500ml_PET饮料瓶胚注射模具毕业设计.pdf

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1、华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -1-1 前言前言 模具是工业生产的重要工艺设备，他被用来成型具有一定尺寸的各种制品。在各种材料加工工业中广泛的使用着各种模具，采用模具生产制件具有生产效率高，质量好，切削少，节约能源和原材料，成本低等一系列优点。在塑料成型工业中模具也得到了广泛的应用。近年来塑料成型模具的产量和水平发展十分迅速，高效率，自动化，大型，精密，长寿命模具在模具总产量中所占的比例越来越大，从模具的设计和制造两方面来看，模具的发展趋势可归纳为以下几点：1 理论研究不断发展，设计计算日趋成熟；2 塑料模具的高效率自动化；3 大型塑料模具的推广；4 高精度塑料模具

2、；5 模具计算机辅助设计（CAD）辅助工程（CAE）；6 模具制造新工艺的发展；7 简易制模工艺的研究；8 模具标准化；9 特种塑料成型模具的研究 1.1 我国模具发展情况我国模具发展情况 模具生产技术水平的高低，已成为衡量一个国家产品制造水平高低的重要标志，因为模具在很大程度上决定着产品的质量、效益和新产品的开发能力。经国务院批准，从1997 年到 2000 年，对 80 多家国有专业模具厂实行增值税返还 70%的优惠政策，以扶植模具工业的发展。所有这些，都充分体现了国务院和国家有关部门对发展模具工业的重视和支持。1.2 国外的情况国外的情况 PET 容器已经成为全球各国广泛使用的包装材料和

3、容器，在食品、饮料、酒类、化妆品、日用品、工业用品、交通用品、农业用品包装等方面得到越来越广泛的应用，近年来 PET 容器在饮料包装中的应用发展更为迅猛。如美国软饮料 PET 瓶的数量 1990 年为 76 亿只，1992 年达近 100 亿只，1997 年超过200 亿只，2000 年和 2001 年分别为 220 亿只和 225 亿只。由于 PET 瓶的容量比金属罐和华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -2-玻璃瓶都要大得多，所以PET瓶装软饮料在容量比例上的优势更为明显，1990年已为1/3，1993 年达 4 成，1997 年以后均占到一半以上。美国一些啤酒厂正开

4、始转向采用塑料瓶包装啤酒，并有增多的趋势。堪萨斯州的 Dony Express 牌啤酒包装正在从玻璃瓶改用三层琥珀色 PET 塑料瓶，而且可以仍采用现有灌装设备。马里兰州的 Constar 国际公司制备塑料瓶型坯和吹塑成型三层瓶，其外层和内层材料为 PET，阻隔芯层材料为特殊尼龙 MXD6。Constar 公司声称其还采用了高性能吸氧剂 Oxbar，因而实际上没有氧渗入瓶的不良后果，并大大降低了碳酸气的速漏问题。Great Plains 啤酒公司于 2003 年 7 月 6 日开始生产塑料瓶包装的啤酒，通过国内零售商分销给宾馆、运动场和娱乐场所。并计划想中国出口，该公司在 Olathe 的分厂

5、目前每年能生产15000 个三层瓶中的阻隔层，并已订购设备进一步扩大生产能力 1.3 本次设计的目的本次设计的目的 PET 学名为聚对二甲酸二乙醇酯,具有良好的拉伸强度，刚度,良好的耐磨性,吸水性小,良好的化学稳定性和电绝缘性.PET 原料已广泛运用於各类产品之包装容器如：水瓶、果汁瓶、汽水瓶、食用油瓶、化妆瓶、药瓶、啤酒瓶、广口瓶、洗洁精等。本次设计的目的就是设计以 PET 为原料的注射模具设计,为以后在工厂中搞模具打下基础.华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -3-2 塑件分析塑件分析8 2.1 可乐瓶分析及要求可乐瓶分析及要求 现在市场上有500ml和600ml两种

6、可乐瓶,本设计以500ml可乐瓶为例进行设计.瓶子的要求如下:1)瓶重不超过 30g;2)最小壁厚 0.35mm 瓶重偏差在标准充满点处上偏差为 8ml,下 偏 差 为 4ml;3)瓶 的 容 积 和 高 度 按 照 固 定 要 求 设 计,具 体 尺 寸 见 下 图:华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -4-2.2 瓶胚分析及要求瓶胚分析及要求 作为两步法生产的关键半成品,注射瓶胚的好坏直接影响到可乐瓶的生产,要求瓶口符合国际标准,具体尺寸如下:三三 材料的选取材料的选取1 本设计选取聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)为材料,之所以选取 PET 是于其以下特性有关:1.重量

