張九強(qiáng)，王小鵬,

ZHANG Jiu-qiang1, WANG Xiao-peng2

(1.濟(jì)源職業(yè)技術(shù)學(xué)院，濟(jì)源 459000；2.濟(jì)源市礦山機(jī)械有限責(zé)任公司，濟(jì)源 459000)

0 引言

瓶蓋類零件是一種典型的塑料零件，下面以洗發(fā)液瓶上的擠壓式瓶蓋為例來介紹瓶蓋類塑件模具的設(shè)計(jì)方法和步驟。

1 實(shí)例計(jì)算

圖1所示為洗發(fā)液瓶上的擠壓式瓶蓋，材料為聚丙烯（PP）,塑件要求表面粗糙度：Ra為0.32μm,下端外沿不允許有澆口痕跡,塑件允許最大脫模斜度。尺寸精度一般,但在加工制造過程中要求各部分有一定配合精度關(guān)系。產(chǎn)品為大批量生產(chǎn)，因此模具采用一模二腔、組合型腔結(jié)構(gòu)和采用側(cè)澆口，以利于充滿型腔。

圖1 擠壓式瓶蓋圖

2 注射機(jī)及模架的選用

2.1 注射機(jī)的選用

由工件可得其質(zhì)量為18g，因?yàn)椴捎靡荒６坏纳a(chǎn)方式，所以二個(gè)塑件的總質(zhì)量為36g，澆注系統(tǒng)需20%的料，體積約為10cm3。

由公式

選用XS-ZY-125型

2.2 模架的選用

目前我國塑料注射模具的標(biāo)準(zhǔn)模架分《塑料注射模具、中小型塑料注射模架》和《塑料注射模具、大型塑料注射模架》兩種?！吨行⌒湍＜堋窐?biāo)準(zhǔn)中規(guī)定，模架的周界尺寸范圍為：≤560mm×900mm，并規(guī)定模架的形式為品種型號(hào)，即基本型，A1、A2、A3和A4四個(gè)品種。

通過對(duì)比四種模架的組成、功能及用途，本次模具設(shè)計(jì)選用A2模架。

3 模具型腔、型芯的有關(guān)計(jì)算

3.1 型腔工作尺寸計(jì)算

模具型腔是模具和塑件的接觸處其尺寸的公差直接影響了塑件工作的性能和表面的粗糙度，為此工件的型腔尺寸應(yīng)做到在保證工件的質(zhì)量的前提下有足夠的加工余量。

3.1.1 徑向尺寸

3.2 型芯的工作尺寸計(jì)算

模具的型芯和型腔一樣也是和塑件直接接觸，其加工要求和型腔基本上是相同的，但是型芯的加工要保證和塑件的內(nèi)型腔相同，其制造公差和型芯相反取負(fù)偏差。

3.2.1 徑向尺寸

3.2.2 高度尺寸

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

4.1 制品成型位置及分型面的選擇

根據(jù)分型面選擇的原則：本塑件的分型面選擇在塑件的最上面，這樣有利于塑件型腔的加工，更有利于塑件的成形。而塑件的整體將在脫模后留在動(dòng)模側(cè)，而對(duì)于推桿的設(shè)計(jì)，將采用塑件的底面形狀（圓弧度）的面積，這樣既增大了推出力，又減小了推桿的痕跡的存在。

4.2 模具型腔數(shù)的確定、排列

根據(jù)設(shè)計(jì)需要和生產(chǎn)效率的要求，采用一模二腔的生產(chǎn)方式。即同一次的注射成型中，一次成型二個(gè)塑件。

4.3 主流道的設(shè)計(jì)

主流道設(shè)計(jì)成可拆卸的襯套并采用H7/m6的過渡配合固定在定模板上，位于模具的中心，與注射機(jī)噴噴嘴在同一軸線上，為便于流道凝料從主流道襯套中拔出，主流道設(shè)計(jì)成圓錐形。錐角α為2o～6o，粗糙度。與噴嘴對(duì)接處設(shè)計(jì)成半球形凹坑，球半徑大于噴嘴頭半徑1～2mm。主流道襯套的材料采用T8A制造，淬火硬度為53～57HRC。主流道襯套與定位圈采用H9/f9的過渡配合。

