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鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 1 摘 要 本次設計的課題為 146 6 的藥瓶及其瓶蓋的塑料模具的設計 藥瓶的形狀 是腔大口小 要是采用普通的注射模設計 型芯將難以脫離 雖然可以采用變 型芯 但那樣會使模具成本大幅度增加 且設計難度比較大 因此藥瓶模具為 上吹型中空吹塑模具 采用嵌塊式結構 鑄造水路冷卻 結構簡單 耐用 便 于更換部件 生產效率比較高 模具由動模板 定模板 切割環(huán) ?？谇秹K 模底嵌塊 密封墊板以及固定板等部件組成 瓶蓋可以采用普同注射設計 但 由于其內部有螺紋 不易采用強行脫模 因此瓶蓋模具是兩板式 采用旋轉脫 模的注射模具 該模具自動化程度比較高 效率比較高 該模具由定模板 動 模板 支撐板 齒輪軸 圓柱齒輪 圓錐齒輪 齒條等一系列零部件組成 關鍵詞 定模板 動模板 嵌塊 冷卻 旋轉脫模 146 6 藥瓶注塑模設計 2 Abstract The program of this design is the medicine bottle of 146 6 and the plastic pattern of its cap have design the shape of medicine bottle is cavity big mouth little if design type core with ordinary injection mould will be hard slip away may adopt though change type core can but so make mould cost increase substantially design difficulty just compare big therefore the mould of medicine bottle is blow type hollow blow mould mould adopt inlay piece type structure casting waterway cool structure simple durable change parts easily production efficiency is ring and mould high fairly mould from the fixed die board and board of movable mould cut mouth inlay piece and mould base inlay piece gaskets board as well as the etc parts of fixed head form cap may adopt general inject design together but have thread because of its inside do not be easy adopting force take off mould therefore cap mould is two board type adopt spin take off the injection mould of mould have this mould automation level is mould high fairly efficiency is high fairly this mould from fixed die board the board of movable mould gripper shoe gear axle cylinder gear cone gear rack and such a series of component composition Keywords the fixed die board board of movable mould inlay piece cool spin take off 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 3 目 錄 0 前言 4 1 總體方案論證 6 1 1 藥瓶的模具方案論證 6 1 1 1 藥瓶的設計原理 6 1 1 2 藥瓶的方案選擇 6 1 2 瓶蓋的模具方案論證 7 1 2 1 瓶蓋的模具設計原理 7 1 2 2 瓶蓋的模具方案比較 7 2 藥瓶的模具設計說明 9 2 1 中心入料式機頭 9 2 2 材料的選擇和藥瓶的測繪 9 2 3 注射機的選擇 10 2 4 型坯下垂與膨脹比 10 2 4 模具型腔 11 2 4 1 分型面 11 2 4 2 型腔表面 11 2 4 3 型腔尺寸 11 2 5 模具底部嵌塊 12 2 6 模具頸部嵌塊 13 2 7 模具排氣 13 2 8 模具的冷卻 15 2 9 擠出吹塑機械的操作與保養(yǎng) 16 2 9 1 開機與停機 16 2 9 2 吹塑模具的保養(yǎng) 17 3 瓶蓋的模具設計 18 3 1 注塑機的選擇與型腔個數的計算 18 3 2 澆注系統設計 20 3 3 冷料井及澆注系統的拉料桿 22 3 4 澆口的設計 22 3 5 制品形狀的冷卻 24 3 6 導向裝置的設計 25 3 7 螺紋退芯的設計 25 3 8 注塑機操作過程注意事項 27 3 9 模具的保養(yǎng) 27 4 預期效果 28 5 結論 29 6 工作小結 30 致謝 31 146 6 藥瓶注塑模設計 4 參考文獻 32 