7、轻,PET 瓶的重量只有玻璃瓶的 1/10 2.强度高、韧性好。3.透明度高 4.可取向性，通过拉伸取向，可提高 PET 制品的拉伸、冲击性能和耐蠕变性，因此能作为耐压容器使用。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -5-5.阻隔性好，对 O2、H2、CO2等都有较高的阻隔性。6.化学稳定性好 7.可回收再利用，可将废 PET 瓶制作非接触食品的容器，或通解聚后获得生产 PET 的原料。8.价格合理。四 工艺特性工艺特性1 4.1 模具特点模具特点 射出模具可分为热浇道模具及冷浇道模具两大类，前者又称为无浇道式模具，其将加热器插入竖浇道或浇道部分，不使此部分的熔融树脂凝固，

8、保持流动状态，在每次射出时，使浇道部分残留模具，只取出成品，亦即浇道内的熔胶在模穴内冷却过程中维持熔融状态，不随模穴内的熔胶一并冷却，开模后只有成品取出。而后者之浇道内的熔胶随模穴内的熔胶一并冷却，开模后一起取出，其又分为冷浇道二板式模具及冷浇道三板式模具两种。本设计采用热流道模具,下面将做简单介绍:在塑胶射出成型时，利用特殊方法保持竖浇道(Sprue)、横浇道(Runner)之塑胶於熔融状态，成品脱模时，浇道仍保持在塑模中，此即所谓热浇道射出成型。其优缺点如下所示：项目 优点 缺点 成本/效益 1.节省成本：无浇道及浇口废料损失，成型完毕不须研磨回收料，可节省浇道废料及研磨回收费用，尤其是浇

9、道系统重量比成型品大时。2.不需浇道系统的成型，节省成型价格较高。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -6-能量。时间 1.可缩短充填时间 2.冷却时间不受浇道冷却时间的影响。3.成型温度较低，可缩短冷却时间，增加生产效率。4.无须考虑浇道系统脱模时间，可缩短成型周期，尤其以肉厚薄、浇道粗的大型成型品最为明显。1.热浇道更换颜色或塑料时，须考虑所费时间是否太长。2.成型完成时间较冷浇道成型方式来得长。原物料 1.不会有原料不均或混合异物的状况发生。2.可精确控制浇口温度，使多模穴充填平衡，适用於工程塑胶之射出成型，例如：PC、尼龙(Nylon)等。歧管中会滞留熔融树脂，有

10、分解、劣化、变质等情况。机械 1.不会有喷头中断的情形。2.可适用於小型成型机，浇道系统不会产生反作用力，由浇道体积的缩减，可使射出件尺寸变小，较三片模的开模行程短。3.可完全自动化。1.保养维护困难。2.阻塞清理麻烦。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -7-模具 1.有效增加射料能力，可容纳更多模穴。2.可自由选择进浇位置，浇道中流动区域比传统者(外围是冷却固化的绝缘层)为宽，所以压降较小，保压效果较佳。1.浇口设计及成型条件不若冷浇道成型方式那般自由。2.在开放式浇口下，为防止浇口有残留物及产生拉丝现象，对於成型条件有所限制。3.模具加工不易，在制作模具前须考虑其成

11、本效益。4.不适合在时常更换模具下使用。成型品 1.在操作上，其温度及压力较一般冷模具为低，可降低射出压力，成型品残余应力较小，尺寸安定性较佳。2.可全自动成型，成型容易。3.浇道系统之温度及压力变化较小，成型品品质较佳，较少凹痕及流痕。换色成型不便。4.2 成型工艺特点成型工艺特点 PET 为聚对苯二甲二乙酯（Polyethylene Terephthalate）是将对苯二甲酸与乙二醇聚合而成之饱和聚酯，本身具有良好的透明性、光泽度及阻气性，符合食品安全性标准，并可回收处理再应用。PET 的玻璃转移温度（Tg）介於 7580之间，射出成型温度约为 270310，模具温度约为 130150。由

12、於PET 具有很强的吸水性，因此在储存时必须特别注意防潮，且在加工之前务必先有效加以除湿干燥，干燥条件通常以 150180进行 4 小时，而且为防止塑胶粒再度吸湿，必须在 140以上的温度保温，停机时为防止塑料变黄，除湿干燥机需降温到 100，不除湿只保温。此外，PET 射出成型时若料温太高、螺杆剪切力太大或转速太快时均容易产生乙醛而导致酸化，通常成型后的 PET 瓶乙醛含量必须小於 3ppm。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -8-一般而言，PET 瓶的成型方法有两种类型，直接吹气成型法及延伸吹气成型法：1.直接吹气成型法：此方式是在同一部机器上（通常称为射出拉吹成型

