王德泰

摘 要：隨著我國經濟的迅速發(fā)展，高精度塑料模具的使用數量也日益增加，且用戶對塑料模具的使用要求也越來越高，該文就塑料瓶蓋的模具設計、加工工藝方法和常見質量問題作了簡明的闡述，并提出了一些較合理的解決方法，以提高塑料瓶蓋的模具的使用效率，提高塑料瓶蓋的整體質量。

關鍵詞：塑料瓶蓋 模具設計 加工工藝

中圖分類號：TQ32 文獻標識碼：A 文章編號：1674-098X（2014）02（c）-0087-02

伴隨著中國經濟的飛速發(fā)展，現代塑料成型技術也得到了長足的發(fā)展，其中影響塑料成型生產最關鍵的三大因素是：高精度的模具、合理的加工工藝方法、高效快速的成型設備。高精度的塑料模具是保證合理的加工工藝方法的實現、保證塑料件的質量的關鍵因素。先進的制造設備只有配備高精度且合理的模具才能完全發(fā)揮設備的效能，當今一般塑料產品的更新換代都以生產模具的更新為基礎的。

該文將以塑料瓶蓋的模具設計為重點，闡述當今模具設計的一些技術特點。在塑料瓶蓋的模具設計中以完整內螺紋式瓶蓋最常見，其對模具設計要求也較高，由于其內腔結構復雜，加工精度也較高，需使用先進CAD/CAE技術，配合高精度的加工設備才能達到設計要求。

1 塑料件結構分析

該設計為完整內螺紋式瓶蓋，其效果圖如圖1所示，其塑件總高50 mm，整體壁厚2.5 mm，外徑為30 mm，內外壁有拔模斜度，內徑螺距為5 mm?？蛇x用較常用的聚乙烯（PE）材質制造。內螺紋式瓶蓋與瓶身配合時需具有良好的密封性能，不會產生泄漏。

對于完整內螺紋式瓶蓋一般有以下幾種成型方法：（1）采用強制脫模的形式，此方法會導致脫模困難，且內螺紋變形嚴重，產品的合格率也會隨之降低。（2）采用活動螺紋型芯的模具進行手動脫模，此方法形式結構較簡單，但生產效率較低，人工成本較高，不適用于大批量生產。（3）采用自動脫螺紋技術，此方法結構適中，生產效率高，人工成本低，可適用于大規(guī)模批量生產。

完整內螺紋式瓶蓋設計屬于大批量生產，一般都采用一模多腔。綜合開始模具的加工費用等因素，采用一模16腔的模具形式來制造。澆注采用熱流道澆注模式，點澆口進料，在動模裝置那需設置型芯固定板和推板。

2 塑料瓶蓋的模具設計

在做模具設計時，一般應使設計基準與加工基準一致，這樣可減少由于尺寸的累積而造成的加工誤差。如關鍵的加工尺寸的定位基準不統(tǒng)一，在加工制造過程中需確定加工基準，需進行相應的尺寸精度換算，消除在加工工程產生的誤差，一般要求機械設計員需了解相應的加工工藝。

根據客戶的需求和上文所述的塑料件的結構分析，模具設計裝配圖如圖2所示。

2.1 澆注口設計

由于此模具采從模具中心進料，從而利于塑膠填充性能增腔，排氣性也較好，在分模時較易實現現有澆注系統(tǒng)冷凝料與塑澆件的切斷功能，此方法生產效率較高，所以澆鑄系統(tǒng)采用點澆口澆注。因為塑料瓶蓋的全螺紋部位需與瓶身上部的螺紋口相配合，為保證螺紋的高強度性，需增加螺紋部分的壁厚來滿足性能，為防止在注塑過程出現氣泡、表面變型等缺陷，需將相應的點澆口設置在塑膠件的底部中心的位置，此方法可提高塑膠件的流動性，提高注塑件的尺寸穩(wěn)定性，從而提高產品的質量。

