PE塑料瓶蓋模具設計

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1、 1.1制品原材料的選擇及對材料的介紹 制品為塑料瓶蓋，選擇 LDPE材料 LDPE是樹脂中的聚乙烯 LDPE綜合了一些 LDPE是當今高分子工業(yè) 低密度聚乙烯(LDPE是高壓下乙烯自由基聚合而獲得的熱塑性塑料。 家族中最老的成員，二十世紀四十年代早期就作為電線包皮第一次商業(yè)生產(chǎn)。 良好的性能：透明、化學惰性、密封能力好，易于成型加工。這決定了 中最廣泛使用的材料之一。 LDPE級別可以滿足大部分熱塑性成型加工技術的要求。包括：薄膜吹制、薄膜鑄制、擠壓貼膠、 電線電纜貼膠、注射成型、吹塑成型 LDPE已經(jīng)相對穩(wěn)定。LDPE樹 模塑。在聚乙烯樹脂家族的競爭中，吹塑成型

2、與注射成型使用常規(guī) 脂由于它的抗曲撓性和加工特性而被用于模塑成型。 樹脂熔融指數(shù)圍為 0.5 — 2.0 克/ 10分鐘, 密度變化圍0.918 — 0.922 克/立方厘米。LDPE模塑應用于制作要求擠壓性能的醫(yī)用和日用消 費瓶以及封密件 根據(jù)以上材料的性能特點及塑料瓶蓋的一般使用壽命及性能要求，我們完全可以選用 LDPE作為 模塑材料。 常用注射工藝參數(shù)： LDPE柱塞式、直角式噴嘴 噴嘴溫度： 前 150-170 °C 中 170-200 C 后 140-160 C 模具溫度： 30-45 C 注射壓力： 60-100MPa 保壓時間： 15-60S 注射

3、時間： 0-5S 冷卻時間： 15-60S 成型時間： 40-140S 材料性能介紹 (1) 聚乙烯是結(jié)晶材料，吸濕性小。 (2) 流動性能極好，溢邊值為 0.02mm左右，流動性能對壓力變化敏感 (3) 容易發(fā)生熔融破裂，當與有機溶劑接觸時可發(fā)生開裂。 (4) 加熱時間過長則發(fā)生分解燒傷。 (5) 冷卻速度較慢，因此必須充分冷卻，宜設冷料穴，在模具設計的時候應當設計冷卻系統(tǒng)。 (6) 聚乙烯材料的收縮率圍較大，收縮值也大，方向性明顯，易變形，翹曲。結(jié)晶度及模具冷 卻條件對收縮率影響大，應控制模溫，保持冷卻均勻，穩(wěn)定。 (7) 宜用高壓注射，料溫均勻，填充速度應

4、快，保壓應當充分。 (8) 不宜用直接澆口，易增大應力，或產(chǎn)生收縮不均勻，方向性明顯增大比變形。應當注意選 擇進料口為止，防止產(chǎn)生縮孔，變形。 (9) 質(zhì)軟易脫模，塑件有淺的側(cè)凹槽時可強行脫模。 2確定分型面 分開模具能取岀塑件的面， 稱作分型面，其它的面稱作分離面或稱分模面， 注射模只有一個分型 面。分型面的方向盡量采用與注塑機開模是垂直方向，形狀有平面，斜面，曲面。選擇分型面的 位置時，應遵照以下原則 (1) 分型面一般不取在裝飾外表面或帶圓弧的轉(zhuǎn)角處 (2) 使塑件留在動模一邊，利于脫模 (3) 將同心度要求高的同心部分放于分型面的同一側(cè)，以保征同心度 (4) 抽芯機

5、構(gòu)要考慮抽芯距離 (5) 分型面作為主要排氣面時，分型面設于料流的末端。 一般在分型面凹模一側(cè)開設一條深 0.025?0.1mm 寬1.5~6 mm的排氣槽。亦可以利用 頂桿，型腔，型芯鑲塊排氣。 本設計的塑件無側(cè)抽芯，有螺紋但要求使用手動脫模， 簡單采用垂直于開模方向。分型面選擇在 塑件投影面積最大處，所以選擇在瓶蓋的底部。 3選用國產(chǎn)XS-Z— 30型注射機確定型腔數(shù)。 國產(chǎn)注射機XS- Z— 30 項目 數(shù)據(jù) 30 額定注射 螺桿(柱塞)直徑 28 注射壓力 119 注射行程 130 鎖模 250KN 最大成型面積 90 模具最大厚度 1

