裝，吊裝時要注意安全。當模具的定位臺肩裝入注射機定模板的定位孔后，極慢的合模速度，用動模板將模具壓緊，在撤去掉模用的螺釘，并把模具固定在注射機的動定模板上。用壓板固定，裝上

25、壓板后通過調整螺釘調整，使壓板與模具的安裝基面平面。模具的調整：主要是調整模具的開模距離、頂出距離等。開模距離與制件高度有關，一般開模距離要大于制件高度510，使制件能自由脫模；頂出距離是調整注射機頂出桿長度。調節(jié)時，啟動設備以開啟模具，使動模板達到停止位置后，調節(jié)注射機頂出桿長度，使模具上的頂板和頂出桿之間距離小于5，以免頂壞模具。試模物料塑化程度的判斷：在正式開機試模前，要根據(jù)ABS的工藝溫度對注射機料筒、噴嘴進行加熱，將料筒、噴嘴和澆口主流道脫開，用低壓、低速注射，使料流從噴嘴中慢慢流出，以觀察料流情況。如果沒有氣泡、銀絲、變色且料流光滑、明亮即認為料筒和噴嘴溫度合適，便可開機試模。試模注射壓力、注射時間、注射溫度的調整：開始注射時對注射壓力、注射時間、注射溫度的調整順序為先選擇較低注射壓力、較低溫度和較長時間進行注射成型。如果制品充不滿，再提高注射壓力，當提高注射壓力較大仍然效果不好時，才考慮變動注射時間和注射溫度。注射時間增加后等于使塑料在料筒內的時間延長，提高了塑化程度。這樣再注射幾次，如果仍然無法充滿型腔，再考慮提高料筒的溫度對料筒的溫度提高要逐漸提高，不要一次提高太多，以免使物料過熱。同時，料筒溫度提高須經(jīng)過一定時間才能達到料筒內外溫