2.2 限位機構設計

此拉桿限位機構比較常用，其是利用螺紋的連接性能來實現定距分模的，結構工藝性較好，其常用來分模時的定距定量。工作時，上卸料板（3）與流道板（4）分開，動模部分也隨之往后移動，在拉桿的作用下使上定模板（2）與上卸料板（3）也隨之 分離，將流道里的一些冷凝料取出，動模部分將隨之往后移，在小拉桿端面限位的作用下，使上定模板4（2）與墊板（10）分開，完成相應的脫模動作。

2.3 螺紋旋轉分離結構設計

螺紋旋轉分離結構設計是利用塑料零件上的螺紋旋轉從而帶動軸向移動的方法實現塑件脫模的，在推板的作用下將塑件自然頂出。其工作過程是：在主軸（17）軸向移動下，其連接的太陽輪（15）也隨之轉動，從而嚙合行星輪（9）轉動，通過行星輪（9）的轉動從而帶動行輪軸的傳動，在導向螺紋套（12）的作用下，使塑件與向配合的螺紋分離，達到塑件脫模的目的。

3 塑料瓶蓋的加工工藝分析

3.1 加工工藝對模具質量的影響

選擇合理的加工工藝對模具質量有著極其重要的影響，如加工細長軸、薄厚較薄的支撐件時、若裝夾的位置不當，在加工時會導致工藝的變形，從而導致尺寸超差，影響模具的質量。以下闡述的是模具加工過程中常出現的幾個典型問題。

（1）在加工模具型腔和型芯倒圓角時，若進給量過大時會留下較深的粗刀痕，這些刀痕一般會產生應力集中，在淬火加回火時會形成微小裂紋，在裝配至注塑機上工作時，由于使用時間較長會產生裂紋擴展現象，從而導致工件斷裂。

（2）工件的熱處理工藝對模具質量的影響也較大，如在工件淬火會影響工件的尺寸，在精加工時需考慮其淬火變形的導致的余量不足問題。如在切割T10等碳鋼工件時，由于其材料本身的淬透性能較差，其淬火的位置對工件整體的精度影響比較大，選擇不合適的淬火位置會導致工件變形嚴重大。

3.2 塑料瓶蓋模具材料的選用

選擇模具材料時需綜合考慮模具的使用工況和加工工藝，一般此類熱作模具的材料常選用5CrMnMo和5CrNiMo等材料，但由于其材料的合金含量不高，當工件模具的尺寸大于300 mm時，其淬透性較差，心部會出現不能淬透的情況，所以此類材料一般適用于尺寸較小的模具中，若模具尺寸較大，且形狀較復雜一般選用5Cr2NiMoVS和3Cr2MoVNi等材料。

3.3 塑料瓶蓋模具的合理加工工藝

塑料瓶蓋模具加工工藝的基本要求是減少工件變形和加工誤差，避免由于應力集中而產生的裂紋。如在加工細長軸或薄壁零件時應增加支撐點來保持工件的加工剛度。其他需要注意的情況如下。endprint

（1）在加工塑料瓶蓋模具的型芯倒圓角時，一般在粗加工后留有足夠的余量，一般余量取0.5～1 mm，再進行后續(xù)半精加工和精加工。留有足夠的余量是保證工件在熱處理后能夠有足夠的尺寸余量來精加工。

（2）在精磨加工時一般選用粘結性差和切削力強的精砂輪，在砂輪機上空跑幾次后清磨；減小磨削進刀量和使用合適冷卻劑，在精磨后一般需進行回火處理，保證工件的尺寸穩(wěn)定性。