附件清單 33 0 前言 12 月 11 日 中國正式成為世貿組織成員 中國加入 WTO 這個被稱為 經 濟聯合國 的組織 中國的各個行業(yè)將被進一步開放 作為機械工業(yè)行業(yè)之一 的模具行業(yè)也將受到影響 總體來說 應是機遇大于挑戰(zhàn) 加入世貿組織后 我國將獲得一個更加穩(wěn)定的國際經貿環(huán)境 從而有利于 我國的改革開放 有利于我國與各國 各地區(qū)的經濟貿易合作 有利于世界經 濟的穩(wěn)定發(fā)展 我國在制定法律法規(guī)時要遵守 WTO 的規(guī)則 增加透明度 減少 行政干預等 在市場開放方面 需要逐步降低關稅 取消非關稅措施 開放服 務業(yè)市場等 這無論在觀念上還是在體制上都會帶來一定的變化 我國加入 WTO 同時也將為各國 各地區(qū)的貿易伙伴提供更好 更穩(wěn)定的市場進入機會 使我國的投資環(huán)境將更為寬松 透明 穩(wěn)定 我國的利用外資領域將進一步擴 大 我國的市場體系將更加完善和發(fā)達 國內和國外模具企業(yè)都可以從中得到 更多的機會和收益 由于國內某些模具在技術上和質量上與國外先進水平存在著較大的差距 使短期內國內模具難以與國外先進模具的抗衡 這對我國模具產業(yè)將產生一定 的沖擊 另一方面也促進國內行業(yè)優(yōu)化資源配置 調整經濟結構 提高社會勞 動效率 促使企業(yè)苦練內功 提高管理水平 應該清醒地認識到競爭才會帶來 更快的發(fā)展 只要發(fā)揮自身優(yōu)勢 減少技術差距 我國的模具必將逐步占領國 內市場 并拓展國際空間 塑料模是應用最廣泛的一類模具 在國外 塑料模占模具行業(yè)的 50 以上 而我國只有 30 左右 因而有較大的發(fā)展空間 近年來 我國塑料模有長足的 進步 但模具制造周期仍比國外長 2 4 倍 模具的質量穩(wěn)定性較差 總體水平 與國外比尚有較大差距 而塑料模的主要應用領域 汽車摩托車行業(yè) 家電電 子行業(yè)在加入 WTO 后將會有更多的新產品開發(fā) 對各個檔次的模具需求均有大 幅增長 總體來說 塑料模將是發(fā)展最快的一類模具 加入 WTO 之后 模具企業(yè)將在開放的環(huán)境中與國外的企業(yè)在同一市場上展開 競爭 模具企業(yè)必須做到以下幾項 才能在激烈的競爭獲得一席之地 1 加強吸收和引進國外先進技術 盡量提高產品的技術含量 2 提高管理水平 抓好模具的質量 提高生產率 保證模具準確的交貨期 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 5 3 增加科技術方面的投入 加強人才培養(yǎng) 提高職工的工作積極性 4 做好模具的售后服務 建立長期穩(wěn)定的客戶關系 同時 模具企業(yè)之間應建立一種合作的關系 共同提高競爭力 以艦隊的形 式應戰(zhàn) 目前 塑料工業(yè)已形成設計 生產 檢測 標準以及教學等一套完整的工業(yè) 體系 就其制品而言 如木材般輕盈 鋼鐵般堅強 石頭般堅硬 青銅般耐磨 玻璃般透明 鮮花般艷麗 以其優(yōu)越的性能深入到了各個領域 從航天火箭到 人們的日常生活用品 無所不有 面對如此大的市場 如何能快捷 高效的設計出模具已是當今模具的頭等課 題 第一個設計出模具的人 就意味著第一個搶占了市場 WTO 的加入 我國 的模具設計行業(yè)受到了前所未有的挑戰(zhàn) 提高模具的設計技術含量已迫在眉睫 我國模具生產能力和水平 與國外相比則差距頗大 造成上世紀九十年代模 具進口量占全國模具銷售總額的三分之一以上 達 6 10 億美元 因此 結合我國具體情況 學習國外模具工業(yè)建設和模具生產的經驗 宣傳 推行科學合理化的模具和產工程 推行科學合理化的模具生產工程 應當是我 國當前模具工業(yè)建設中的重要任務 50 年以前 模具生產一直延用單件生產方式 但是 經過長其他期 大量生產實踐 模具設計師們在模具生產實踐中 經總 結 研究 分析與設計 將其中通用 常用結構件 制訂成系列化標準件和通 用件 并組織批量生產和商品化供應 從而改變了模具完全處于單位生產的狀 態(tài) 大幅度地提高了模具設計水平與制造質量 大幅度地縮短了模具設計與制 造周期 美國 德國進行模具標準化工作已有 100 年的歷史 日本在二戰(zhàn)后 也進 行了全面推行模具標準化工作 故而這些國家已全面實現了模具標準化 其中 中草藥小型模具中 90 以上的零 部件 中大型模具中的 60 以上的零 部件 均已實現了標準化 通用化 系列化和商品化供應 故而 日本 美國模具的 平均生產周期已縮短到 1 5 2 5 個月 百我國模具的平均生產周期在 4 5 個月 以上 其主要原因之一是模具標準化程度和水平不高 目前 我國中小模具中 標準零 部件使用覆蓋率尚不到 30 生產供應的標準件品種 規(guī)格不齊 質 量不高 不能滿足互換性要求 從而造成我國模具生產水平 仍基本上處于極 不合理的單件生產狀態(tài) 為此 應當采取相應措施 針對模具生產特點 組織 行業(yè)力量 進行標準件的 快捷 適時 定點 優(yōu)質 安全 配套 地對模具 生產企業(yè)進行和產和商品化服務 以便全面推行模具標準化工作 本作者的畢業(yè)設計課題是 146 6 的藥瓶設計 為了更好的完成設計 我們 在還親自參觀學習了多家注塑廠 查閱了一系列相關資料當然 由于個人能力有 146 6 藥瓶注塑模設計 6 限 書中缺點和錯誤在所難免 望各位評審老師批評指正 1 總體方案論證 1 1 藥瓶的模具方案論證 1 1 1 藥瓶的設計原理 藥瓶采用上吹型中空吹塑 嵌塊式結構 中空吹塑的基本工作過程主要包括 以下幾個步驟 1 擠出管狀熔坯 或稱型坯 2 模具夾住型坯 3 通入壓縮空氣 將型坯吹脹成模腔形狀 空氣壓力一般為 0 26 0 49 兆帕 4 制品在模內充分冷卻 保持壓力 5 放出制品內的壓縮空氣 6 開模時取出制品 1 1 2 藥瓶的方案選擇 方案一 采用上吹型中空吹塑 在瓶口和瓶底分別設有?？