6、80 模具最小厚度 60 噴嘴弧半徑 12 噴嘴直徑 動、定模板固定尺寸 250x280 塑件：V~ 5.1 cm 3 ，分型方向投影 S=7.74 cm 2 則 n=a/q=30/ ( 5.1+x ) <5 由 P=k? P。 F=0.1 P f A=31 cm 2 ??? n =A/S=31/7.74=4.05 考主澆道、分澆道 n取3 型腔數(shù)：n =30/8=3.75 鎖模力：n =80%p / p。=80%? 250MPa/100MPa=2 ???取2個型腔 校核開模距離： S =H 1 + H 2+5s 10=22.5+15+5 s 10=4

7、7.5 mm<160 合理 4標準模架 根據(jù)上述分析，計算以及型腔尺寸、位置，確定模架結(jié)構(gòu)形式和規(guī)格采用 A1— 160160 — 27—Z2 GB/T1255.1-1990 定模板厚度：A=32 m 動模板厚度：B=25 m 墊塊厚度： C=50 m 模具外形尺寸：200X 200X 147 m 5校核 5.1型腔校核 由于在確定型腔時，利用注射機的額定注射量 ，開模力計算n。所以不再進行校核。 5.2開模行程校核 S =H 1 + H 2+ ( 5s 10) =22.5+15+ ( 5s 10) =47.5 m <160 合格 6分析澆口位置 6.1澆口位置的要

8、求: （1） 外觀要求（澆口痕跡，熔接線） （2） 產(chǎn)品功能要求 （3） 模具加工要求 （4） 產(chǎn)品的翹曲變形 （5） 澆口容不容易去除 6.2對生產(chǎn)和功能的影響： 6.2.1 流長（Flow Length ） 決定射出壓力，鎖模力，以及產(chǎn)品填不填得滿 ，流長縮短可降低射出壓力及鎖模力 澆口位置會影響保壓壓力 （1） 保壓壓力大小 （2） 保壓壓力是否平衡 （3） 將澆口遠離產(chǎn)品未來受力位置以避免殘留應力 （4） 澆口位置必須考慮排氣，以避免積風發(fā)生不要將澆口放在產(chǎn)品較弱處或嵌入處，以避免偏 位（Core Shaft ） 6.3選擇澆口位置的技巧 （1） 將澆口

9、放置于產(chǎn)品最厚處，從最厚處進澆可提供較佳的充填及保壓效果如果保壓不足，較 薄的區(qū)域會比較厚的區(qū)域更快凝固 （2） 避免將澆口放在厚度突然變化處，以避免遲滯現(xiàn)象或是短射的發(fā)生 （3） 可能的話，從產(chǎn)品中央進澆 （4） 將澆口放置于產(chǎn)品中央可提供等長的流長 （5） 流長的大小會影響所需的射岀壓力 （6） 中央進澆使得各個方向的保壓壓力均勻，可避免不均勻的體積收縮。 在澆口設計時，要求其斷面尺寸為分流道的 3%9%澆口長度0. 5—2. 5mm 根據(jù)分型面的 確定，設計中采用邊緣澆口。 邊緣澆口有矩形或接近于矩形的斷面形狀， 其優(yōu)點是澆便于機械加 工，易保證加工的精度，而且試模的時

10、候澆口的尺寸容易修改， 使用于個種塑料品種其最大的特 點是可以分別調(diào)整充模時的剪切速率和澆口封閉時間。 對于中小型塑件邊緣澆口的典型尺寸為深 0.5 — 2 mm,寬為1.5 — 5mm，澆口的臺階長 0.5 — 2.0mm, 設計尺寸如圖 7頂出 因為采用手動脫模，所以設計如圖頂岀方式 為防止模與塑料脫落摔壞，采用頂岀部分，在手動拔岀，頂岀 14 mm,余 mm (防止成型芯脫落) 14+12+15+ (25-18 ) =48 cm 8冷卻水系統(tǒng) 熱塑性塑料熔體注入型腔后， 釋放大量熱量而凝固。 不同的塑料品種， 需要模腔維持在某一適當 溫度。模溫對塑件質(zhì)量的影響主要

