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浅析塑料瓶盖的模具设计与加工

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浅析塑料瓶盖的模具设计与加工

发布日期:2020-06-23 作者: 点击:

伴随着中国经济的飞速发展,现代塑料成型技术也得到了长足的发展,其中影响塑料成型生产最关键的三大因素是:高精度的模具、合理的加工工艺方法、高效快速的成型设备 。 高精度的塑料模具是保证合理的加工工艺方法的实现、保证塑料件的质量的关键因素。先进的制造设备只有配备高精度且合理的模具才能完全发挥设备的效能,当今一般塑料产品的更新换代都以生产模具的更新为基础的。


该文将以塑料瓶盖的模具设计为重点,阐述当今模具设计的一些技术特点。 塑料瓶盖的模具设计中以完整内螺纹式瓶盖最常见,其对模具设计要求也较高,由于其内腔结构复杂 , 加工精度也较高,需使用先进CAD/CAE技术,配合高精度的加工设备才能达到设计要求。


1.塑料件结构分析


该设计为完整内螺纹式瓶盖,其效果图如图l所示,其塑件总高50 mm,整体壁厚 2.5 mm ,外径为30 mm,内外壁有拔模斜度,内径螺距为5 mm。可选用较常用的聚乙烯 (PE) 材质制造。内螺纹式瓶盖与瓶身配合时需具有良好的密封性能,不会产生泄漏。

浅析塑料瓶盖的模具设计与加工

对于完整内螺纹式瓶盖一般有以下几种成型方法:


(1)采用强制脱模的形式,此方法会导致脱模困难,且内螺纹变形严重,产品的合格率也会随之降低。


(2)采用活动螺纹型芯的模具进行手动脱模,此方法形式结构较简单,但生产效率较低,人工成本较高,不适用于大批量生产。


(3)采用自动脱螺纹技术,此方法结构适中,生产效率高,人工成本低,可适用于大规模批量生产。


完整内螺纹式瓶盖设计属于大批量生产,一般采用一模多腔。综合开始模具的加工费用等因素,采用一模16腔的模具形式来制造,浇注采用热流道浇注模式,点浇口进料,在动模装置那需设置型芯固定板和推板。


2.塑料瓶盖的模具设计


在做模具设计师,一般应使设计基准与加工基准一致,这样可减少由于尺寸的累积而造成的加工误差。如关键的加工尺寸的定位基准不统一,在加工制造过程中需确定加工基准, 需进行相应的尺寸精度换算,消除在加工工程产生的误差,一般要求机械设计员需了解相应的加工工艺。


根据客户的需求和上文所述的塑料件的结构分析,模具设计装配图如图2所示

浅析塑料瓶盖的模具设计与加工

将定位板(1)安装在注塑机相应的安装孔处,利用压板将上定模板(2)与注塑机身固定 ,调整其行程,将下国定在合模件上,调整模具行程使其达到相应的要求。


模具的动模部分为中间板(6)、动模板(7)、垫板(10)、导向板(11)和下固定板(13)组成。动作时上卸料板(3)和流道板(4)分离,此时动模部分继续向后移动,当小拉杆与下定模板(5)接触时,动模停止动作,小拉杆继续动作,下定模板 (5)与中间板(6)分离,动模部分将往后移,此时主轴(17)将带动太阳轮(15)转动,太阳轮(15)将啮合行星轮(9)转动,在转动行星轮(9)的同时,将使螺纹套(12)旋出,从而将塑料瓶盖从模具中脱离。


合模过程与之相反,动模部分向前移动时,在主轴(17)的带动下,行星轮(9)随着太阳轮(15)转动,从而使行星轮复位,随之模具合模。


2.1、浇注口设计


由于此模具采从模具中心进料,从而利于塑胶填充性能增腔,排气性也较好,在分模时较易实现现有浇注系统冷凝料与塑浇件的切断功能,此方法生产效率较高,所以浇铸系统采用点浇口浇注。因为塑料瓶盖的全螺纹部位需与瓶身上部的螺纹口相配合,为保证螺纹的高强度性,需增加螺纹部分的壁厚来满足性能,为防止在注塑过程出现气泡,表面变型等缺陷,需将相应的点浇口设置在塑胶件的底部中心的位置,此方法可提高塑胶件的流动性,提高注塑件的尺寸稳定性,从而提高产品的质量。


2.2、限位机构设计


此拉杆限位机构比较常用,其是利用螺纹的连接性能来实现定距分模的,结构工艺性较好,其常用来分模时的定距定量。工作时,上卸料板(3)与流道板(4)分开,动模部分也随之往后移动,在拉杆的作用下使上定模板(2)与上卸料板(3)也随之分离,将流道里的一些冷凝料取出,动模部分将随之往后移,在小拉杆端面限位的作用下,使上定模板4(2)与垫板(10)分开,完成相应的脱模动作。


2.3、螺纹旋转分离结构设计


螺纹旋转分离结构设计是利用塑料零件上的螺纹旋转从而带动轴向移动的方法实现塑件脱模的,在推板的作用下将塑件自然顶出。其工作过程是:在主轴(17)轴向移动下,其连接的太阳轮(15)也随之移动,从而啮合行星轮(9)转动,通过行星轮(9)的转动从而带动行轮轴的传动,在导向螺纹套(12)的作用下,使塑料与向配合的螺纹分离,达到塑件脱模的目的。


选用的螺纹的螺距设计为5mm,为满足螺纹传动的运动要求,模具脱模时的轴向位移需等于螺纹转动所产生的轴向距离H=30mm,


由此可计算出行星轮所需转的圈数N2为n2=30/5=6(圈)


选取行星轮的模式m=3mm,齿数Z2的20,


太阳轮的齿数Z1=48,


传动比为i=Z2/Z1=20/48=0.42


太阳轮的转动圈数N1为


N1=i x N2=0.42 x 6=2.52(圈)


主轴杆的螺距P为:


P=H/N1=30/2.52=11.9mm


取整则P为12mm


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