13、机：Injection Stretch Blow Molding）先射出熔融的瓶胚，再於中空模具内延伸吹气成型。由於瓶胚的成型与延伸吹气成型均在同一机械中进行，因此称为一段成型法：One Step。而且此法在瓶胚尚未冷却时，即利用其保有的热进行延伸吹气，因此又称热瓶胚法。2.延伸吹气成型法：此方法是先以射出机射出瓶胚，再将冷却后的瓶胚以拉伸吹塑成型机加热，并於中空模具内延伸吹气成型。由于此法经过射出机及拉吹机的二次加工，因此称为二段成型法。而且此法是在瓶胚冷却后再进行加热延伸成型方法.4.3 加工工艺特点加工工艺特点 国产 PET 注射条件:项目 要求;料桶温度 喷嘴温度 模温 注射压力 后处

14、理条件 250-260C 260-280C 120-140C 70MP 120C,1h 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -9-五 注射机的选择 五 注射机的选择1 1 5.初选 5.初选 本设计采用一模八腔的设计 5.制件的体积 5.制件的体积 ()332240345041001.252.27cmmV=5.1.2 理论注射量 5.1.2 理论注射量 3138085.040885.08cmVV=由此选择 SZ-400/1600 型注射机，其规格如下：华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -10-项目 要求 理论注射量 注射压力 塑化能力 锁模力 移模

15、行程 最大模具厚度 最小模具厚度 定位孔直径 喷嘴球直径 喷嘴口直径 416cm3 141MP 160g/s 1600KN 360mm 550mm 150mm 150mm SR18 6mm 5.2 校核 5.2 校核 5.2.1 锁模力的校核 5.2.1 锁模力的校核 KNKNPAF1600450100081515701000=故可以 5.2.2 开模行程的校核 5.2.2 开模行程的校核 10521+HHS 其中:1H.塑件脱模距离 2H塑件高度,包括浇铸系统在内 3602101011010010521=+=+HH 故可以 六 模具部分 6.1 浇铸系统的设计 6.1.1 分型面的选择 六

16、模具部分 6.1 浇铸系统的设计 6.1.1 分型面的选择 从密闭的母模取出成型品时，须将模具分割为二，此打开处称为 分型面(Parting Line,P.L.)，又称为分割面或分模线。以此面为界，固定的部分称为固定模或母模，华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -11-可动的部分称为可动模或公模。一旦决定产品分模面位置，即可初步决定母模穴及公模心 的 外 形，以 及 是 否 须 要 侧 向 心 型，可 藉 以 了 解 模 具 设计采用斜导柱脱螺纹,故在螺纹下沿开分型面 1,当塑件完全脱离型腔后,推板处为分型面2,见装配图.分型面2分型面1 6.1.2 流道部分 6.1.2

17、 流道部分 浇道系统的功用是导引熔融的塑料，从射出机的射嘴射入模穴中。此系统包括竖浇道（sprue）、主浇道（main runner）、次浇道（branch runner）、浇口（gate）等。浇道系统的设计及制作是否适当，对於成品的品质、精度、外观及成型周期皆有很大的影响。竖浇道即塑料浇注之入口，为了便於脱模，一般都会设计 24的斜角。主浇道及次浇道为塑料进入模穴之前所流经的路径，因此流动性及温度损失必须特别加以考量。浇口为塑料由浇道进入模穴的关口，浇口的设计对於成品的成型及内应力有极大的影响。详细的浇道系统请参阅下图 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -12-本设计

18、采用卧式注射机,为便于流道凝料的拔除,故设计成具有 2-4锥角的圆锥形,内壁为 Ra=0.4m 以下的粗糙度.主 流 道 与 喷 嘴 接 触 处 设 计 成 半 球 形 的 凹 坑,详 细 尺 寸 见 零 件 图1华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -13-由于采用热流道设计,故分流道根据热流道板来设计,呈H型分布其截面为圆形,半径为 3.5mm.浇口(Gate)对於成形性及内部应力有较大的影响，通常依据成形品的形状来决定适当形式，可分为限制浇口与非限制浇口两大类。前者是在浇道与模穴的进入口做成狭小部分，加工容易，易从浇道切断成形品，可减少残留应力，多个成形品一次成形之多

19、数型穴之浇口容易均衡，模穴内塑料不易逆流，一般都采用此种形式。其又可分为侧状浇口(Side Gate)、重叠浇口(Overlap Gate)、凸片浇口(Tab Gate)、扇形浇口(Fan Gate)、膜状浇口(Film Gate)、环形浇口(Ring Gate)、盘状浇口(Disk Gate)、点状浇口(Point Gate)及潜状浇口(Submarine Gate)等。本设计采用点浇口,位置在瓶底中央,直径为1.5mm,浇口台阶长度1mm.由于分流道中与模具接触的外层塑料迅速冷却，只有中心部位的塑料熔体的流动状态较为理想，因面分流道的内表面粗糙度Ra 并不要求很低，一般取1.6m 左右既可