11、表現(xiàn)在如下六個方面。 (1) 改善成型性 每一種塑料都有其適宜的成型模溫， 在生產(chǎn)過程中若能始終維持相適宜的模 溫，則其成型性可得到改善。若模溫過低，會降低塑料熔體流動性，使塑料輪廓不清，甚至沖模 不滿；莫文過高，會使塑件脫模時和脫模后發(fā)生變形，使其形狀和尺寸精度降低。 (2) 成型收縮率 利用模溫調(diào)節(jié)系統(tǒng)保持模溫恒定， 能有效減少塑料成型收縮的波動， 提高塑 件的合格率。采用允許的低模溫，有利于減少塑件的成型收縮率， 從而提高塑件的尺寸精度。 并 可縮短成型周期，提高生產(chǎn)率。 (3) 塑件變形 模具型芯與型腔溫差過大，會使塑件收縮不均勻，導致塑件翹曲變形。尤以壁 厚不均和形狀

12、復雜的塑件為甚。需采用合適的冷卻回路，確保模溫均勻，消除塑件翹曲變形。 (4) 尺寸穩(wěn)定性 對于結(jié)晶性塑料， 使用高模溫有利于結(jié)晶過程的進行， 避免在存放和使用過 程中尺寸發(fā)生變化；對于柔性塑料采用低模溫有利于塑件尺寸穩(wěn)定。 (5) 力學性能 適當?shù)哪?，可使塑件力學性能大為改善。 例如，過低模溫會使塑件應力增大， 或產(chǎn)生明顯的熔接痕。對于粘性大的剛性塑料，使用高模溫，可使其應力開裂大大降低。 (6) 外觀質(zhì)量 適當提高模具溫度能有效地改善塑件外觀質(zhì)量。 過低的模溫會使塑件輪廓不清， 產(chǎn)生明顯的銀絲，云紋等缺陷，表面無光澤或粗糙度增加等。 由于制品壁厚較薄，尺寸較小，確定水

13、孔為 8 mm。 9主流道、襯套及冷料井拉料桿設計 主流道是塑料熔體進入模具型腔時最先經(jīng)過的部位， 它將注塑機噴嘴注岀的塑料熔體導入分流道 或型腔。其形狀為圓錐形，便于熔體順利地向前流動，開模時主流道凝料又能順利地拉岀來。 主 流道的尺寸直接影響到塑料熔體的流動速度和充模時間。 由于主流道要與高溫塑料和注塑機噴嘴 反復接觸和碰撞， 所以在注射模中主流道部分常設計成可拆可更換的主流道襯套鑲?cè)攵０濉?主 流道襯套通常由高碳工具鋼制造并熱處理淬硬。 主流道襯套又稱澆口套， 主流道襯套應設置在模 具的對稱中心位置上，并盡可能保證與相聯(lián)接的注射機噴嘴為同一軸線上。 由于主流道要與高溫塑

14、料熔體及注射機噴嘴反復接觸， 所以在注射模中主流道部分常設計成可拆 卸更換的主流道襯套。在臥式或立式注射機上使用的注射模中，主流道垂直于模具分型面。 (流 道盡量直，盡量短，減少彎曲，光潔度在 Ra=1.6 — 0.8um之間).考慮模具穴數(shù)，按模具型腔布 局設計，盡量與模具中心線對稱?主流道設計時，避免塑料直接沖擊小型芯或小鑲件， 以免產(chǎn)生 彎曲或折斷?主流道先預留加工或修正余量，以便保證產(chǎn)品精度 冷料井的作用是儲存因兩次注射間隔而產(chǎn)生的冷料頭以用熔體流動的前鋒冷料， 以防止熔體冷料 進入型腔，影響塑件的尺寸精度，還可以在開模時能將主流道的凝料拉出或推出。 冷料井一般設在主流道