谇秹K和模底嵌 塊 由于?？诤湍５啄p比較快 易于更換就可以延長模具的使用壽命 節(jié)省 資金 方案二 采用吹型中空吹訴 但不設有嵌塊結構 由于瓶口螺紋和瓶底凹 坑易使其相應部位磨損 一旦磨損 便要全部更換 即不經濟也不省時 綜上所述 采用方案一 具體結構如下 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 7 藥瓶模具示意圖 1 2 瓶蓋的模具方案論證 1 2 1 瓶蓋的模具設計原理 瓶蓋模具為注射模具 采用旋轉螺紋脫模 兩板式 在注射成型后 動模 與定模分開的過程中 由固定的齒條迫使與之相連的齒輪旋轉 然后通過一系 列的齒輪傳動 最后使型芯旋轉 瓶蓋由于受到側澆口和本身止滑條紋的約束 不能旋轉 于是型芯和瓶蓋可以自動分離 1 2 2 瓶蓋的模具方案比較 方案一 模具采用螺紋旋轉脫模 通過齒條帶動齒輪旋轉脫模 該模具自動 化程度高 效率高 節(jié)省了人力物力 方案二 模具采用螺紋旋轉脫模 通過手工把瓶蓋和螺紋一起擰下 然后再 交給其他人用扳手脫模 該模具費時 且須多個型芯 辦事效率低 綜上所述 采用第一方案 具體結構如下 146 6 藥瓶注塑模設計 8 瓶蓋模具示意圖 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 9 2 藥瓶的模具設計說明 2 1 中心入料式機頭 本套模具為上吹型中空吹塑模具 選用中心入料式機頭 其采用支架來支 撐分流體與芯棒 支架設置有若干條分流肋 這樣 熔體流經支架時被分成了 若干股 之后重新匯合 因此 這類機頭又可稱為支架式機頭 這類機頭的流徑較短 各熔體的停留時間相差較小 型坯周向壁厚較均勻 熔 體降解的可能性較小 因此 這累機頭可用于 PVC 等熱敏性塑料 熔體流經支架后形成的匯合線會降低制品性能 尤其對薄壁制品 在分流 肋表面上 熔體所受的剪切速率較大 其分之取向也較大 這會降低熔體匯合 線的強度 為提高熔體匯合線的強度 要使聚合物分子重新纏結 在支架后開 設 U 形流道以延長熔體的停留時間 2 2 材料的選擇和藥瓶的測繪 采用高密度聚乙烯 HDPE 樹脂 密度為 0 94 0 7g cm 霧狀半透明 濕 氣滲透性很低 氧氣滲透性很高 CO 很高 吹漲氣壓 P 0 4 0 7MP 2 最小合模力 F 1 2nAP 25 16kNmin n 型坯模具 吹塑模具 數量 A 型坯 或容器 在分型面上的投影 P 型坯模具型腔內的熔體壓力 或型坯的吹脹壓力 藥瓶的模具測繪尺寸如下圖 146 6 藥瓶注塑模設計 10 2 3 注射機的選擇 該藥瓶重量為 38g 故選用 XS Z 60 型注射機 一次注射量 125cm 3 螺桿直徑 38mm 注射壓力 119 6MP a 鎖模力 490 10 N3 壓板行程 180mm 模具最大厚度 200mm 模具最小厚度 70mm 壓板尺寸 330 440mm 拉桿空間 190 300mm 模具主要由以下部分組成 1 動模部分 2 定模部分 3 冷卻部分 4 切口部分 5 導向部分 2 4 型坯下垂與膨脹比 型坯擠出后 仍處于熔融狀態(tài) 其自身的重量會造成型坯下垂伸長 通常 稱之為型坯下垂 型坯下垂會造成壁薄或壁厚不均 因此 在可能的條件下 要盡力控制型 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 11 坯下垂伸長 通常用加快擠出型坯速度 減少型坯在空間停留的時間等方法來 解決 型坯自機頭擠出后 因壓力消除而膨脹 其膨脹的計算方法可按下面經驗 公式 dDx 式中 X 膨脹比 HDPE 膨脹率為 15 65 取 50 D 型坯離口模后的實際直徑 d 機頭口模直徑 在生產中 型坯離模膨脹現象應控制 通常采用升高料溫 選擇合適的辦法 0 5 md3 65 9 2 4 模具型腔 2 4 1 分型面 設計吹塑模具首先要考慮的一個 問題是分型面的選擇 其一般在于使兩半 模對稱 減小吹脹比 易于制品拖模 因此 分型面的位置由吹塑制品的形狀 確定 對橫截面為圓形的容器 分型面通過其直徑設置 因此藥瓶采用過中心對稱分 型 2 4 2 型腔表面 吹塑的模具腔表面應稍微有點粗糙 否則 會造成模具型腔的排氣不良 夾 留有氣泡 使制品出現 桔皮紋 的表面缺陷 還會導致系統的冷卻速度低而 且不均勻 使制品上各處的收縮率不一樣 由于 PE 吹塑模具的溫度較低 加上 型坯吹脹壓力較小 吹脹的型坯不會楔入至粗糙型腔表面的波谷 而是位于并 跨過波峰 這樣 可保證制品有光滑的表面 并提供微小的網狀通道 使模強 易于排氣 對模腔作噴沙處理 就可以形成粗糙的表面 可用金剛石 石英沙 或硬 沙礫來噴沙 噴沙沙礫要適當 對小 PE 瓶 可采用 60 120 的粒度 較大的 粗度 LDPE 要采用較細的粒度 2 4 3 型腔尺寸 尺寸主要由制品的外行尺寸 并同時考慮制品的收縮率來確定 收縮率一般 146 6 藥瓶注塑模設計 12 是指室溫 22 攝氏度 下模腔尺寸與成型 24h 后制品尺寸之間的差異 以 HDPE 其收縮率的 80 90 是在成型后的 24h 內發(fā)生的 影響吹塑制品收縮率的因素有多種 結晶制品的制品收縮率要比非結晶的 