20、这样表面稍不光滑，有助于塑料熔体的外层冷却皮层固定，从而与中心部位的熔体之间产生一定的速度差，以保证熔体流动时具有适宜的剪切速率和剪切热。实际加工时，用铣床铣出流道后，少为省一下模，省掉加工纹理就行了。（省模：制造模具的一道很重要的工序，一般配备了专业的省模女工，即用打磨机，沙纸，油石等打磨工具将模具型腔表面磨光，磨亮，降低型腔表面粗糙度。）华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -14-作为热流道系统中最关键部分,热流道板影响到制品的生产,本设计采用外加热热流道板,用加热棒加热,他采用热做工具钢制作,钻出约5的圆形流道,用棒式加热器进行加热热流道板和模具定模板及行腔板之间用

21、空气间隙进行隔热.测温装置安装于与流道等效的受加热的部位,流道板与喷嘴应分别进行温度控制,流道内壁要抛光,以免滞料分解,转角处要平滑过度.其详细尺寸见下图:.6.2 注射模成型零部件部分设计注射模成型零部件部分设计 6.2.1 型腔2 6.2.1 型腔2 由于采用斜滑块脱螺纹,故型腔分两部分:瓶身部分和瓶盖部分.6.2.1.1 瓶身部分径向尺寸计算(按平均收缩率计算)6.2.1.1 瓶身部分径向尺寸计算(按平均收缩率计算)规定型腔的最小尺寸为ML,偏差M为正值,塑件最大尺寸为PL,偏差为负值.PET 最小收缩率为 0.7%,最大收缩率为 0.9%,由于 PET 为热敏性塑料,故型腔磨损量和修模

22、余量可写成:22Mrw=+;型腔:22wMMNCPLL+=;塑件:2+=PpcpLL 设平均收缩率为,则有:()221wMPCPNCPLL+=考虑到修模余量,则有:华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -15-()+=rwmpcpMLL221 有已知可得 ()+=MPCPMLL1 代入数据,模具型腔按 IT9 级精度制造,塑件按 MT2 精度,查表的w=0.062mm,=0.12mm 故:062.047.23+=ML 校 核 塑 件 可 能 出 现 的 最 大 尺 寸,设 模 具 最 小 损 量 为0.04,则()()41.23007.0104.0062.047.23=+因

23、为 23.4162.3，故可以 同理可得底部:弧半径为06.08.15+.,深度为052.02.6+6.2.1.3 螺纹部分尺寸计算 6.2.1.3 螺纹部分尺寸计算 由于螺纹成型技术比较复杂,尺寸计算不易控制,故采用现在比较通用的一种计算方法:外径:()wSmDD+=2.11外外 中径:()WSmDD+=1中中 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -16-内径:()WSSDD+=1内内 其中:DS 外,DS 中DS 内.为塑件外、内、中的螺纹公称尺寸；Dm 外，Dm 中Dm 内.螺纹型环外、中、内公称尺寸；为塑件外螺纹中径公差；w.为制造公差。由此带入数据，6.34=外

24、SD,5.27=中SD,1.25=内SD,1.0=,062.0=得：06.052.34+=外mD,06.053.27+=中mD,06.023.25+=内mD.6.2.2 型心尺寸（按平均收缩率计算）6.2.2 型心尺寸（按平均收缩率计算）22 6.2.2.1 瓶身部分径向尺寸计算 6.2.2.1 瓶身部分径向尺寸计算 规定型心最大尺寸为ML,偏差m为负值,塑件最小尺寸为PL,偏差为正值.当考虑了型心允许磨损w之后，型心径向平均尺寸为：22WMMNCPLL=塑件:2+=PPCPLL 同时，由于型心径向尺寸易修小，故给型心一个正的修模余量r，型心名义尺寸为：+=rWMNCPMLL22 当磨损量很小

25、时，令22Mrw=+.，则代上公差后得：()WMNCPMLL+=带入数据 =0.052，w=0.1 得1.056.17=ML 校核 校核塑件可能出现的最小尺寸,则 ()()PsRMMLLmax1 带入数据得：左边=17.31，右边=17.3，故成立 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -17-6.2.2.2 瓶身部分深度尺寸计算 6.2.2.2 瓶身部分深度尺寸计算 规定型腔深度尺寸以其最大尺寸为名义尺寸,同时有负差,标注为MH,则有2MMNCPHH=对 应 塑 件 上 的 高HP为 最 小 尺 寸,偏 差 为 正,其 平 均 尺 寸 为2+=PHHPCP,()+=1PC

