分段螺纹式塑料瓶盖的模具设计

塑料工业

CH I N A P LASTI CS I N DUST RY 第38卷第5期

2010年5月

作者简介:高雨茁,女,1972年生,讲师,研究方向为模具C AD 。yzhgao@tust 1edu 1cn

成型加工与设备

分段螺纹式塑料瓶盖的模具设计

高雨茁,王华山

(天津科技大学,天津300222)

摘要:设计分析了高密度聚乙烯(HDPE )分段螺纹式瓶盖的结构特点与成型工艺;详细介绍了应用Pr o /E 软件进行注射模结构设计的过程。该注射模采用热流道结构,模具动作平稳可靠,可实现自动化生产,生产效率高,塑件质量稳定。

关键词:瓶盖;塑料模具;热流道;Pr o /E 软件

中图分类号:T Q320166+2 文献标识码:B 文章编号:1005-5770(2010)05-0044-03

M old D esi gn of Pl a sti c Bottle Cap w ith Seg m en ted Thread

G AO Yu 2zhuo,WANG Hua 2shan

(Tianjin University of Science &Technol ogy,Tianjin 300222,China )

Abstract:The structural features and molding p r ocess of an HDPE bottle cap with seg mented thread were analyzed .

The structural design p r ocess of the injecti on mold in Pr o /E s oft w are was stated in detail .

The in 2

jecti on mold design was characterized by hot runner syste m ,which made the mold work aut omatically and effi 2ciently,and obtained stable quality of p r oducts .

Keywords:Bottle Cap;Plastic Mold;Hot Runner;Pr o /E Soft w are

在现代塑料成型加工工业中,合适的加工工艺、高效的设备、先进的模具是影响塑件生产的三大重要因素,而塑料模对塑料成型加工工艺的实现、保证塑件的质量起着极为重要的作用。高效自动化设备只有配备能适应自动化生产的模具才能充分发挥其效能,产品的开发更新都以模具的更新为前提。随着塑料工业的不断发展,对塑料制品的品种、数量、质量的要求将越来越高,对塑料模的要求也将随之提高,从而促进塑料模工业的不断发展。

本设计为塑料瓶盖的模具设计,瓶盖内腔有分段式内螺纹,对模具有较高的精度要求,特别是一模多腔,由于结构复杂,制作精度高,使用优质模具材料以及新型表面处理技术,借助CAD /CAE 技术,针对瓶盖多腔注塑模具进行设计研制,采用一种新颖的脱内螺纹结构-收缩分瓣式型芯。

1　制品分析

本设计为塑料瓶盖模具,选用HDPE 作为制品材料。塑件如图1所示。

瓶盖有四段分段式内螺纹,所以本模具设计的关键是脱螺纹机构。该制品属薄壁塑件,大批量生产,

材料高密度聚乙烯(HDPE )成型工艺性好,适合注塑成型

。

图1　塑料瓶盖模型

Fig 1　Model of p lastic bottle cap

塑件属中等精度,又是大批量生产,可采用一模

多腔。考虑到模具的制造费用及设备的运转费用,确定为一模八腔的模具形式,双列直排,推套推出。模具采用热流道浇注系统,点浇口进料,动模部分设置推件板和型芯固定板,因此,采用直浇口C 型的模架结构形式。

2　模具设计

211　凹模的结构设计

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第38卷第5期高雨茁等:分段螺纹式塑料瓶盖的模具设计凹模是成型塑件外表面的部件,凹模按其结构不同可分为整体式、整体嵌入式、局部镶嵌式、大面积镶嵌组合式和四壁拼合式。

本设计采用整体式凹模,它由一整块金属切削加工而成,整体式凹模的特点是牢固、不易变形,成型的尺寸精度高、没有拼合线、外形美观。因此适合于形状简单、容易制造中小型塑件。212　型芯的结构设计

该制品上的分段式内螺纹,螺牙是三角形,为了顺利脱模,采用组合式型芯成型,即主型芯和收缩型芯。如图2所示

。

图2　组合式型芯

Fig 2　Combined core

213　浇注系统设计

鉴于HDPE 对压力敏感、耐高温、耐老化、冷却较难和注塑量较大等因素,本设计选用热流道式浇注系统,目的在于尽可能简化模具,节省原料、降低成本、产品质量稳定,尤其是模塑制品的内在品质较普通模塑制品高。尽管热流道的加热部件与周围模板之

间有隔热层,但仍不可避免有部分热量传递到模板上,所以在每个热喷嘴周围都设计了一组冷却水路。214　脱模机构的选择

注塑模必须设有准确可靠的脱模机构,以便在每一循环中将塑件从型腔内或型芯上自动的脱出模外,脱模机构也称顶出机构,其种类众多。

塑件上内螺纹的脱出方式有很多,常用的有以下三种:(1)强制脱螺纹方式;(2)手动脱螺纹方式;(3)机动脱螺纹方式。本设计采用一种新颖的收缩分瓣式脱螺纹结构,螺纹塑件的取出不需要任何旋转运动,而靠螺纹型芯的瓣片自动向内收缩,实现与塑件的分离。

型芯结构如图3。图3a 为内型芯,利用锥度与可压缩型芯(图3b )产生相对移动;图3b 为空心结构的可压缩型芯,表面有一处凸起,当压套(图3c )向前移动至该凸起位置时,型芯(图3b )被压缩,向内收拢,从而脱出塑件的内螺纹部分;图3c 为压

套,主要用于挤压可压缩型芯,使其沿直径方向收缩;图3d 为内型芯、可压缩型芯、压套3个零件的

装配图。收缩式螺纹型芯的设计中应注意制件的直径、高度、螺纹深度等,这些参数对可压缩型芯的收缩量有直接影响

。

a -内型芯

b -可收缩型芯

c -压套

d -装配后

图3　主要抽芯零件

Fig 3　Main pulling parts

从以上的分析可以看出,采用自动收缩式螺纹型

芯的注射模有以下优点:(1)模具结构简单、紧凑、加工成本低。除螺纹型芯外,无其他附加装置;(2)塑件质量好。除螺纹型芯难于制造外,冷却也很充分;(3)与旋转脱螺纹方式相比可节省30%的制模时间和费用;(4)操作简单、成本低;(5)在一模多腔模具中,收缩型芯可以修理,更换时只需堵住相应的浇口,其他型腔的生产仍可以继续(旋转脱螺纹方式则不行)。215　模架设计

根据型腔布局,型腔的分布尺寸为110mm ×270mm ,考虑到导柱、导套及连接螺钉布置应占的位置

和采用推件板推出等各方面的问题,选用塑料注射模

模架标准G B /T 12555—2006直浇口C 型2540形式。定模板采用空气绝热,因此在型腔与流道板之间特别设计一块隔热板

。

图4　模具开模状态

Fig 4　Mold open state

注射完成后,保压、冷却、模具打开,首先在型

腔板与推件板处分型,压缩空气使气缸活塞顶出,型芯固定板、推板、推杆固定板、推件板、压套、推套与可压缩型芯整体向前移动,使压缩型芯和内型芯分

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