4 塑料瓶蓋的常見質量問題分析

塑料瓶蓋在注塑模加工過程中，常由于模具、材料和設備等原因導致零件出現飛邊、缺料等現象，增加零件的不合格率。常見的質量問題如下。

4.1 缺料

一般在塑料加工過程中，由于模具的型腔填充不滿，從而造成零件的外形與設計不符的現象叫缺料。

（1）工藝方法

導致塑膠件缺料的工藝因素很多，其中最重要的原因是填充壓力小，注射時間短和模具溫度低三個因素造成的。填充壓力小時，注塑機在注塑成型時，會導致型腔的壓力不足，塑膠很難填充滿整個型腔，從而導致零件缺料；注射時間短也會導致塑膠未完全充滿型腔，導致零件缺料；模具溫度低，會加速塑膠凝固，液體流動性減小，也會導致塑膠不能充滿整個型腔，造成缺料現象。

（2）設備原因

導致塑膠件缺料的設備原因主要是射嘴部分，一般為射嘴堵塞，一般方法是清理射嘴可以解決；射嘴漏膠也會導致缺料，此類故障一般需更換射嘴。

（3）模具原因

一般由于模具內部排氣不通暢造成的，由于型腔內積累的空氣無法排出，會造成塑膠填充量不足，從而導致缺料，采取的措施是降低塑膠的充填速度或在模具上增加相應的排氣孔。

由于熱流道堵塞或流動不平衡造成塑膠熔料流動不順暢，造成零件的缺料，一般采取的措施是提高缺料產品相對應的熱澆流道溫度，并使用精致且干凈的原料。

4.2 飛邊

飛邊一般發(fā)生在模具的分型位置上，如：模具的分型面、滑塊的配合位置、鑲件的側隙、推桿的孔隙等地方。當溢料問題不及時解決將會飛邊擴大。鑲件側隙和推桿孔隙產生的溢料會使塑膠件卡在模具上，影響分模。

（1）工藝方法

一般由于注塑機的注塑壓力過大或注塑的速度較快的原因造成的。由于其模具型腔內的高壓高速導致模具的張力增加產生溢料的現象。一般解決的措施是延長注塑的時間和保壓時間。

（2）設備方面

機器自身合模力不夠。導致模具不能正常壓緊，一般在選擇注塑機型號時，機器所標定的的額定合模力一般須大于注射成型件軸向橫截面積在注射時所形成的張力，否則將造成脫模，形成飛邊。當注塑機的合模裝置調節(jié)不合適會產生合模不均衡、模具自身的平行度不夠也會造成飛邊現象。

（3）模具原因

一般是由于模具的設計不合理所造成，此問題很難解決，需重新設計模具。

4.3 縮水

塑料縮水現象主要是因為由于體積收縮，壁厚處的表面原料被拉入，冷卻后在成品表面出現凹陷痕跡?？s水是成品表面所發(fā)生的不良現象中最多的，大多發(fā)生于壁厚處。

（1）工藝方法

注塑機注塑的速度和保壓時間較少，使得塑膠件的的流動性不足，首先進入模具型腔的塑膠件冷卻較快，無足夠的保壓時間來進行補縮，一般解決的措施是采用更高的注塑壓力。

（2）模具原因

塑料瓶蓋的模具內部的排氣不通暢，也會導致型腔內有多余空氣不能排除，需要補縮的塑膠也較少，零件的收縮較大，一般措施為對模具進行維護保養(yǎng)和增加排氣口。

5 結語

該文著重介紹了塑料瓶蓋的模具設計與加工，其模具結構比較簡單，緊湊且加工成本較低，其合理的限位結構和螺紋旋轉分離結構是該文的設計亮點，通過相應的可靠性分析，此模具結構適用于大批量生產，且經濟效率較高。對塑料瓶蓋的加工工藝分析和典型的質量問題分析進行闡述，合理的運用這些成熟的加工工藝方法可提高塑料瓶蓋模具生產效率，也是公司持續(xù)發(fā)展，取得較好的經濟效益的前提條件。也對提高勞動生產率、降低生產制造成本有著深刻的意義。

參考文獻

[1] 王先逵.機械制造工藝學[M].北京：機械工業(yè)出版社，1995.

[2] 王興天.注塑工藝與設備[M].北京：化學工業(yè)出版社，2010.