26、PNCPHH 代入数据,模具型腔按 IT9 级精度制造,塑件按 MT2 精度计算=0.1 ，w=0.31 +=2MNCPMHH 1.084.150=MH 校核()PsMHHmin1 左边=150.74 右边=150.8 成立 同理可得底部：弧半径为06.08.1313.8+0.06，深度052.07.4 6.3 合模导向机构 6.3 合模导向机构 1 本设计采用导柱导向机构，主要作用为：导向、定位和承受侧压力。本设计采用阶梯导柱，具体尺寸见下图 6.4 脱模机构6.4 脱模机构11 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -18-本设计采用斜滑块脱螺纹，推板脱塑件的方式来脱模

27、。6.4.1 斜滑块脱螺纹1 6.4.1 斜滑块脱螺纹1 由于在注射阶段，瓶子的瓶口螺纹就已经完成，故采取滑块脱去的方法。型腔的螺纹部分被一主滑块连接，主滑块带动四个螺纹半模，每个滑块上均有一斜导柱。6.4.2 斜销的几何尺寸和最小开模行程的计算1 6.4.2 斜销的几何尺寸和最小开模行程的计算1 斜销的斜角一般为15-20,最大不超过25,固定在推板固定板上.斜销与固定板见用过渡配合,由于斜销只起驱动滑块的作用,滑块的运动精度由楔紧块保证,因此为了运动灵活,滑块与斜销间采用比较松动的配合.本设计采用 T8 淬火,淬火硬度HRC50HRC50的 45 号钢来制作,其几何尺寸见零件图 4 最小开

28、模行程:在滑块打开前为 100,当型心完全脱离行腔后,斜销推动滑块移动,但滑块在限位装置的作用下停止移动,动模板的位移为:S=5*ctg20=14,因此最小开模行程为 130.最后塑件在自身的重力作用下脱落.6.4.3.滑块的尺寸计算1 6.4.3.滑块的尺寸计算1 本设计采用瓣合模整体式滑块,型腔的螺纹部分被一主滑块连接，主滑块带动四个螺纹半模.具体尺寸见零件图瓶胚左右螺纹瓣膜.6.4.4 倒滑槽的尺寸计算1 6.4.4 倒滑槽的尺寸计算1 倒滑槽为一压板,对导滑槽与滑块的配合要求是运动平稳,不宜过分松动,亦不宜过紧,导滑表面硬度为HRC52HRC52.其具体尺寸见零件图.6.4.5 楔紧块

29、的计算1 6.4.5 楔紧块的计算1 当塑料熔体注入行腔后,它以很高的压力作用于型心,迫使滑块外移,由于斜销的刚度较差,故常用楔紧面来承受这一压力,同时斜销的精度往往不能保证滑块的准确定位,而精度较高的楔紧面在合模的时候能确保位置的精确性.锁紧角的选择3 锁紧角的工作部分是斜面，其楔紧角为a：当滑块移动方向垂直于合模方向，32 当滑 MwFwLw 式中：Mw斜导柱所受弯矩；Lw斜导柱弯曲力臂。由材料力学可知：华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -19-Mw wW 式中：w斜导柱所用材料的许用弯曲应力；W 抗弯截面系数。斜导柱的截面一般为圆形，其抗弯截面系数为：331.03

30、2ddW=所以斜导柱的直径为：3233cos10cos101.0wFcHwwFcLcwFwLwd=式中：Hw侧型芯滑块受的脱模力作用线与斜导柱中心线的交点到斜导柱固定板的距离，它并不等于滑块高度的一半。经估算与查表，取斜导柱直径d 为13。6.4.7 脱模推出机构的设计 6.4.7 脱模推出机构的设计 制件推出（顶出）是注射成型过程中的最后一个环节，推出质量的好坏将最后决定制品的质量，因此，制品的推出是不可忽视的。在设计推出脱模机构时应遵循下列原则。1 推出机构应尽量设置在动模一侧 由于推出机构的动作是通过装在注射机合模机构上的顶杆来驱动的，所以一般情况下，推出机构设在动模一侧。正因如此，在分

31、型面设计时应尽量注意，开模后使塑件能留在动模一侧。2 保证塑件不因推出而变形损坏 为了保证塑件在推出过程中不变形、不损坏，设计时应仔细分析塑件对模具的包紧力和粘附力的大小，合理的选择推出方式及推出位置。推力点应作用在制品刚性好的部位，如筋部、凸缘、壳体形制品的壁缘处，尽量避免推力点作用在制品的薄平面上，防止制件破裂、穿孔，如壳体形制件及筒形制件多采用推板推出。从而使塑件受力均匀、不变形、不损坏。3 机构简单动作可靠 推出机构应使推出动作可靠、灵活，制造方便，机构本身要有足够的强度、刚度和硬度，以承受推出过程中的各种力的作用，确保塑件顺利脱模。4 良好的塑件外观 推出塑件的位置应尽量设在塑件内部

