分段螺纹式塑料瓶盖的模具设计.pdf

1、 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/塑 料 工 业CH INA PLASTICS INDUSTRY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 CAD。 yzhgao tust1edu1cn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

2、 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 Pro /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 ; Pro /E软 件中 图 分 类 号 : TQ320166 + 2 文 献 标 识 码 : B 文 章 编 号 : 1005 - 5770 (

3、2010) 05 - 0044 - 03M old D esign of Pla stic Bottle Cap w ith Segm en ted ThreadGAO Yu2zhuo, WANG Hua2shan( Tianjin University of Science Plastic Mold; Hot Runner; Pro /E Software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

4、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

5、 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

6、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

7、 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44 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing House. All rights reserved. http:/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

8、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

9、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 core213 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

10、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

11、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

12、 , 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

13、 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 ,

14、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 110 mm 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 GB /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

15、 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54 1994-2010 China Academic Journal Electronic Publishing

16、 House. All rights reserved. http:/塑 料 工 业 2010年 图 5 模 具 工 程 图Fig 5 Engineering p lot of the mold1 -气 缸 ; 2 -型 芯 固 定 板 ; 3 -螺 钉 ; 4 -推 板 ; 5 -推 杆 固 定 板 ;6 -推 件 板 ; 7 -型 腔 板 ; 8 -定 模 底 板 ; 9 -定 位 圈 ; 10 -浇 口 套 ;1 1 -螺 钉 ; 12 -热 流 道 板 ; 13 -限 位 钉 ; 14 -垫 板 ; 15 -隔 热 板 ;16 -复 位 杆 ; 17 -推 板 导 柱 ; 18 -推

17、板 导 套 ; 19 -垫 块 ;20 -动 模 底 板 ; 21 -限 位 钉 ; 22 -直 导 套 ; 23 -螺 钉 ;24 -带 肩 导 套 ; 25 -限 位 钉 ; 26 -导 柱 ; 27 -螺 钉 ;28 -螺 钉 ; 29 -螺 钉 ; 30 -热 喷 嘴 ; 31 -推 套 ; 32 -压 套 ;33 -收 缩 型 芯 ; 34 -压 环 ; 35 -固 定 环 ; 36 -主 型 芯 ; 37 -螺 钉离 , 为 径 向 压 缩 提 供 空 间 ; 之 后 在 限 位 杆 的 作 用 下 型芯 固 定 板 停 止 动 作 ; 注 塑 机 顶 杆 顶 出 , 推 板 、

18、推 杆 固定 板 、 压 套 继 续 向 前 移 动 , 完 成 对 型 芯 的 径 向 压 缩 ,使 塑 件 的 内 螺 纹 脱 离 型 芯 。 当 推 杆 固 定 板 移 动 至 推 件板 时 , 与 推 件 板 一 起 向 前 移 动 , 最 后 利 用 推 套 顶 出 塑件 , 在 限 位 杆 的 作 用 下 停 止 顶 出 , 完 成 整 个 脱 模 动作 。 依 靠 复 位 杆 复 位 后 , 合 模 、 注 射 , 进 入 下 一 个 工作 循 环 。3 模 具 工 程 图 制 作Pro /E软 件 的 工 程 图 模 块 可 以 快 速 进 行 模 具 零 件和 组 件 的 工

19、 程 图 制 作 , 最 后 得 到 的 模 具 装 配 工 程 图 如图 5所 示 。4 结 语本 设 计 根 据 具 体 塑 件 结 构 形 状 及 其 要 求 灵 活 选 择模 具 结 构 并 对 其 进 行 创 新 , 采 用 热 流 道 系 统 , 点 浇 口进 料 。 所 设 计 的 分 段 式 内 螺 纹 模 具 结 构 精 巧 、 紧 凑 ,方 案 新 颖 , 模 具 动 作 平 稳 可 靠 , 大 大 丰 富 了 传 统 的 内螺 纹 注 射 成 型 模 具 的 脱 螺 纹 形 式 , 也 为 此 类 内 螺 纹 注塑 件 的 设 计 和 制 造 积 累 了 宝 贵 经 验