15、的末端， 當分流道較長時，在分流道的末端有時也開設冷料井。 冷料井的 直徑宜大于主流道大端直徑，長度約為主流道大端直徑。 根據(jù)推岀機構(gòu)的選用，可選用冷料井底部帶推料桿的冷料井即在冷料井底部有一根與冷料井圓孔 成動配合的推桿，其中最常見的是帶 Z型頭拉料鉤的推桿， 又稱為拉料桿，其結(jié)構(gòu)如圖(b)所示。 由于拉料桿頭部的側(cè)凹將主流道凝料鉤住， 分模時即可將凝料從主流道中拉岀。 拉料桿的根部固 定在推岀板上，在推岀制件時，冷料也一同被推岀， 取產(chǎn)品時向拉料鉤的側(cè)向稍許移動，即可脫 鉤將制件連同澆注系統(tǒng)凝料一道取下。 主流道 尺寸如圖： 噴嘴 R=12, D=2 貝h =12+2=14 mm

16、 a = (2° ?6°) =5° d 1=D+(0.5 ?1)=3 mm C取 5 mm 拉料桿 合模后 L= (50-16 ) + (25-2 ) =57 m 10分流道的設計 多腔模中，分流道的排布： 10.1平衡式和非平衡式： (1) 平衡式：分流道的形狀尺寸一致。 (2) 非平衡式： a。 靠近主流道澆口尺寸設計得大于遠離主流道的澆口尺寸。 b。 分流道不能太細長 太細長，溫度、壓加體大會使離主流道較遠的型腔難以 滿。 c。 修復 一般需要多次修復，調(diào)理達到平衡。 d。 適用圍 即使達到料流和填充平衡，但材料時間不相同， 制品岀來的尺寸和性能有區(qū)別， 對要

17、 求高的制品不宜采用。 e。 分流道長度 非平衡式分布，分流道長度短。 f。 分流道較長可將分流道的尺寸頭沿熔體前進方向稍征長作冷料 本設計用平衡式，查資料：采用 PE注射推薦分流道的直徑 1.6???9.5mm，中小型模具型腔的圓 形截面分流道的邊緣澆口深 0.5??2mm,取5mn作為直徑的設計值，取1mn深度設計值。R取2.5mm. 其他如圖： 11回程推桿 L設計比拉料桿長 3 mm (保護作用) 12導柱 導向機構(gòu)主要用于保證動模和定模兩大部分或模其他零部件之間準確對合，起定位和定向 作用。導柱機構(gòu)分為有導柱導向和錐面定位，這里我們選用導柱導向。 導柱設計要點：

18、 (1) 導柱的直徑視模 具大小而定，但必須具有足夠的抗彎強度，且表面要耐磨，芯部要堅韌 （2） 導柱的長度 通常應高岀凸模端面 6-8mm,以免在導柱未導正時凸模先進 入型腔與其碰撞而損壞。 （3） 導柱的端面形狀 導柱的端面常設計成錐型或半球形，便于導柱順利地進入導向孔。 （4） 導柱的配合精度導柱和導向孔通常采用間隙配合， 而與安裝孔采用過渡配合， 配合部分粗 糙度為R=0.8 UM。同時要注意，要采用適當?shù)墓潭ǚ绞椒乐箤е鶑陌惭b孔中脫岀， （5） 導柱直徑尺寸按模具模板外形尺寸而定 所以導柱加長（6?8 cm）保護凸模 L=25+22.5+6=53.5 mm 13分流道

19、的設計 在多型腔模具中， 塑料熔體必須通過設在模具分型面上的分流道注入各型腔。 適用于主流道的基 本規(guī)律同樣也適用于分流道的橫斷面。 還有一個附加的因素必須考慮， 分流道橫斷面也是其長度 的函數(shù)，因為可以假設分流道中壓力損失的增大至少是與分流道長度成正比的。 而多半情況壓力 損失將更大，因為其橫斷面由于沿流道壁塑料熔體的固化而減小， 而且離主流道距離越遠， 壓力 損失則更大。另外主流道和分流道系統(tǒng)意味著損耗原料和白費了注射成型機的塑化量， 所以分流 道應盡可能設計得短，橫斷面應盡可能最小。分流道的長度是由模具的型腔數(shù)和各型腔的幾何排 列決定的。在塑件生產(chǎn)中為了各塑件的質(zhì)量相差不大一