32、，或隐蔽面和非装饰面，对于透明塑件尤其要注意顶出位置和顶出形式的选择，以免推出痕迹影响塑件的外观质量。5 合模时的正确复位 设计推出机构时，还必须考虑合模时机构的正确复位，并保证不与其他模具零件相干涉。推出机构的种类按动力来源可分为手动推出，机动推出，液压气动推出机构。本套模具的推出机构为机动推出，形式较为简单。全部采用推板推出成型零件，因为产品很软所以不能直接顶出制件。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -20-6.5 流道的加热及温控6.5 流道的加热及温控12 12 由于本设计采用热流道，流道中的塑料始终处于热熔融状态，故要求流道的温度要大于 258C,才能注射出合

33、格的胚管.流道板的加热功率应能在30min-1h区间内将流道板的温度升高到200，所需功率可按下式计算：=tTcmP 其中:m-热流道板的质量 kg;c-钢的比热容 kg*K;T-在加热情况下,热流道板和熔体的温度差;t-加热时间;-总效率 代入数据,kgvm6.109305086.7=,()kkgkjc=/48.09.0,21550265=KT可得结果KWP75.2=本设计采用HE200型加热棒加热,电压 220V,50HZ,210W 功率,共有 14 个,.热流道模具的浇口和喷嘴部位对温度的变化很敏感为防止出现不合格产品,故需要良好的控温系统,本设计共用 8 个检测点.6.6 冷却系统的设

34、计6.6 冷却系统的设计13 13 由于可乐瓶胚要求透明度高,所以要求 PET 结晶性低,故要求塑件在极短时间内冷却,且进水温和出水温相差不能超过 3.本设计采用两套冷却系统:环塑件冷却和型心内冷却.6.6.1 冷却时间的估算 6.6.1 冷却时间的估算 所有材料的冷却过程是相似的,故可用下式进行计算:2sct=其中:t-冷却时间;c-2/32ms s-壁厚 6.6.2 热平衡计算 6.6.2 热平衡计算 计算注射过程热平衡计算,就是计算单位时间内熔体固化放出热量等于冷却水所带走华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -21-的热量:pImQ=1 其中:Q1-塑料熔体每小时冷

35、却固化所放出的热量,kj/h;mp-每小时注射的塑料量 kg I-每千克塑料熔体凝固时放出热量焓(kj/kg)()212ttcmQww=其中:Q2-冷却水每小时从模具带走的热量,kj/h;mw-冷却水每小时的用量,kg/h;cw-冷却水比热容 t1-模具的出水温度;t2-模具的进水温度 6.6.3 流速计算 6.6.3 流速计算 由水的密度和每小时用量,可换算得冷却水的体积流量:pmVw60=冷却管道的直径可有 V 来确定,故可的最低流速的表达式:2604dVv=6.6.4 冷却面积的计算 6.6.4 冷却面积的计算 进一步确定能保证冷却效率的冷却管道长度和孔数 由冷却定律,冷却水从模具中带走

36、的热量为:()()2125.0,/tttthkJAtQm+=式中:tm-模具温度;-冷却水管的传热系数,()chmkJ/;A-管道的有效冷却面积 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -22-最后,可由下式求出管长 l,或孔数 n ldnA=代入数据:CtCtCtCthkgnGmmp=26,50,22,25,/3021得 查表 3.6-1 得 PET 的./500kgkJi=min/02.022253050010398.010398.035215mttmVpi=查表 3.6-2 取,1083md=得:取孔数为 8,则有:810814.3024.03=dnAl=m21.0mm

37、210=现有 8 根长 200 孔径 8,8 根长 100 孔径,相当于 8 根长 300,孔径 8 的冷却水管,其长度大于mm210 6.7 模具的试模与修模6.7 模具的试模与修模9 2 试模中所获得的样件是对模具整体质量的一个全面反映。以检验样件来修正和验收模具，是塑料模具这种特殊产品的特殊性。首先，在初次试模中我们最常遇到的问题是根本得不到完整的样件。常因塑件被粘附于模腔内，或型芯上，甚至因流道粘着制品被损坏。这是试模首先应当解决的问题。6.7.1 粘着模腔粘着模腔 制品粘着在模腔上，是指塑件在模具开启后，与设计意图相反，离开型芯一侧，滞留于模腔内，致使脱模机构失效，制品无法取出的一种

38、反常现象。其主要原因是：1）注射压力过高，或者注射保压压力过高。2）注射保压和注射高压时间过长，造成过量充模。3）冷却时间过短，物料未能固化。4）模芯温度高于模腔温度，造成反向收缩。5）型腔内壁残留凹槽，或分型面边缘受过损伤性冲击，增加了脱模阻力。华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -23-6.7.2 粘着模芯粘着模芯 1）注射压力和保压压力过高或时间过长而造成过量充模，尤其成型芯上有加强筋槽的制品，情况更为明显。2）冷却时间过长，制件在模芯上收缩量过大。3）模腔温度过高，使制件在设定温度内不能充分固化。4）机筒与喷嘴温度过高，不利于在设定时间内完成固化。5）可能存在不利