大 對結晶塑料 例如 PE 收縮率隨著制品的壁厚而增加 這是因為冷卻速 率較小會導致有序的晶體增加 提高型芯的熔體溫度雖然不會明顯影響制品的 外部尺寸 但會使較多的收縮出現在壁內 這是因為較高的熔體溫度可減小應 變恢復與吹脹應力 吹脹氣壓較高或模具溫度較低 可減少收縮率 加入的填 料也會影響制品的收縮率 吹塑制品的收縮率還有方向性 縱向的收縮率要比 橫向的少大些 2 5 模具底部嵌塊 吹塑底部一般設置單獨的嵌塊 以擠壓 封接型坯的一端 并切除尾料 設計模具嵌塊時應主要考慮夾坯口刃與尾料槽 它們對吸塑制品的成型與 性能有重要的意義 因此 對它們的下述四個方面的要求 1 有足夠的強度 剛性與耐磨性 在以后的反復合模過程中承受壓模型坯 熔體產生的壓力 2 坯區(qū)的厚度一般比制品壁的大些 積聚的熱量較多 為此 夾坯嵌塊要 選用熱導性能高的材料來制造 同時考慮嵌塊耐用性的話 銅鈹合金是一種理 想的材料 當然 由鋼制成的嵌塊使用壽命會更長 但導熱性能較差 3 接合縫通常是吹塑容器最薄弱的部位 故要在合模后但末切斷尾料前把 少量熔體擠入接合縫 以適當增加其厚度與強度 4 應切斷尾料 夾坯口刃的設計 夾坯口刃是一個重要的參數 B 過小會減小容器接合縫的厚度 降低其接 合強度 甚至切斷接合縫 無法吹脹型坯 b 過則無法切斷尾料 甚至無法使 模具閉合 要根據塑料特性 容器壁厚與容積 合模厚度與尾料夾角來確定 b 值 對任性較大的塑料 b 要小些 合模速度較低時 b 也可以取小些 根據經驗 用 HDPE 吹塑的容積小于 200L 的大桶 容器時 可這樣來確定 b b v 3 1 式中 b 的單位為 mm V 的單位為 L 對于小瓶 10ml b 可取 0 0 3 大于 200ml 的取 0 5 4mm 之間 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 13 因此藥瓶的切口寬取 b 2 尾料槽的設計 在夾坯口刃的下方開設尾料槽 其位于模具分橫面上 下圖給出了尾料槽的 結構 尾料槽的深度對吹塑的成型與制品自動休整有很大的影響 尤其對直徑大 壁厚小的型坯 槽深過小使尾料受到過大的壓力的擠壓 是模具尤其是夾坯口 刃受到過高的應變 甚至則不能與完全閉和 難以切斷尾料 若槽深過大 尾 料則不能與槽壁接觸 無法快速冷卻 其熱量會傳至容器結合縫 使之軟化 休整時 會對接合縫產生拉伸 每半邊模具的尾料槽深度最取型坯壁厚的 80 90 尾料的夾角 也要適當 常取 30 90 夾坯口刃寬度較大時 一般取 大值 較小 時有助于把少量熔體擠入接合縫中 2 6 模具頸部嵌塊 成型容器頸部的嵌塊主要有模頸圈與剪切塊 剪切塊位于模頸圈之上 有 助于切去頸部余料 減小模頸圈的磨損 剪切塊的開口可為錐形的 夾角一般 為 60 模頸圈與剪切塊由工具鋼制成 并硬化至 HRC56 58 定頸進氣桿插入型坯時 可把型坯擠入模頸圈的螺紋槽內 形成實心螺紋 進氣桿端部則可成型容器頸部的內表面 剪切塊口刃與進氣桿的剪切套配合 切斷頸部余料 2 7 模具排氣 成型容積相同的容器時 吹塑模具內要排出的空氣量要比注射成型的大許 多 注射成型的模具要排出的空氣量最多等于注射模具內的熔體量 而對吹塑 模具 要排除的空氣體積等于模腔容積減去完全合模瞬時型坯已被吹脹后的體 積 其中后者占較大比例 但仍有一定的空氣夾留在型坯與模腔之間 尤其對 146 6 藥瓶注塑模設計 14 桶 罐 燃油箱之類的大容積吹塑制品 以吹塑 120L 大桶為例 模腔容積為 145L 完全合模瞬時型坯已被吹脹成體積約 90L 此外 與注射成型模具相比 吹塑模腔內的壓力很小 一般等于 1MP 因此 對吹塑模具的排氣性能要求a 較高 尤其是形腔拋光的模具 若夾留在型腔與型坯之間的空氣無法完全或盡快排出 型坯就不能快速地 吹脹 吹脹后不能與模腔良好的接觸 尤其是棱角部位 會使制品表面粗糙 凹痕等缺陷 表面文字 圖案不夠清晰 影響制品的外觀性能與外部形狀 尤 其當型坯擠出時 出現條痕或發(fā)生溶體斷裂 排氣不良還會延長制品的冷卻時 間 降低其機械性能 造成其壁厚不均勻 為此 要設法提高吹塑模具的排氣 性能 瓶體部分在閉模時有大量空氣 在吹賬時應盡快把空氣排出 以使瓶體能 完整地成型 緊貼于模腔壁上 如果某一局部有空氣滯留 外形即不完整成為 廢品 最有效的辦法是在分型面上設排氣槽 而截面突然改變處也應設排氣孔 1 分型面上的排氣槽 分型面是模具主要的排氣部位 合模后應盡可能多快的排出空氣 否則 會在制品上對應分型面部位出現縱向凹痕 這是因為制品上分型面處因夾留空 氣而無法快速冷卻 溫度尚較高的部位產生了拉力 排氣槽的選取要恰當 不應在制品上留下痕跡 尤其對外觀要求較高的制 品 例如化裝品瓶 這于塑料特性 吹脹氣壓及容器的閉厚和容積有關 型腔 的分型面的接觸面上應適當減小 以使兩個半模能密合 因為吹塑機的瑣模遠 小于注射機 為了增大分型面的鎖模壓強 一般都沿型腔周圍留有 3 10 的空 隙 而排氣槽則開在留下的接觸面上 槽深 0 1mm 一般用平面磨床精磨而成 槽寬 10 25mm 依模具大小而定 而一付模具在分型面上的槽數也依型腔的容 積而定 在型腔的兩邊各開三條以上的排氣槽 2 隅角部的排氣 在瓶肩及瓶底的周圍 是容易滯留空氣的所在 而瓶肩及瓶底有時是用嵌 件組成的 不便設排氣槽 即便可以設排氣槽 而有時由于瓶底的造型不同 往往在這些部位易使空氣滯留 因此必須設排氣孔 大致有以下幾種方式 a 為盲孔排氣 用于型腔小的模具 儲留氣量不大 盲孔徑為 0 6 1 2 深 25 35mm 一般都在試模后發(fā)現有局部憋氣時采用 新模不用 b 為漏斗形 型 腔有深凹的最凹處 