奶瓶盖注塑模具设计
奶瓶盖注塑模具设计
1 引言
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”，可见其重视程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，己被越来越多的人所接受。模具广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、仪器仪表、通信、建筑、玩具、家用电器和轻工业等行业，是世界各国经济建设的支柱产业。
目前，中国已有50多项模具标准共300多个标准号以及模具零部件方面的14种用装置和244个品种，共363个标准。这些标准的制订和宣传贯彻，提高了中国模具标准化程度和水平。基本信息模具标准件是模具的重要组成部分，是模具基础。它对缩短模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量都具有十分重要的技术经济意义。国外工业发达国家的经验证明，模具标准件的专业化生产和商品化供应，极大地促进了模具工业的发展。据国外资料介绍，广泛应用标准件可缩短设计制造周期达25-40%；可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时，减少原材料及能源的浪费；可为模具CAD/CAM等现代技术的应用奠定基础；可显著提高模具的制造精度和使用性能。
总的来说，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，塑料模具的发展在未来将会有很好的前景。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为奶瓶盖注塑模具设计，其外形结构如图2-1所示。设计奶瓶盖的注塑模具拟使用点浇口，两次分型。点浇口不影响塑件的外观。首次分型取浇注系统凝料，二次分型用于取塑件。塑件材料拟采用PP和一模四腔。
图2-1 奶瓶盖注塑件
2．2 产品工艺分析
2.2.1 PP塑件的性能
成型性能：
(1)结晶料、吸湿性小、易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。
(2)流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔、凹痕、变形。
(3)冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50℃时,塑件不光滑,易产生熔接痕,90℃以上易发生翘曲变形。
(4)塑料壁厚须均匀、避免缺角、尖角、以防应力集中。
2.2.2 PP成型工艺
注塑是PP塑料主要的成型方法，在模具设计时，要生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应了解选用的注塑机的技术参数。注塑机是注塑成型的主要设备。注塑塑件时模具安装在注塑机的动模座板和定模座板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要校核该模具所需要的锁模力，是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭合高度都应该进行校核。经过计算，采用螺杆卧式注塑机。所选用的注塑机的工艺参数如下表：
表2-1 PP塑料的注射工艺参数
注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度/℃ 料筒温度/℃
螺杆式注塑机 直通式 190~220 前段 中段 后段
200～220℃ 220～240℃ 180～210℃
模具温度/℃ 注射压力/ MPa 保压力/ MPa 注射时间/s
40～60 40～80 50~60 3~5
保压时间/s 冷却时间/s 成型周期/s 成型温度/℃
20~50 15~30 40~70 160~190
3 模具总体方案
奶瓶盖注塑模拟采用三板式模具、点浇口。首次分型采用弹簧分型，拉板定距，如图3-1所示。
图3-1 定距拉板示意图
1-螺钉 2-圆柱销 3-定模 4-拉板 5-销钉
4 注塑工艺方案
4．1 设计步骤