39、于脱模方向的凹槽或抛光痕迹需要改进。6.7.3 粘着主流道粘着主流道 1）闭模时间太短，使主流道物料来不及充分收缩。2）料道径向尺寸相对制品壁厚过大，冷却时间内无法完成料道物料的固化。3）主流道衬套区域温度过高，无冷却控制，不允许物料充分收缩。4）主流道衬套内孔尺寸不当，未达到比喷嘴孔大0.51。5）主流道拉料杆不能正常工作。一旦发生上述情况，首先要设法将制品取出模腔（芯），不惜破坏制件，保护模具成型部位不受损伤。仔细查找不合理粘模发生的原因，一方面要对注射工艺进行合理调整；另一方面要对模具成型部位进行现场修正，直到认为达到要求，方可进行二次注射。6.7.4 成型缺陷 成型缺陷7 当注射成型得

40、到了近乎完整的制件时，制件本身必然存在各种各样的缺陷，这种缺陷的形成原因是错综复杂的，一般很难一目了然，要综合分析，找出其主要原因来着手修正，逐个排出，逐步改进，方可得到理想的样件。下面就对度模中常见的成型制品主要缺陷及其改进的措施进行分析。1）注射填充不足 所谓填充不足是指在足够大的压力、足够多的料量条件下注射不满型腔而 得不到完整的制件。这种现象极为常见。其主要原因有：a.熔料流动阻力过大这主要有下列原因：主流道或分流道尺寸不合理。流道截面形状、尺寸不利于熔料流动。尽量采用整圆形、梯形等相似的形状，避免采用半圆形、球缺形料道。熔料前锋冷凝所致。塑料流动性能不佳。制品壁厚过薄。b.型腔排气不

41、良这是极易被忽视的现象，但以是一个十分重要的问题。模具加工精度超高，排气显得越为重要。尤其在模腔的转角处、深凹处等，必须合理地安排顶杆、镶块，利用缝隙充分排气，否则不仅充模困难，而且易产生烧焦现象。c.锁模力不足因注射时动模稍后退，制品产生飞边，壁厚加大，使制件料量增加而引起的缺料。应调大锁模力，保证正常制件料量。2）溢边（毛刺、飞边、批锋）与第一项相反，物料不仅充满型腔，而且出现毛刺，尤其是在分型面处毛刺更大，甚至在型腔镶块缝隙处也有毛刺存在。其主要原因有：a.注射过量 b.锁模力不足 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -24-c.流动性过好 d.模具局部配合不佳 e

42、.模板翘曲变形 3）制件尺寸不准确初次试模时，经常出现制件尺寸与设计要求尺寸相差较大这时不要轻易修改型腔，应行从注射工艺上找原因。a.尺寸变大注射压力过高，保压时间过长，此条件下产生了过量充模，收缩率趋向小值，使制件的实际尺寸偏大；模温较低，事实上使熔料在较低温度的情况下成型，收缩率趋于小值。这时要继续注射，提高模具温度、降低注射压力，缩短保压时间，制件尺寸可得到改善。b.尺寸变小 华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -25-七 技术要求 七 技术要求 7.1 支撑与连接零件的设计与选择 7.1 支撑与连接零件的设计与选择:本设计用来连接模板的为 M8 的圆柱头内六角螺钉

43、,连接零件的为 M6 的圆柱头内六角螺钉,用来固定的为加长销钉,所有和冷却水管的结合处用密封圈密封.7.2 模具的材料 7.2 模具的材料 本设计采用 45 号钢作为模具材料,表面精度在零件图上表注,零件 14 28 30 要配做加工.八 动作原理 八 动作原理 如装配图所示,在分型面 1 打开后,塑件包紧型心,随动模一起脱离型腔,由于有限位装置的阻隔,零件 25 被零件 27 挡住,滑块部分不能下移,只能在水平方向上沿着导滑槽移动,这时动模部分继续下移,推板把塑件推出型心2/3处后,塑件在自身重力的作用下落下,最后由工人取出 .华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -26

44、-分 型 面 1分 型 面 2 九 设计小结 九 设计小结 通过毕业设计我比较系统地掌握了机械制图、机械设计、机械原理等专业基础课和专业课方面的知识，对机械制造、加工的工艺有了一个系统、全面的理解，达到了学习的目的。并且进一步了解了塑料制品成型的工艺，对于模具特别是塑料模具的设计步骤有了一个全新的认识，丰富了各种模具的结构和动作过程方面的知识，而对于模具的制造工艺更是实现了零的突破。在指导老师的讲解下，明确了模具的一般工作原理、制造、加工工艺。并在图书馆借阅了许多相关手册和书籍，设计中，充分利用和查阅各种资料，华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -27-并与同学进行充分讨