徑孔自 0 2 0 5mm 根據所用的材料而定 如聚乙烯 聚 丙烯 PET 孔徑要小 制造時應先鉆小洞 待試模后決定 孔徑的大小雖然與 排氣快慢有關系 但孔的位置更是關鍵 如果孔的位置正確 孔徑雖小也可以 排出儲留的氣體 c 為排氣栓塞 一般作成六角形柱體 用圓柱在六角上削去 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 15 0 1 0 2 平面 嵌入需要排氣的部位 由于型腔表面多為弧面 所以栓塞型腔 精加工以前嵌入 但應注意在精加工時不可被切屑堵塞氣息 d 為燒結金屬通 氣塞 一般用銅燒結合金 本套模具在試模后 若發(fā)現憋氣 可采用 盲孔排氣 2 8 模具的冷卻 模具的冷卻效果量否直接影響瓶子的表面質量 所以冷卻系統的設計在吹 塑中很重要 如果冷卻不均勻 吹出的成品質量的表面便有明顯的差異 十分影 響外觀 模具的冷卻方法可分為外冷法 內冷法與后冷卻這三種 外冷法較為常用 其又可以分為以下四種 第一種方式是在模具入口引入較大流量的冷卻流體 設置的折流板形成的 迷宮式流道有助于形成湍流狀態(tài) 提高冷卻效果 密封端板打開后即可清理冷 卻通道 象鋁 銅鈹合金這類材料具有多孔性 因此其鑄造通道一般要用環(huán)氧 樹脂浸漬 以防止冷卻流體滲入模腔內 但這會降低熱傳導性 第二種方法是在模腔內從縱 橫方向鉆出冷卻通道 模具由機械加工制造 時 就可以用這種方式 在孔內設置螺旋銅片可以加劇流體的湍流速度 冷卻 通道一般取 10 沒扎 15mm 對大型模具可達 30mm 孔徑較大時要求冷卻流體 有較高的流率 既要求配置大功率的泵送裝置 兩相鄰孔道之間的孔徑的 3 5 倍 例如 35 50 孔壁與模腔之間的距離為孔徑的 1 2 倍 以均勻 充分地 冷卻制品 鉆孔式冷卻通道易于清理 設計不合理時便于修改 第三種方式 在模壁內嵌入冷卻彎管 這主要用于鋁 銅鈹合金或鋅合金鑄 造的模具中 這里彎管之間的距離對應上述孔道之間的距離 彎管用銅制成時 具有高的熱性能 這種方式比較簡單 可提高冷卻流體的湍流程度與傳熱性能 避免其泄露 但管道不易清理 第四種方式為噴霧冷卻 在模壁空腔內通過一組噴管噴射出水霧 此方式主 要用于大型模具 以減少模具質量 吹塑制品各部位的壁厚一般是有差異的 而冷卻時間由最厚的部位確定 且冷卻不均勻會使制品產生翹曲與殘余應力 通過以上分析 第一種鑄造水路 簡單方便 易于加工 故采用此種方式 146 6 藥瓶注塑模設計 16 鑄造式冷卻通道 1 冷卻流體出口 2 模腔 3 冷卻流體入水口 4 折流板 5 密封 端板 2 9 擠出吹塑機械的操作與保養(yǎng) 2 9 1 開機與停機 擠出吹塑機械的啟動要按下述步驟進行 a 按要求設定各加熱段溫度 b 各加熱段達到預定溫度并保溫一定時間 螺桿開始以最低的速度連續(xù)地 旋轉 然后逐漸提高轉速至要求的值 c 型坯擠出穩(wěn)定后 開始吹塑操作 停止吹塑生產時要按以下步驟進行 a 暫停生產 1h 以內時 停止螺桿轉動 機筒與機頭的各加熱段仍按加工要 求設定溫度 b 暫停生產 1 8h 時 停止螺桿轉動 各加熱段設定較低溫度 例如 HDPE135 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 17 c 停止生產 8h 以上時 停止螺桿的轉動及機筒與機頭的加熱 但這樣 留 在機筒的熔體會冷卻 收縮 產生氧化 降解 為此 最好的操作 適當降低 機筒上對應過度段與計量段的溫度 例如對 HDPE 為 160 螺桿低速轉動 以把機筒內的熔體排出 最后停止螺桿及加熱 2 9 2 吹塑模具的保養(yǎng) 吹塑模具夾坯口刃磨損后 要由熟練的制模工人來修復 吹塑模具頸部的剪切塊與進氣桿上的剪切套是關鍵部件 要保持良好狀態(tài) 必要時更換 例如 剪切口刃被不均勻磨損后 成型的容器在使用時頸部會發(fā) 生泄露現象 吹塑模具冷卻孔道因堵塞或腐蝕而影響冷卻介質的流動時 應立即清洗 吹塑模具的導銷要定期潤滑 每工作一年 至少要工作一次 以確保兩半模 對準 提高模具壽命 每當停機生產或吹塑模具要庫存時 要用壓縮空氣吹凈里面的冷卻孔道 模 腔要涂上防護劑 146 6 藥瓶注塑模設計 18 3 瓶蓋的模具設計 材料的選擇和瓶蓋的測繪 瓶蓋的材料和藥瓶的材料相同 見藥瓶的設計 平蓋的測繪如下 3 1 注塑機的選擇與型腔個數的計算 瓶蓋的質量為 12g 選用 XS ZY 125 注射機 一次注射量 125cm 3 螺桿 柱塞 直徑 42mm 注射壓力 116 6MP a 鎖模力 882 10 N3 最大注射面積 320 cm 2 壓板行程 300mm 模具最大厚度 300mm 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 19 模具最小厚度 200mm 壓板尺寸 450 420mm 拉桿尺寸 260 290mm 定位圈尺寸 100mm 頂出形式 兩側頂出 中心距 230mm 選用注射機的鎖模力必須大于型腔壓力產生的開模力 不然模具分型面要分 開面產生溢料 注射時產生的型腔壓力對柱塞式注射機壓力損失較大 所以 型腔壓力均為注射壓力的 40 60 而有預裝置的注射機及螺桿式注射壓力損 失較小 所以型腔壓力較大 另外 對不同流動性的塑料 噴嘴和模具結構形 式 其壓力損失也不一樣 一般熔料經噴嘴時其注射壓力達 60 80Mpa 經澆注 系統入型腔時則型腔壓力一般設為 25 50MPa 鎖模力和成型面積的生態(tài)系統由下式確定 10 AP 腔鎖 式中 鎖模力 KN 鎖 型腔壓力 一般取 40 50MPa 腔P