基于Pro/E的塑料瓶盖的模具设计 1
1塑件工艺分析及设计
1.1. 塑件材料的选择:
根据塑件的使用性能,生产量大，价廉，应具有一定的强度和硬度，而又对人体
无伤害，如图1-1所示，此塑件为一个带拉手的醋瓶盖子，（下图是1-1是根据实物用PRO/E进行三维建模所得）从图中可以看出该制品主要为圆形，此处不做螺纹结构就变得不是很复杂，塑件壁厚均匀，需要经常拿动，因为它是醋瓶的一部分，要求有一定的配合尺寸精度要求。综合塑件的工艺性和经济性，选用PP（聚丙烯）
图1-1 制件
1.2.聚丙烯塑料的性能特点、成型特点、用途及工艺参数：
聚丙烯是丙烯单体在一定温度和压力下通过特殊催化剂作用聚合而成的热塑性物质，加工性能良好，无毒、无味，密度小，强度、刚度、硬度耐热性均优于低压聚乙烯,可在100度左右使用.不受湿度影响,但低温时变脆、不耐磨、易老化.适于制作一般机械零件,耐腐蚀零件和绝缘零件 。常见的酸、碱有机溶剂对它几乎不起作用，可用于食具。制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度0.90-0.91g/cm3,是最轻的通用塑料。耐腐蚀,抗拉强度30MPa，强度、刚性和透明性都比聚乙烯好。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性和添加抗氧剂克服。 （1）成型加工工艺性：
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,并注意控制成型温时容易取向,模具温度低于50度时,塑件不光滑,易产生熔接不良,流痕,90度以上易发生翘曲变形 注塑模工艺条件：
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干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。 熔化温度：220～275C，注意不要超过275C。
模具温度：40～80C，建议使用50C。结晶程度主要由模具温度决定。注射压力：可大到1800bar。
注射速度：通常，使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么应使用较高温度下的低速注塑。 （2）PP塑料的用途
可以广泛的使用于制造包装瓶盖，各种家庭用品，文具，医疗用品，活页，法兰，风扇轮，地下工程防水，工业民用建筑工程的屋面、墙体、地坪、水池、地下室等，以及道路和桥梁工程中。
1.3.对塑件设计的原则和要求：
塑料制件主要是根据使用要求进行设计，由于塑件有特殊的机械性能，因此设计塑件时必须充分发挥其性能上的优点，补偿其缺点，在满足使用要求的前提下，塑件的形状尽可能地做到简化模具结构，符合成型工艺特点，在设计时必须考虑： a）塑件的物理机械性能，如强度、刚性、韧性、弹性、等； b）塑料的成型工艺性，如流动性；
c）塑料形状应有利于充模流动、排气、补缩，同时能适应高效冷却硬化（热塑性塑料）或快速受热固化（热固性塑料）； d）塑件在成型后收缩情况及各向收缩率差异； e）模具总体结构，特别是抽芯与脱出塑件的复杂程度；
f）模具零件的形状及制造工艺。除此之外，还应考虑塑件设计原则： ①在满足性能和使用条件下，尽可能使结构简单、壁厚均匀、连接可靠、安装使用方便。
②结构合理，用简单的加工方法就能完成模具的制作。 ③减小成型加工后的辅助加工。
1.4. 塑件的尺寸和精度分析
1）塑件的尺寸
塑件的总体尺寸取决于塑料流动性在 一定设备和工艺条件下流动性好 的塑料可以成型尺寸较大的塑件，反之亦然。本课题的塑件和所选的材料PP有很好的机械特性，流动性，光泽性，外观漂亮，塑料收缩性小，塑件 细微部位的清晰度好，达到设计要求。
2）塑件的尺寸精度
一般为了降低模具的加工难度和制造成本，在满足要求的前提下尽量把塑件的尺寸
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精度精设计的低些，另外塑件的尺寸精度与塑料的品种有关，根据收缩率又将精度等级分为：高精度等级，低精度等级，一般精度等级，依据所选材料查<< 塑料模具与工艺>>查表3-3取一般精度为5级。
1.5.模具结构的确定：