45、论，尽最大努力搞好了本次毕业设计。在本次设计中,我认为最大的收获就是接触了很多新东西.由于本设计采用的热流道为课本范畴外的知识,所以在设计中查阅了大量的书籍,在次特别感谢王旭霞老师,在她的指导下,我完成了热流道板、加热和冷却系统的设计.本次设计为一模八腔,现在国外的注塑机最高的为一模九十六腔,国内最多的可到三十二腔.主要的技术难关是冷却的均匀性,即怎样才能让所有的成品的透明度同时达到要求.虽然通过设计,掌握了一定的理论知识,但实际的操作是否这样却不可知.鉴于次,我感到自己的知识是很少的,学习应该是无止境的.由于学生水平有限，而且缺乏经验，设计中不妥之处在所难免，肯请各位老师指正。十 参考文献

46、十 参考文献 1徐佩弦.塑料制品与模具设计.北京:中国轻工业出版社,2001 2 申开智.塑料成型模具.北京:中国轻工业出版社,2003 3 贾润礼,程志远.实用注塑模设计手册.北京:中国轻工业出版社,2000 4 中国模具工业协会标准件委员会.中国模具标准件手册.上海:上海科技普及出版社,1989 5 沈自林,沈青云.PET 饮料瓶模具设计与制造工艺研究.中国塑料.2001.6 6 苏鹃华,赵一静.饮料瓶胚注射模具的热流道设计.模具工业.华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -28-7 周达飞，唐颂超.高分子材料成型加工.中国轻工业出版社.2000.3 8 王复兴，孙华东

47、.材料力学.兵器工业出版社.2001.4 9 屈华昌.塑料成型工艺与模具设计.机械工业出版社.1995.9 10 彭建声.简明模具工实用技术手册.机械工业出版社.1993.3 11 唐志玉.模具设计师指南.国防工业.1999.3 12 黄毅宏.模具制造工艺.机械工业出版社.1999.7 13 模具制造手册编写组.模具制造手册.机械工业出版社.1996.1 14 冯炳尧，韩泰荣，蒋文生.模具设计与制造简明手册.上海科学技术出版社.1998.3 15 赵如福.金属机械加工工艺人员手册.上海科学技术出版社.1990.3 16 徐 灏.机械设计手册.机械工业出版社.1991.6 17 Rosalind

48、 Juran.Modern Plastics Encyclopedia.Mid.October Issue 1993.7 1 Jurgeleit,H.F.DE PS 1 198 987(1961)1 Hamburg Publication as GmbH,1996 十一 外语文献及翻译 中文翻译:新一代注塑技术 十一 外语文献及翻译 中文翻译:新一代注塑技术 编译摘要:本文介绍新一代瓶坯注塑技术的特点以及通过一个循环所实现的瓶性能。这一循环使瓶胚冷却不再需要机械手和引出板,而是瓶胚直接在模芯上冷却,在进一步通过 2.5 注射循环冷却之后被顶出。这使制件的冷却得以改进,从而大大提高了每个阴模的产

49、量。从工作单元去掉机械手减少了空间需求,并大大简化了系统。关键词:瓶胚注射成华北工学院学士学位论文 500mlPET 饮料瓶模具设计 -29-型;PET 1 概述概述 转位瓶胚注塑技术是在 Husky 注塑系统双压板机器设计发展起来的。该系统有一个四面动压板绕横轴旋转(图 1)。每一面配一个典型的半冷塑模。原模系统是一个 48 阴模,从而提供 192 个模芯。定压板上装有一个标准的热流道和半阴模。本系统配备一个标准两级注塑装置,该装置有一个 120 毫米挤塑机和 120 毫米注射压料塞,注射压料塞上有一个机筒头和分配阀连接两级。用目前的瓶胚设计,目标重量是 47.3 克瓶胚,从而注射量为227

50、0 克。两 42 个不同的聚对苯二甲酸乙二醇酯螺杆用于本系统,每个都取得了可以接受的效果。当机器循环时,塑料首先注射到 A 面。由于瓶胚要留在模芯上,瓶胚在开模不需要象在传统系统上那么硬。因此,循环的绝大部分冷却可以在随后的机器循环期间从闭模转到在模芯上冷却。然后循环需要一个非常短的冷却期间以允许模具释压,注射和保压也是如此。当开模时,这一面转位到压板的顶部表面,然后塑料在 B 面注射。当 D 面到达前端时,此时 A 面在压板的底部位置,顶杆在这里被启动,瓶胚被从机器卸到制件引出传送器上。注射行程对循环时间没有影响,因而可以较慢地完成。重力帮助确保制件脱离模具落下。制件落在其帘格端头的传送器上