A 澆道進料口和塑件的投影面積 m 則 10 AP 腔鎖 4 5X5000 1000 225 KN XS ZY 125 鎖模力為 882 KN 另外 鎖模力與成形面積的生態(tài)系統可直接查表 額定注射壓力 如果只考慮注射機的最大注射量 最大成型面積和鎖模力來確定注射 這 還不是夠的 有些塑件由于形狀及塑料的品種等因素 需用很高的注射壓力才 能順利成形 為此選用的注射機注射壓力必須大于成形所需的注射壓力 即應 滿足下人的公式 成注 P 式中 選用的注射機的最大注射壓力 注 成形時需用的注射壓力 MPa 成 146 6 藥瓶注塑模設計 20 高密度聚乙烯成形時所需的注射壓力為 70 100 Mpa XS ZS 22 型注射機 的注射壓力為 750 MPa 750 MPa 70 100 MPa注P 型腔的計算 以機床注射能力為基礎 每次注射量不超過注射機最大注射量的 80 按公 式計算 件 澆WSN 8 0 式中 N 型腔數 S 注射機的注射量 g 澆注系統的注射量 g 澆W 塑件重量 g 件 初定注射 機為 XS ZS 22 型 該注射機的注射量為 30g 即 S 30g 初估澆 注系統的重量為 5g 即 5g 塑件的重量 12g澆 件W 所以 5 12308 N 因此 模具的型腔數初定為 1 3 2 澆注系統設計 澆注系統設計應注意的幾個問題 1 首先根據塑料制品的結構分析其充填過程 以保證塑料制品的內在質量 和尺寸穩(wěn)定 這一點在大型塑料模具制品及其功能性塑料制品上尤為重要 2 在設計澆系統時 應當非常注意澆注系統對制品外觀的影響 在設計過 程中經常會遇到這樣的情況 某一塑料制品的澆口影響制品外觀 只能將澆口 該設在其他部位 若實在無法處理時 可通過改變制品的結構來解決 上述問 題 對有外觀質量要求的塑料制品尤為重要 3 在設計澆注系統時 應考慮到模具在注射時 是否能適應全自動操作 要達到全自動操作 必須保證在開模時 制品與澆注系統能自動脫落 澆口與 制品亦要盡可能自動分離 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 21 4 澆注系統的設計 必須考慮到塑料制品的后續(xù)工序 如因后續(xù)工序在加 工 裝配 管理上需要 往往須設置輔助流道 將多件制品聯成一體 5 在設計澆注系統時 應留有一定的余地 這樣在使用是即使有些不足 亦可以比較方便的解決 6 多觀察分析各類塑件制品的澆注系統和澆口位置的選擇 吸取其成功之 處 提高澆注系統的可靠性 7 設計澆注系統時 其主流道進口應盡量與模具中心重合 垂直式主流道的設計 上圖是主流道的形式及設計參數 d 主流道小端直徑 既主流道與注射機噴嘴接觸處的直徑 D 注射機噴嘴的孔徑 0 5 1 3mm L 主流道長度 根據模具的具體結構 在設計時確定 主流道的錐度 一般在 2 4 對粘度較大的塑料 可取 3 6 但由于受標準錐刀的限制 應盡量選用標準度值 故取 4 澆口套的設計 主澆道是澆注系統的第一個組成部分 這部分的具體設計都集中在澆口套 上 模具在工作時 澆口套直接與注射機噴嘴接觸 澆口套本身的工作條件比 較苛刻 所以應選用較好的鋼材來制造 并應有 50 55HRC 的硬度 澆口套與注射機噴嘴的接觸部分有兩種形式 一種為平面接觸 另一種為 球面接觸 平面接觸的主要特點是面積較大 密封較好 塑料不易外溢 其缺點 是 若注射機的精度不高 容易造成噴嘴孔與澆口套孔不同軸 球面接觸噴嘴與澆 口套的接觸面積較小 若配合不當 容易造成塑料外溢 但由于它能自動調節(jié)注射 機的偏差 所以在注射機精度不高的情況下亦能正常應用 在國外 特別是西歐國 家 使用平面接觸的澆口套較多 我國絕大部分使用的是球面接觸的澆口套 球面接觸的澆口套 在正常情況下 澆口套端部的球面半徑應大于注射機 噴嘴的球面半徑 澆口套錐孔的小端直徑應大于注射機噴嘴孔徑 澆口套與定模部分裝配后 必須與分型面有一定的間隙 其間隙 a 0 05 0 15mm 因為該處受噴嘴的壓力影響 在注射時會產生變形 有時在 試模中經常發(fā)現在分模面上澆口套周圍出現飛邊 就是由于沒有間隙的原因 澆口套的凸肩處必須有圓弧過度 否則會因為應力集中而在工作時損壞 圓弧半徑 3 5mm 之間 146 6 藥瓶注塑模設計 22 3 3 冷料井及澆注系統的拉料桿 冷料井的位置及其作用 1 冷料井分為主流道冷料井和分流道冷料井 冷料井的位置一般都設計在 主流道或分流道的末端 亦即塑料最先到達的部位 2 冷料井的作用是防止在注射時將冷料注入型腔 而使制品產生缺陷 3 冷料井的大小要適宜 一般情況下 主流道冷料井圓柱的直徑為 6 12mm 其深度為 6 10mm 對于大型制品 冷料井的具體尺寸可適當加大 分流道冷料井 其長度 L 5 8mm 4 在三板式模具上一般不設計主流道冷料井 只在分流道上設計冷料井 其尺寸與上述相同 通過以上分析 本模具的冷料井的設計如下圖 3 4 澆口的設計 澆口設計包括澆口截面形狀及澆口截面尺寸的確定 澆口位置的選擇 影響澆口的截面形狀及其尺寸確定的因素 就制品而言 包括制品的形狀 大小 壁厚 尺寸精度 外觀質量及力學性能等 制品所用塑料特性對澆口設 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 23 計的影響因素是塑料的成型溫度 粘度 流動性 收縮率及有無填充物等 此 外 在澆口設計時 還應考慮澆口的加工 脫模及清除澆口的難易程度 澆口的截面尺寸宜小不宜大 在確定尺寸時 先確定得小一些 然后試模 時 根據對型腔的充填情況在進行修正 特別是一模多腔的模具 通過修正可 使各型腔同時均勻充填 