瓶盖注塑模具设计

1 塑料的成型基础

1.1 聚乙烯的特征、性能分析及结构设计

1.1.1 聚乙烯的特征

LDPE中文名：低密度聚乙烯

英文名：Low density polyethylene

低密度聚乙烯是一种高分子的直链烷烃，外观上是白色蜡状固体，微显角质状。无毒、无味、呈乳白色。密度为0.94～0.965g/cm3,有一定的机械强度,具有较好的柔软性、耐冲击性及透明性，但和其他塑料相比机械强度低，表面硬度差。聚乙烯的绝缘性能优异，常温下聚乙烯不溶于任何一种已知的溶剂，并耐稀硫酸、稀硝酸和任何浓度的其他酸以及各种浓度的碱、盐溶液。聚乙稀有高度的耐水性，长期与水接触其性能可保持不变。其透水气性能较差，而透氧气和二氧化碳以及许多有机物质蒸气的性能好。在热、光、氧气的作用下会产生老化和变脆。一般使用温度约在80 o C左右。能耐寒，在-60 o C时仍有较好的力学性能，-70 o C时仍有一定的柔软性。它质轻，吸水性小，电绝缘性优良，延伸性、透明性好，适用于薄膜，日用品等。

表1-1 低密度聚乙烯各项性能参数表

力学、热性能

成型条件

1.1.2 聚乙烯的成型特性

结晶形塑料,吸湿性小,成型前可不预热，熔体粘度小，成型时不易分解，流动性极好,溢边值为0.02mm左右,流动性对压力变化敏感，加热时间长则易发生分解。冷却速度快,必须充分冷却,设计模具时要设冷料穴和冷却系统。收缩率大，方向性明显，易变形、翘曲，结晶度及模具冷却条件对收缩率影响大，应控制模温。宜用高压注射，料温要均匀，填充速度应快，保压要充分。不宜采用直接浇口注射，否则会增加内应力，使收缩不均匀和方向性明显。应注意选择浇口位置。质软易脱模，塑件有浅的侧凹时可强行脱模。聚乙烯的收缩率绝对值及其变化范围很大，在塑料材料中很突出，

低密度聚乙烯收缩率在之间，这是由其具有较高的结晶度及结晶度会在很大范围内变化所决定的。聚乙烯熔体容易氧化，成型加工中应尽可能避免熔体与氧直接接触。聚乙烯的品级，牌号极多，应按熔融指数大小选取适当的成型工艺。

表1-2 低密度聚乙烯综合性能参数表

压缩比： 1.84~2.30

热变形温度： 1.88MPa---- 48o C 0.46MPa---- 60~82o C

抗拉屈服强度: 22~39 MPa

拉伸弹性模量：0.84~0.95GPa

弯曲强度：25~40MPa

弯曲弹性模量： 1.1~1.4 GPa

压缩强度：225 MPa

疲劳强度：11 Mpa（107周）

脆化温度：-70

1.2 塑料制品的结构设计

1.2.1 形状

洗发水瓶盖形状简单，内有螺纹，密封性好，同时节省材料，塑料制品不能直接从模具中取出，本设计利用手工脱螺纹。

本次设计任务是塑料制品——洗发水瓶盖

1.2.2 尺寸及精度

制品的尺寸：制品的总体尺寸收到塑料的流动性的限制。在一定的设备和工艺条件下，流动性好的塑料可以成型较大尺寸的制品；反之成型的制品尺寸就较小。此外，制品外性尺寸还受到成型设备的限制，如注塑成型的制品尺寸要受到注塑机的注射量、锁模力和模板尺寸的限制；压缩及传递成型的制品尺寸要受到压力机吨位及工作台面尺寸的限制。

制品精度：塑件的尺寸精度是指所获得的塑件尺寸与产品图中尺寸的符合程度。影响制品精度的因素很多，如模具制造精度及其使用后的磨损程度，塑料的收缩率的波动，成型工艺条件的变化，塑料制品的形状，脱模斜度及成型后制品的尺寸变化等。一般在生产过程中，为了降低模具的加工难度和模具的生产成本，在满足塑料使用要求的前提下将尽可能地把制品尺寸精度设计地低一些。根据我国目前塑件的成型水平，塑件的尺寸公差可依据GB/T14486-1993塑料制件公差数值标准确定。该标准将塑件分成7个等级，每种塑料可选其中两个等级，即高精度、一般精度。MT1级精度要求较高，一般不用。该标准只规定了公差值，基本尺寸的上下偏差可根据塑料制品的配合性质来分配。。对孔类尺寸数值冠以（+）；对于轴类尺寸数值冠以（-）；对于中心距尺寸及其他位置尺寸可取表中数值之半冠以（±）号。

洗发水瓶盖的精度要求不高。

在本设计中根据表可查得：

塑件的工作条件对精度要求较高，根据LDPE的性能可选择其塑件的精度等级为6级精度（查阅《塑料成型工艺与模具设计》P67表3-9）。

塑件图如下所示：

图1 塑件图

1.2.3 制品表面质量

制品表面质量包括表面粗糙度和外观质量等。制品的外观要求越高，表面粗糙度值应越低。在成型工艺上尽可能的避免冷疤、云纹等缺陷，同时提高模具的型腔表面的粗糙度。一般模具的表面粗糙度要比制品的要求低1～2级。不同的成型方法及不同的塑料材料所能达到不同的表面粗糙。

聚乙烯采用注射成型能达到的表面粗糙度为：0.1～6.3μｍ

1.2.4 脱模斜度

由于制品冷却后产生收缩时会紧紧包在凸模上，或由于黏附作用而紧贴在型腔内。为了便于脱模，防止制品表面在凸模时划伤、擦毛等，在制品设计是应考虑其表面具有合理的脱模斜度。脱模斜度大小与制品的性质、收缩率大小、摩擦系数大小、制品壁厚和几何形状有关。一般情况下，脱模斜度不包括在塑件公差范围内。

根据要求及手册查找本设计脱模斜度为：

型腔：25′～45′，型心：20′～45′。

1.2.5 壁厚

塑料制件规定它的最小壁厚值，它随塑件大小不同而异。塑件过厚不但造成原料浪费，而且对热塑性塑料增加了冷却时间，降低了生产率，另外也影响了产品的质量，如产生气泡、缩孔、凹陷等缺陷。

制品壁厚一般在1～6mm.大型塑件的壁后可达8mm。同一塑件的壁厚应尽可能一致，否则因冷却或固化的速度不同产生附加内应力，使塑件产生翘曲、缩孔、裂纹甚至开裂。

热塑性塑料易于成型薄壁塑件，最小壁厚达到0.25mm，但一般不宜小于0.6～0.9mm，常取2～4mm。在本设计中，采用聚乙烯，聚乙烯最小壁厚及推荐值如下：

最小壁厚为0.6mm,小型塑件推荐壁厚 1.25mm,中型塑件推荐壁厚 1.6mm,大型塑件推荐壁厚2.4～3.2mm.本设计壁厚取0.7mm。

1.2.6 圆角

在塑料制品设计中，制品的转角处应尽可能采用圆弧过渡，能使其成型时流动性能好成型顺利进行。因为带有尖角的塑件，往往会在尖角处产生应力集中，在受力或受冲击振动时会发生破裂，甚至在脱模过程由于成型内应力而开裂，特别是塑件的内角处。圆角半径和厚度与应力的关系如下：当R/T<0.3时，应力容易集中；

当R/T>0.8时，很少出现应力集中。