塑件带有侧孔，需用侧抽机构，用推杆脱模，综合考虑制件特点和生产效率因此模具选用三板式点浇口，浇注系统凝料和制品从不同的分型面取出，开模时型腔板和固定板做定距分离便取出凝料。故选一模两腔。此处选用斜导柱分型抽芯， 斜导柱分型抽芯是应用最广的分型抽芯机构，它借助于机床开模力或推出力完成侧向抽芯，结构简单，制造方便，动作可靠。因此，我选用斜导柱抽芯机构。因有侧抽芯，所以采用推杆脱模机构。我采用了标准模架，省去了不必要的加工麻烦，减少了加工时间，从而减少了人力、物力、才力，提高了生产效率。
经过分析：选用点浇口较简单，该浇口相对分流道来说断面尺寸较小，浇口优点是便于机械加工，易保证加工精度，而且试模时浇口的尺寸容易修整，适于各种塑料品种，其最大特点是可以分别调整充模时剪切速率和浇口封闭时间。
1.6.注射机的选择：
除了模具的结构、类型和一些基本参数和尺寸外，模具的型腔数、需用的注射量、塑件在分型面上的投影面积、成型时需要的合模力、注射压力、模具的厚度、安装固定尺寸以及开模行程等都与注射机的有关性能参数密节相关，如果两者不相匹配，则模具无法使用，为此，必须对两者之间有关数据进行较核，并通过校核来设计模具与选择注射机型号。
由计算得制件的体积如下：按设计要求一模两腔 V=4.18376 ×103mm3
P=0.9～0.91 取p=0.91g／cm（1-1）
由于此塑料的密度为0.91g/ cm3，所以由质量： m制=v﹒p=4.18376×0.91=3.81g（1-2） 浇注系统的质量：可按制件0.6倍计算 采用一模两腔
M浇=2×3.81×0.6=4.572g
该模具一次注射所需塑料PP
M总=2×m制+m浇=2×3.81+4.572=12.192g
设计模具时，应详细地了解注射机的技术规范，才能设计出合乎要求的模具，应了解的技术规范有：注射机的最大注射量、最大注射压力、最大锁模力、最大成型面积、模具最大厚度和最小厚度、最大开模行程以及机床模板安装模具的螺钉孔的位置和尺寸。 根据上面计算得到的 M
总
3
可知注射机的最大注射量
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（额定注射量G）应满足：
G≥m总／0.75=12.192/0.75=16.256g
根据额定注射量G和额定锁模力F的值。可选择XS-Z-30.型号注塑机
X——成型 S——塑料机械 Z——注射机
表1-2注塑机的主要参数
理论注射容积/cm3 g 螺杆直径/mm 注射压力/MPa 锁模力/KN 定位圈直径/mm 两侧顶出孔径/mm 最大注射面积/ cm3
30 28 119 250 63.5 20 90 最大开模行程/ mm 最大模具厚度/ mm 最小模具厚度/ mm 喷嘴球半径/ mm 喷嘴孔直径/ mm 两侧顶出孔距/mm 模板尺寸 160 180 60 12 4 170 250×280 6 2.方案论证及分析
2.1.型腔数目的型确定:
考虑到塑件带侧抽，故选一模两腔。结构如下图2-1 2-2所示
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图2-2
2.2.分型面的选择：
分型面是决定模具结构形式的重要因素，它与模具的整体结构和模具的制造有密切关系，并且直接影响着塑料熔体的流动特性及塑料的脱模。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统的设计、塑件的结构工艺性及精度、形状以及推出方法、模具的制造、排气、操作工艺等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析。
分型面为定模与动模的分界面，合理的选择分型面是使塑件能完好得成型的先决条件。
选择分型面时，应从以下几个方面考虑： a).分型面应选在塑件外形最大轮廓处 b).确定有利的留模方式，便于塑件顺利脱模 c).保证塑件的精度 d).满足塑件的外观质量要求 e).便于模具制造加工 f). 对排气效果 g). 对侧抽芯的影响
分型面的位置必须开设在制件断面轮廓最大的地方，才能使制件顺利地从型腔中脱出。在实际设计中，不可能全部满足上述原则，一般应抓住主要矛盾，在此前提下确定合理的分型面。