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分段螺纹式塑料瓶盖的模具设计

塑料工业

CH INA PLAST ICS 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@ tust edu cn

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 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: TQ32066+ 2   文献标识码: B   文章编号: 1005- 5770 ( 2010) 05- 0044- 03

M old Design of Plastic Bottle Cap w ith Segm ented Thread

GAO Yu-zhuo, WANG Hua-shan

( T ian jin University of Science& Technology, T ianjin 300222, Ch ina)

Abstract: The structural features and molding process of an HDPE bottle cap w ith segm ented thread w ere

analyzed. The structural design process of the injection mold in Pro/E softw are w as stated in detai.l The in-

jection mold design w as characterized by hot runner system, wh ich made themold work automatically and eff-i

ciently, and obtained stable quality of products.

K eywords: Bottle Cap; PlasticM old; Hot Runner; Pro/E Softw 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 M odel 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

21 凹模的结构设计

44

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。

22 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 Com bined core

23 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。

24 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 M ain 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 )。

25 模架设计

根据型腔布局, 型腔的分布尺寸为 110 mm  270

mm, 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 M old 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

45

塑 料 工 业 2010年 

图 5 模具工程图

F ig 5 Engineering plot of them old

-气缸; 2-型芯固定板; 3- 螺钉; 4-推板; 5-推杆固定板;

-推件板; 7- 型腔板; 8-定模底板; 9-定位圈; 10-浇口套;

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、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。

参  考  文  献

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(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 28万 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

Jrg H ellw ig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

盛无机颜料业务部亚太区副总裁余文广博士 ( Wolfgang Oeh-

lert) 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。

46


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