注塑模具的结构设计按以下步骤来，首先初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行。
（1）计算型腔数目；
（2）分型面的选择；
（3）浇注系统选用；
（4）成型零部件结构选取；
（5）合模导向机构的选取；
（6）脱模顶出机构的选取；
（7）冷却系统的计算和选取；
（8）排气位置分析；
（9）绘制模具草图，选取标准模架。
4．2 模具工艺方案
(1)根据塑件的技术和经济要求拟采用一模四腔结构。
(2)分型面选在塑件最大横截面上，这样便于塑件的脱模与排气，同时也便于加工。
(3)主流道常采用圆锥形，分流道的截面形状为圆形，冷料穴采用无拉料杆的冷料穴。浇口采用点浇口的形式，这样有利于充模、便于塑件与冷凝料的分离。
(4)推出机构采用推件板推出机构。
4．3 注射机的选择
注塑机是塑料注塑成型的主要设备，注塑成型时通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于闭合状态。就需要对该注塑机的锁模力进行校核，此外模具的开模行程和最大闭和高度都需要通过校核。
4.3.1 所需注射量的计算
(1)塑件质量、体积计算
由PRO/E软件分析出塑件的体积为13.062 cm3，PP的平均收缩率取1.75%，因此可以算出塑件体积 V1=13.062cm3，PP的密度为0.9~0.91 g/cm3 ，取0.905，则塑件的质量m1≈=13.062×0.905≈11.82g 。
(2)浇注系统凝料体积的初步估算
浇注可系统凝料体积按塑件体积的0.6倍来取，由于该模具采用一模四腔的结构，所以浇注系统的体积为V2=4×V1×0.6=4×11.82×0.6≈28.368cm3 。
4.3.2 注塑机型号的选择
根据以上计算初步选择注塑机的型号为：XS-ZY-250
表4-1 XS-ZY-250型卧式注塑机主要技术参数
注塑机型号 XS-ZY-250
注射容量/ cm3 500
注射压力/MPa 130
锁模力/10kN 1800
开模行程/mm 160
最大注射面积/ cm2 500
最大模具厚度/mm 350
最小模具厚度/mm 200
定位孔直径/mm 100
喷嘴球半径/mm 18
喷嘴孔直径/mm 4
推出两侧中心孔距/mm 530
注塑机拉杆空间 500x440
对注射机注射工艺参数校核如下：
(1)注塑压力校核
设计模具时，根据各种塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力，再与注射机的额定压力相比较：
1 引言
模具工业是制造业中的一项基础产业，是技术成果转化的基础，同时本身又是高新技术产业的重要领域，在欧美等工业发达国家被称为“点铁成金”的“磁力工业”，可见其重视程度。当今，“模具就是经济效益”的观念，己被越来越多的人所接受。模具广泛应用于机械、电子、航空航天、汽车、仪器仪表、通信、建筑、玩具、家用电器和轻工业等行业，是世界各国经济建设的支柱产业。
目前，中国已有50多项模具标准共300多个标准号以及模具零部件方面的14种用装置和244个品种，共363个标准。这些标准的制订和宣传贯彻，提高了中国模具标准化程度和水平。基本信息模具标准件是模具的重要组成部分，是模具基础。它对缩短模具设计制造周期、降低模具生产成本、提高模具质量都具有十分重要的技术经济意义。国外工业发达国家的经验证明，模具标准件的专业化生产和商品化供应，极大地促进了模具工业的发展。据国外资料介绍，广泛应用标准件可缩短设计制造周期达25-40%；可节约由于使用者自制标准件所造成的社会工时，减少原材料及能源的浪费；可为模具CAD/CAM等现代技术的应用奠定基础；可显著提高模具的制造精度和使用性能。
总的来说，中国塑料模具无论是在数量上，还是在质量、技术和能力等方面都有了很大进步，塑料模具的发展在未来将会有很好的前景。
2 产品成型工艺分析
2．1 产品结构性能简介
本课题为奶瓶盖注塑模具设计，其外形结构如图2-1所示。设计奶瓶盖的注塑模具拟使用点浇口，两次分型。点浇口不影响塑件的外观。首次分型取浇注系统凝料，二次分型用于取塑件。塑件材料拟采用PP和一模四腔。
图2-1 奶瓶盖注塑件
2．2 产品工艺分析
2.2.1 PP塑件的性能
成型性能：