根據(jù)主流道直徑計(jì)算的經(jīng)驗(yàn)公式：

主流流道的大頭直徑確定為6.3mm，小端直徑為3mm。

4.4 分流道的形狀及尺寸

分流道的截面形狀有：圓形、梯形、u形、半圓形和矩形；因?yàn)閁形分流道熱量損失較小，易加工，效率較高且可保證各型腔均衡進(jìn)料，從而保證塑件質(zhì)量。因此本模具選用U形且平衡分布。

4.5 推出機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)

塑件在模腔中成形后，必須通過脫模推出機(jī)構(gòu)將塑件從模腔中推出，由于推桿推出機(jī)構(gòu)簡單、制造、修配方便，運(yùn)動(dòng)阻力小，推出動(dòng)作靈活可靠，損壞后便于更換，因此根據(jù)本具的成型特點(diǎn)考慮，使用推桿推出機(jī)構(gòu)。

4.6 模具排氣槽設(shè)計(jì)

為了使塑料熔體順利充填模具型腔，必須將澆注系統(tǒng)和型腔內(nèi)的空氣以及塑料在成型過程中產(chǎn)生的低分子揮發(fā)氣體順利地排出模外。否則塑件上就會(huì)形成氣泡、凹陷、熔接不牢、表面輪廓不清晰等缺陷，因此設(shè)置排氣槽是很有必要的，通過對(duì)模具型腔的研究，利用分型面與模板間的配合間隙進(jìn)行排氣的方式為最優(yōu)，間隙值為0.03 mm（聚丙烯的最大不溢料間隙為0.03mm）。

5 模具冷卻系統(tǒng)計(jì)算

冷卻回路的設(shè)計(jì)應(yīng)做到回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)的介質(zhì)能充分吸收成形塑件所傳導(dǎo)的熱量，使模具成形表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫度范圍內(nèi)，并且要做到使冷卻介質(zhì)在回路系統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)暢通，無滯留部位。

5.1 冷卻回路所需的總面積計(jì)算

冷卻回路所需總表面積可按下式計(jì)算 ：

冷卻水的表面?zhèn)鳠嵯禂?shù)α可用下式計(jì)算：

5.2 冷卻回路的總長度的計(jì)算

冷卻回路總長度可用下式計(jì)算：

確定冷卻水孔的直徑時(shí)應(yīng)注意，無論多大的模具，水孔的直徑不能大于14mm，否則冷卻水難以成為湍流狀態(tài)，以致降低熱交換效率。一般水孔的直徑可根據(jù)塑件的平均壁厚來確定。平均壁厚為2mm時(shí)，水孔直徑可取10——14mm。本模具取10mm。所以由模具的長度可知需要排布8根水道才滿足冷卻水道長度要求。

圖2 冷卻水道排布圖

6 模具外形及工作原理

圖3 模具主視圖

工作原理：注射成型后開模，動(dòng)模部分向下移動(dòng)，開模力通過斜導(dǎo)柱9作用于側(cè)型芯滑塊16，型芯滑塊隨著動(dòng)模的移動(dòng)在動(dòng)模板的導(dǎo)滑槽內(nèi)向外滑移，直至滑塊與塑件完全脫開，完成側(cè)向抽芯動(dòng)作，這時(shí)塑件包在型芯18上隨動(dòng)模繼續(xù)下移，直到注射機(jī)頂桿與模具推板3接觸，推出機(jī)構(gòu)開始工作，推桿將塑件從型芯18上推出。合模時(shí)，推件桿使推出機(jī)構(gòu)復(fù)位，斜導(dǎo)柱使側(cè)型芯滑塊向內(nèi)移動(dòng)復(fù)位，最后由楔緊塊鎖緊。完成開合模。

7 結(jié)束語

本文以洗發(fā)液瓶蓋為例，介紹了瓶蓋類零件的模具設(shè)計(jì)方法，對(duì)類似零件的模具設(shè)計(jì)有一定的指導(dǎo)作用。經(jīng)實(shí)踐檢驗(yàn)，該模具生產(chǎn)的塑件完全符合要求。

[1]齊衛(wèi)東.塑料模具設(shè)計(jì)與制造[M].北京.高等教育出版社,2004.

[2]李德群.塑料成型模具設(shè)計(jì)[M].武漢.華中理工大學(xué)出版社,1990.

[3]馮愛欣.塑料注射模具機(jī)構(gòu)與結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[M].北京.機(jī)械工業(yè)出版社,1997.

[4]屈華昌.塑料成形工藝與模具設(shè)計(jì)[M].北京.高等育出版社,2007.