小澆口可以增加熔料流速 并且熔料經過小澆口時產生很大的摩擦而使熔 料溫度升高 其表觀粘度降低 有利于充填 另外 由于小澆口的固化較塊 不會產生過量補縮而降低制品的內應力 同時可以縮短注射成型周期 澆口過 小會造成澆口處過早固化 使補料困難而造成制品缺陷 在選擇澆口位置時 還應注意以下幾點 1 澆口位置應設在制品最大壁厚處 使塑料從壁厚流向壁薄 并保持澆口至 型腔的流程基本一致 2 防止?jié)部谔幃a生噴射而在充填過程中產生蛇行 3 澆口位置應設置在制品的主要受力方向上 因為塑料的流動方向上所承 受的拉應力和壓應力最高 特別是帶填料的增強塑料 這種情況更加明顯 4 在選擇澆口位置時應考慮制品的尺寸要求 因為塑料經澆口充填時 在 塑料的流動方向與垂直方向上的收縮不盡相同 所以應考慮到變形和收縮的方 向性 本模具設計選擇側澆口澆注 側澆口亦稱普通澆口 側澆口在一個制品上 可以開設一個也可以開設多個 這種澆口的主要特點 形狀比較簡單 加工較 方便 在一模多腔的非平衡布置的模具上 修正這種澆口也比較容易 有時在 生產現場也可以 幾乎各種塑料都可以使用這種澆口 其不足之處是 制品和 澆口不能自行分離 若要使其分離必須特殊設計 澆口痕跡雖然沒有直接澆口 那樣明顯 但還是留下一定的痕跡 側澆口的長度 l 中小型模具 l 0 5 0 8mm 批量大 要求不高的制品 l 0 25 0 40mm 這樣做有兩個優(yōu)點 其一可以減小摩擦阻力 便于充填 其 二可以直接用手工去除澆口 不需要任何工具 而在制品上幾乎不留澆口的殘 余部分 對于大型制品 l 可在 1 0 1 5mm 之間根據具體情況進行設計 澆口厚度 h 主要根據制品的最大壁厚 一般取 1 3 1 2 的壁厚 通常可 取 0 5 1 5mm 澆口寬度 b 對于中小型制品 b 1 0 2 0mm 大型制品 b 3mm 下圖是本模具澆口的示意圖 146 6 藥瓶注塑模設計 24 側澆口示意圖 3 5 制品形狀的冷卻 由于在整個成型周期中 50 60 的時間用于對制品的冷卻 因此 在成 型過程中冷卻時間的長短的重要意義是不言而遇的 制品的最短冷卻時間可按 下面的公式計算 T s mcxt4ln2 制品最大厚度 mm 塑料熱擴散系數 mm s 2 t 塑料脫模溫度 x t 模具溫度 m t 塑料注射溫度 c 冷卻水道應設置在塑料向模具熱傳導困難的地方 根據冷卻系統的設計原則 冷卻水道應圍繞模具所成型的制品 且盡量排列均勻一致 由于采用旋轉脫模 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 25 不宜在型芯開設冷卻水道 但為了達到冷卻效果 節(jié)省冷卻時間 本模具采用 了嵌塊式螺旋冷卻水道 為了確保冷卻水道的密封性 在水道的上下端處都加 了密封墊圈 具體如下圖 冷卻系統示意圖 3 6 導向裝置的設計 導向裝置主要由導柱和導套構成 導柱分為普通導柱和階梯導柱 由于階 梯導柱在制造上較普通型導柱難度大 對導柱中兩段不同的直徑部分的同軸度 要求較高 因此 在這次設計中采用普通導柱 其制造簡單 省時 適合普通 的模具 在設計中 導柱的長度也是一個不可忽視的重要參數 即導柱的長度要比 模具中最長的凸器部分長些 以免在組裝時因對位不準而碰傷模具 3 7 螺紋退芯的設計 由于瓶蓋有兩圈內螺紋 且螺紋較大 不可以強行脫模 因此采用旋轉脫模 為提高生產效率 節(jié)省人力物力 放棄手動手動旋轉退芯方法 采用機動旋轉 退芯機構 本模具采用齒條齒輪式 在注射成型后 動模與定模分開的過程中 由固 定的齒條迫使與之相連的齒輪旋轉 然后通過一系列的齒輪傳動 最后使型芯 旋轉 瓶蓋由于受到側澆口和本身止滑條紋的約束 不能旋轉 于是型芯和瓶 蓋可以自動分離 襯套可延長模具的使用壽命 齒輪傳動系統要保持嚙合良好 146 6 藥瓶注塑模設計 26 螺紋型芯退芯結構示意圖 圓柱齒輪的設計計算 取齒輪的模數為 m 2 d 46mm h 1 C 0 25a 齒輪的齒數 z d m 46 2 23 齒數為奇數 分度圓直徑 d 46mm 齒頂高 h h m 1 2 2mma 齒跟高 h h C m 2 5mmf 齒全高 h h h 2 h h m 4 5mmafaf 齒頂圓直徑 d d 2 h 1 mz5021 齒跟圓直徑 d fdcaf 41 基圓直徑 d dcos 46 cos20 b 齒距 p mm28 614 3 m 齒厚 s m2 齒槽寬 e 頂隙 c c 5 0 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 27 3 8 注塑機操作過程注意事項 養(yǎng)成良好的注塑機操作習慣對提高機器壽命和生產安全都大有好處 開機之前 1 檢查電器控制箱內是否有水 油進入 若電器受潮 切勿 開機 應由維修人員將電器零件吹干后再開機 2 檢查供電電壓是否符合 一般不應超過 15 3 檢查急停開關 前后安全門開關是否正常 驗證電動 機與油泵的轉動方向是否一致 4 檢查各冷卻管道是否暢通 并對油冷卻器 和機筒端部的冷卻水套通入冷卻水 5 檢查各活動部位是否有潤滑油 脂 并加足潤滑油 6 打開電熱 對機筒各段進行加溫 當各段溫度達到要求時 再保溫一段時間 以使機器溫度趨于穩(wěn)定 保溫時間根據不同設備和塑料原料 的要求而有所不同 7 在料斗內加足足夠的塑料 根據注塑不同塑料的要 求 有些原料最好先經過干燥 8 要蓋好機筒上的隔熱罩 這樣可以節(jié)省電 能 又可以延長電熱圈和電流接觸器的壽命 操作過程中 1 不要為貪圖方便 隨意取消安全門的作用 2 注意觀 察壓力油的溫度 油溫不要超出規(guī)定的范圍 