(1)结晶料、吸湿性小、易发生融体破裂，长期与热金属接触易分解。
(2)流动性好,但收缩范围及收缩值大,易发生缩孔、凹痕、变形。
(3)冷却速度快,浇注系统及冷却系统应缓慢散热,并注意控制成型温度。料温低温高压时容易取向,模具温度低于50℃时,塑件不光滑,易产生熔接痕,90℃以上易发生翘曲变形。
(4)塑料壁厚须均匀、避免缺角、尖角、以防应力集中。
2.2.2 PP成型工艺
注塑是PP塑料主要的成型方法，在模具设计时，要生产出合格的塑料制件，除了应掌握注塑成型工艺过程外，还应了解选用的注塑机的技术参数。注塑机是注塑成型的主要设备。注塑塑件时模具安装在注塑机的动模座板和定模座板上，通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于合模状态。这就需要校核该模具所需要的锁模力，是否在注塑既允许范围内。另外模具的开模行程和最大闭合高度都应该进行校核。经过计算，采用螺杆卧式注塑机。所选用的注塑机的工艺参数如下表：
表2-1 PP塑料的注射工艺参数
注塑机类型 喷嘴形式 喷嘴温度/℃ 料筒温度/℃
螺杆式注塑机 直通式 190~220 前段 中段 后段
200～220℃ 220～240℃ 180～210℃
模具温度/℃ 注射压力/ MPa 保压力/ MPa 注射时间/s
40～60 40～80 50~60 3~5
保压时间/s 冷却时间/s 成型周期/s 成型温度/℃
20~50 15~30 40~70 160~190
3 模具总体方案
奶瓶盖注塑模拟采用三板式模具、点浇口。首次分型采用弹簧分型，拉板定距，如图3-1所示。
图3-1 定距拉板示意图
1-螺钉 2-圆柱销 3-定模 4-拉板 5-销钉
4 注塑工艺方案
4．1 设计步骤
注塑模具的结构设计按以下步骤来，首先初步拟订设计方案，具体详细设计依据及计算放在后面进行。
（1）计算型腔数目；
（2）分型面的选择；
（3）浇注系统选用；
（4）成型零部件结构选取；
（5）合模导向机构的选取；
（6）脱模顶出机构的选取；
（7）冷却系统的计算和选取；
（8）排气位置分析；
（9）绘制模具草图，选取标准模架。
4．2 模具工艺方案
(1)根据塑件的技术和经济要求拟采用一模四腔结构。
(2)分型面选在塑件最大横截面上，这样便于塑件的脱模与排气，同时也便于加工。
(3)主流道常采用圆锥形，分流道的截面形状为圆形，冷料穴采用无拉料杆的冷料穴。浇口采用点浇口的形式，这样有利于充模、便于塑件与冷凝料的分离。
(4)推出机构采用推件板推出机构。
4．3 注射机的选择
注塑机是塑料注塑成型的主要设备，注塑成型时通过注塑机的液压锁模机构使动定模处于闭合状态。就需要对该注塑机的锁模力进行校核，此外模具的开模行程和最大闭和高度都需要通过校核。
4.3.1 所需注射量的计算
(1)塑件质量、体积计算
由PRO/E软件分析出塑件的体积为13.062 cm3，PP的平均收缩率取1.75%，因此可以算出塑件体积 V1=13.062cm3，PP的密度为0.9~0.91 g/cm3 ，取0.905，则塑件的质量m1≈=13.062×0.905≈11.82g 。
(2)浇注系统凝料体积的初步估算
浇注可系统凝料体积按塑件体积的0.6倍来取，由于该模具采用一模四腔的结构，所以浇注系统的体积为V2=4×V1×0.6=4×11.82×0.6≈28.368cm3 。
4.3.2 注塑机型号的选择
根据以上计算初步选择注塑机的型号为：XS-ZY-250
表4-1 XS-ZY-250型卧式注塑机主要技术参数
注塑机型号 XS-ZY-250
注射容量/ cm3 500
注射压力/MPa 130
锁模力/10kN 1800
开模行程/mm 160
最大注射面积/ cm2 500
最大模具厚度/mm 350
最小模具厚度/mm 200
定位孔直径/mm 100
喷嘴球半径/mm 18
喷嘴孔直径/mm 4
推出两侧中心孔距/mm 530
注塑机拉杆空间 500x440
对注射机注射工艺参数校核如下：
(1)注塑压力校核
设计模具时，根据各种塑料的注射成型工艺确定塑件的注射压力，再与注射机的额定压力相比较：
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