20、。参 考 文 献 1 申 开 智 . 塑 料 成 型 模 具 M . 北 京 : 中 国 轻 工 业 出 版社 , 2006. 2 伍 先 明 , 王 群 . 塑 料 模 具 设 计 指 导 M . 北 京 : 国 防 工业 出 版 社 , 2007. 3 刘 建 仁 . 瓶 盖 热 流 道 注 射 模 设 计 J . 模 具 工 业 , 2008(9) : 63 - 66. 4 张 玉 平 , 仇 灿 华 . PRO /ENGINEER 模 具 设 计 技 术 指 导M . 北 京 : 电 子 工 业 出 版 社 , 2008. 5 王 建 华 , 徐 佩 弦 . 注 塑 模 的 热 流 道

21、 技 术 M . 北 京 : 机械 工 业 出 版 社 , 2005. 6 贾 润 礼 , 程 志 远 . 实 用 注 塑 模 设 计 手 册 M . 北 京 : 中国 轻 工 业 出 版 社 , 2000. 7 李 恩 学 . 内 收 式 六 瓣 全 牙 内 螺 纹 注 射 模 具 设 计 J . 金属 加 工 , 2008 (12) : 50 - 51.(修 改 稿 于 2010 - 02 - 28收 到 )上 海 金 山 朗 盛 工 厂 取 得 黄 色 氧 化 铁 颜 料 生 产 新 突 破德 国 特 殊 化 学 品 集 团 朗 盛 公 司 宣 布 已 完 成 对 上 海 金 山 工厂

22、黄 色 氧 化 铁 颜 料 生 产 技 术 改 造 的 又 一 阶 段 。 如 今 , 该 工 厂可 按 照 年 产 218万 t的 最 高 产 量 运 行 。通 过 优 化 工 厂 设 施 和 采 用 技 术 协 作 , 制 造 技 术 方 面 的 提升 大 幅 提 高 了 生 产 效 率 的 效 率 。 例 如 , 蒸 汽 形 成 被 整 合 到 一间 锅 炉 房 , 协 同 最 先 进 的 废 气 清 洁 系 统 共 同 运 转 。“ 朗 盛 的 无 机 颜 料 业 务 部 门 正 筹 划 进 一 步 扩 大 , 由 此 凸 显了 它 对 于 现 有 业 务 形 势 的 信 心 , 也

23、将 巩 固 其 满 足 中 国 日 益 高涨 的 市 场 需 求 的 能 力 ” , 朗 盛 无 机 颜 料 业 务 部 门 全 球 负 责 人Jrg Hellwig称 。朗 盛 计 划 进 一 步 优 化 该 工 厂 的 环 境 设 备 , 例 如 , 该 厂 的废 水 系 统 将 再 次 进 行 升 级 换 代 ; 供 水 和 消 防 系 统 将 根 据 地 面管 道 情 况 进 行 改 进 , 以 实 现 更 好 的 可 用 性 和 监 控 。 下 一 段 计划 于 2011年 完 成 。“ 这 些 技 术 改 进 对 于 金 山 优 质 生 产 的 进 阶 非 常 重 要 。 ” 朗盛

24、 无 机 颜 料 业 务 部 亚 太 区 副 总 裁 余 文 广 博 士 (Wolfgang Oeh2lert) 称 。 “ 通 过 近 期 的 改 造 , 我 们 以 可 持 续 方 式 生 产 的 优 质颜 料 将 能 凭 借 更 高 的 产 量 来 满 足 成 长 中 的 中 国 和 全 球 市 场 ,由 此 也 提 升 我 们 的 市 场 份 额 并 增 加 利 润 。 ”朗 盛 上 海 金 山 的 无 机 颜 料 基 地 于 2007年 投 产 , 是 环 保 型颜 料 生 产 的 绝 佳 范 例 。 它 不 但 是 亚 洲 最 大 的 黄 色 颜 料 生 产 工厂 , 而 且 由 于 装 配 了 直 接 连 接 到 工 业 废 水 处 理 设 施 的 超 先 进废 水 厂 房 , 该 工 厂 在 中 国 也 处 于 领 先 地 位 。 由 于 采 用 了 创 新技 术 进 行 能 源 利 用 和 水 处 理 管 理 , 朗 盛 在 2009年 再 次 减 少 了超 过 15%的 总 排 放 量 。64