20、般采用對稱的分澆道， 保證澆道的長度短 查：采用PE注射推薦分流道的直徑 1.6???9.5m m,中小型模具型腔的圓形截面分流道的邊緣澆 口深0.5??2mm,取5mmf乍為直徑的設計值，取 1mn深度設計值。 R取2.5mm. 其他如圖： 由于塑件簡單，而且采用手動脫模, 的連塑件和凸模一起被頂出機構(gòu)頂出, 為了防止成型芯由于自重而摔壞塑件, 14型腔及型芯的尺寸設計 綜合考慮把凸模做成可以裝卸的活動件。 在脫模的時候直接 再有人工手動卸下塑件， 這樣生產(chǎn)較安全。 在頂出的時候 設計時綜合考慮， 在設計頂出機構(gòu)時， 保證開模頂出成型 芯被頂岀，但不會自動的脫落，于工人手動取

21、岀 PE塑料瓶蓋采用一般精度制造即 MT5,收縮率1.5???3.5% , 塑料制造公差等級 MT6 GB/T14486-1993 對應 模具制造公差等級 IT11 GB1800-79 1）型腔徑向尺寸：￡= ? （1.5%+3.5%） =2.5% （1 ）塑料尺寸 31.4 +0.52, S m=IT11=0.16, S r=0.074, S w=0.087 Lpcp=Lp- ? △ =31.4-(0.52) X 0.5=31.66 +0.16 LiMcp=Lpcp? (1- s )=31.74 Lm=(L Mcp- 0.5 S nr 0.5 S w- S r) S

22、n=31.94 (2)塑料尺寸 28-0.48 , S m=IT11=0.13, S r=0.058, S w=0.08 Lpcp=Lp-? △ =28- (0.0.48) LMcp=Lpcp? (1- ￡ )=28.31 Lm=(L Mcp- 0.5 S n- 0.5 S w- X 0.5=28.24 + +0.13 S r) S 亦28.14 2）型腔深度尺寸: (1)塑料尺寸22.5 -0.44 ,S m=IT11=0.13 , S r =0.063 ,,S w=0.073 Lpcp=Lp- ? △ =22.5 - (0.44) X 0.5=22

23、.72 LMcp=Lpcp ? (1- ￡ )=22.78 Lm=(L Mcp-0.5 S n+S r) + S n=22.76 +0.13 (2)塑料尺寸 5 -0.28 ,,S n=IT11=0.075 , ,S r=0.04, S w=0.047 Lpcp=Lp- ? △ =5-(0.28) X 0.5=5.14 LMcp=Lpcp? (1- ￡ )=5.153 Lm=(L Mcp- 0.5 S m+S + r) S +0.075 n=5.16 （3）凸模成型尺寸: 徑向尺寸: （1）塑料尺寸25 +0.48 S m=IT

24、11=0.13 , S r=0.068 , S w=0.08 Lpcp=Lp- ? △ =25- (0.48) X 0.5=25.24 Lmcp=Lpcp? (1- ￡ )=25.3 Lm=(L Mcp+0.5 S m+0.5 S w+ S r) S n=25.47 +0.13 (2)塑料尺寸 22+0.44 S n=IT11= 0.13 , S r=0.063 , S w=0.073 Lpcp=Lp-? △ =22- (0.44) X 0.5=22.22 Lmcp=Lpcp? (1- ￡ )=22.28 LmF(L Mcp+0.5 S n+0.5 S w+ S r) S n=22.44 +0.13 4）高度尺寸: (1)塑料尺寸：(22.5 — 1.5 ) =21 — 0.44,，S n=IT1 1=0.13, S r=0.063, wf0.073 Lpcp=Lp- ? △ =24- (0.44) X 0.5=20.78 LMcp=Lpcp? (1- ￡ )=20.83 Lmf(L Mcp+0.5 S n+ S r) S n=20.9 —0.13