液壓油的理想工作溫度應保持在 45 50 之間 一般在 35 60 范圍內比較合適 3 注意調整各行程限位開關 避免機器在動作時產生撞擊 工作結束時 1 停機前 應將機筒內的塑料清理干凈 預防剩料氧化或 長期受熱分解 2 應將模具打開 使肘桿機構長時間處于閉鎖狀態(tài) 3 車 間必須備有起吊設備 裝拆模具等笨重部件時應十分小心 以確保生產安全 3 9 模具的保養(yǎng) 每一套模具 往往造價及為昂貴 對模具必須進行保養(yǎng) 1 防銹措施 卸模時 必須從下部卸下冷卻管 用棉絲擦干 用壓縮空氣吹凈 在防銹方法上 可涂飾耐水性的黃油 也可以打用除銹液將型腔和冷卻孔銹體清除 2 保持滑動部分的潤滑 在保養(yǎng)上要定其在滑動部分涂油 涂飾必須適當 如潤滑油涂飾太多則會污 染制品 涂少起不到潤滑的效果 146 6 藥瓶注塑模設計 28 4 預期效果 本人在規(guī)定時間內 保質保量的完成了設計任務 在設計中 盡量采用新 技術 新方法 本著節(jié)能高效的原則 設計出了本套模具 符合設計任務書的 要求 完成了領導交給我的設計任務 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 29 5 結論 本次設計研究了模具的中空吹塑和帶螺紋塑件的模具設計過程和方法 對 注塑模具有了非常深刻的了解 經過這三個月的緊張設計 不僅僅是學會了注 塑模設計 而且學會了一般的設計方法 設計思路 在這三個月過程中 不但 溫習了以前學的知識 而且學會了很多新的知識 并且熟練掌握了 AUTO CAD PRO E CAD CAM 等一系列繪圖軟件 146 6 藥瓶注塑模設計 30 6 工作小結 為期三個月的畢業(yè)設計已接近尾 回顧這緊張而充實的三個月的學習生活 感 覺收益頗豐 在畢業(yè)設計前期 我們在鹽城十幾家注塑廠進行了一周的參觀實習 通過這段時間的觀察 了解 我對注塑模具有了比較具體的感性認識 我查找 了一些相關資料 結合實習的收獲 初步制訂了畢業(yè)設計的寫作提綱 在吳德 和老師的指導下 我對注塑模具的概念 具體內容進行了進一步的研究 在設 計期間 我閱讀 摘錄了許多相關資料 對注塑模具的認識進一步深化 積累 了大量的感性材料 有時候為了某一個疑點去廠里做進一步了解 向工廠的老 師傅請教 他們幫助我解決了很多難題 再次向他表示感謝 通過這三個多月的畢業(yè)設計 我學著獨立解決問題 提高了自己分析問題 解決問題的能力 為以后進入社會打下了基礎 在設計過程中培養(yǎng)了多聽 多 問 多記的習慣 將使我終身受益 在畢業(yè)設計過程中我得到了吳德和老師的辛勤指導 在此我深表感謝 由于本人水平有限 文中難免不足之處 懇請各位評審老師批評 指正 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 31 致 謝 經過近三個月的努力 藥瓶的設計終于得以順利完成 在設計過程中 吳德和老師自始至終給我大力支持和諄諄教誨 我的每一點 進步 每一個成功的喜悅的背后 都有吳德和老師無微不至的關懷和幫助 他 嚴謹的治學態(tài)度 謙和平易的待人處事方式 都使我受益匪淺 在此 我向他表 示衷心感謝 在設計過程中 也得到了系領導和其他同學以及工人師傅的關心和幫助 在此 請允許我向他們表示真誠的謝意 最后 感謝畢業(yè)設計評審委員會的老師們百忙之中對我的設計批評指正 146 6 藥瓶注塑模設計 32 參 考 文 獻 1 陸寧 實用注塑模設計 北京 中國輕工業(yè)出版社 1997 5 2 塑料模設計手冊 編寫組 塑料模設計手冊 3 張克惠 注塑模設計 西北工業(yè)大學出版社 1995 1 4 王樹勛 模具實用技術綜合手冊 廣州華南進工大學出版社 1995 6 5 宋玉恒 塑料注射模具設計實用手冊 北京航空工業(yè)出版社 1994 8 6 陳秀寧 機械設計基礎 浙江大學出版社 1993 7 7 宋玉恒 塑料注塑模具設計使用手冊 航空工業(yè)出版社 1994 8 8 工程畫教研室 機械制圖 大連理工大學 北京高等教育出版社 1993 5 9 成都科技大學 北京化工學院 天津輕工業(yè)學院 塑料成型模具 輕工 業(yè)出版社 1990 10 馬金俊 塑料模具設計 中國科學技術出板社 1994 8 11 黃漢雄 塑料吹塑技術 化學工業(yè)出版社 1996 1 鹽城工學院機械工程系畢業(yè)設計說明書 33 附件清單 1 裝配圖 CSM 00 A0 一張 2 藥瓶 CSM 00 01 A2 一張 3 導銷 CSM 00 02 A4 一張 4 定模板 CSM 00 03 A1 一張 5 固定板 CSM 00 04 A3 一張 6 密封端板 CSM 00 05 A4 一張 7 模底嵌塊 CSM 00 06 A3 一張 8 動模板 CSM 00 07 A1 一張 9 切割環(huán) CSM 00 08 A3 一張 10 ?？谇秹K CSM 00 09 A3 一張 11 裝配圖 ZSM 01 A0 一張 12 瓶蓋 ZSM 01 01 A4 一張 13 導拄 ZSM 01 02 A4 一張 14 墊板 ZSM 01 03 A4 一張 15 定模板 ZSM 01 04 A1 一張 16 定模固定板 ZSM 01 05 A1 一張 17 定位環(huán) ZSM 01 06 A4 一張 18 澆口套 ZSM 01 07 A4 一張 19 導套 ZSM 01 08 A4 一張 20 圓套 ZSM 01 09 A4 一張 21 支撐板 ZSM 01 10 A2 一張 22 墊條 ZSM 01 11 A3 一張