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局部低密度聚乙烯，改善塑件的柔韧性〕，成型工艺性很好，可以注射成型。
1.1.2 分型面位置确实定
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〕 型腔数量确实定
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〕 型腔排列形式确实定
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，假设采用一模八腔，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%〔
28?26.6。因为所用材料为聚乙烯，材料?100% = 5.26%〕
26.6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 模具结构形式确实定
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，动模局部需要一块型芯固定板和支撑板，因此根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m1为2.8g，塑件体积V1=
m1?3=2.8 = 3.077cm,流道凝料的
0.91质量m2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 = 1.6nm1 = 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A2,在模具设计前是个未知值，根据多型腔模的统计分析，
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A2是每个塑件在分型面上的投影面积A1的0.2倍～0.5倍，因此可用0.35nA1来进行估算，所以
A = nA1 + A2 = nA1 + 0.35nA1 = 1.35nA1 = 8412.336mm
式中A1=
2?222d = 0.785 ? 31.5 = 778.92mm 。 4Fm = 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
理论注射容量/cm 螺杆直径/mm 注射压力/MPa 注射速率/〔g/s〕 塑化能力/〔g/s〕 螺杆转速/〔r/min〕 喷嘴球半径/mm 锁模方式 30 170 60 5.6 14～200 20 双曲肘 拉杆内间距/mm 移模行程/mm 最大模厚/mm 最小墨厚//mm 定位孔直径/mm 喷嘴孔直径/mm 280?250 220 300 100 55 3.5 378 模锁力/KN 450 〔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?kMt/3600?m2=0.8?5.6?3600?30/3600?0.6?8?2.8=43.2>>8,
2.8m1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。
pe?kp0 = 1.3?130 = 169MPa,而pe= 170MPa,注射压力校核合格。 式中k──取1.3；
p0──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。
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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，那么主流道小端尺寸为
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，热处理淬火后外表硬度为53HRC～57HRC 。
〔3〕 主流道凝料体积
12〔4〕 主流道剪切速率校核
由经验公式 ?=
.q主 =
?h〔D + Dd + d〕 =
2240?2233〔6.1 + 6.1 ? 4 + 4〕 = 812mm?0.8cm 123.3q??Rn3 = 1840.19 = 1840s
?1 < 5 ? 10s
3?1
式中 q? = q主+ q分+ q塑件= 0.8 + 2.772 + 8?3.077 = 28.188cm
Rn = (4?6.1)/2 = 5.05 = 0.2525cm
223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 L1 = 50mm 第二级分流道 L2 = 10mm 第三级分流道 L3 = 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= 0.26542.8?4?根据参考文献[1]取B = 4mm 。
50= 1.996mm
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