[3] 劉曉艷，趙素芬.塑料瓶蓋在加工過程中常見的質量故障分析[J].塑料包裝，2013（2）：32-34.

[4] 張杰，吳濤.螺紋型芯自動收縮式注塑模設計[J].模具工業(yè)，2000（2）：37-38.endprint

（1）在加工塑料瓶蓋模具的型芯倒圓角時，一般在粗加工后留有足夠的余量，一般余量取0.5～1 mm，再進行后續(xù)半精加工和精加工。留有足夠的余量是保證工件在熱處理后能夠有足夠的尺寸余量來精加工。

（2）在精磨加工時一般選用粘結性差和切削力強的精砂輪，在砂輪機上空跑幾次后清磨；減小磨削進刀量和使用合適冷卻劑，在精磨后一般需進行回火處理，保證工件的尺寸穩(wěn)定性。

4 塑料瓶蓋的常見質量問題分析

塑料瓶蓋在注塑模加工過程中，常由于模具、材料和設備等原因導致零件出現飛邊、缺料等現象，增加零件的不合格率。常見的質量問題如下。

4.1 缺料

一般在塑料加工過程中，由于模具的型腔填充不滿，從而造成零件的外形與設計不符的現象叫缺料。

（1）工藝方法

導致塑膠件缺料的工藝因素很多，其中最重要的原因是填充壓力小，注射時間短和模具溫度低三個因素造成的。填充壓力小時，注塑機在注塑成型時，會導致型腔的壓力不足，塑膠很難填充滿整個型腔，從而導致零件缺料；注射時間短也會導致塑膠未完全充滿型腔，導致零件缺料；模具溫度低，會加速塑膠凝固，液體流動性減小，也會導致塑膠不能充滿整個型腔，造成缺料現象。

（2）設備原因

導致塑膠件缺料的設備原因主要是射嘴部分，一般為射嘴堵塞，一般方法是清理射嘴可以解決；射嘴漏膠也會導致缺料，此類故障一般需更換射嘴。

（3）模具原因

一般由于模具內部排氣不通暢造成的，由于型腔內積累的空氣無法排出，會造成塑膠填充量不足，從而導致缺料，采取的措施是降低塑膠的充填速度或在模具上增加相應的排氣孔。

由于熱流道堵塞或流動不平衡造成塑膠熔料流動不順暢，造成零件的缺料，一般采取的措施是提高缺料產品相對應的熱澆流道溫度，并使用精致且干凈的原料。

4.2 飛邊

飛邊一般發(fā)生在模具的分型位置上，如：模具的分型面、滑塊的配合位置、鑲件的側隙、推桿的孔隙等地方。當溢料問題不及時解決將會飛邊擴大。鑲件側隙和推桿孔隙產生的溢料會使塑膠件卡在模具上，影響分模。

（1）工藝方法

一般由于注塑機的注塑壓力過大或注塑的速度較快的原因造成的。由于其模具型腔內的高壓高速導致模具的張力增加產生溢料的現象。一般解決的措施是延長注塑的時間和保壓時間。

（2）設備方面

機器自身合模力不夠。導致模具不能正常壓緊，一般在選擇注塑機型號時，機器所標定的的額定合模力一般須大于注射成型件軸向橫截面積在注射時所形成的張力，否則將造成脫模，形成飛邊。當注塑機的合模裝置調節(jié)不合適會產生合模不均衡、模具自身的平行度不夠也會造成飛邊現象。

（3）模具原因

一般是由于模具的設計不合理所造成，此問題很難解決，需重新設計模具。

4.3 縮水

塑料縮水現象主要是因為由于體積收縮，壁厚處的表面原料被拉入，冷卻后在成品表面出現凹陷痕跡。縮水是成品表面所發(fā)生的不良現象中最多的，大多發(fā)生于壁厚處。

（1）工藝方法

注塑機注塑的速度和保壓時間較少，使得塑膠件的的流動性不足，首先進入模具型腔的塑膠件冷卻較快，無足夠的保壓時間來進行補縮，一般解決的措施是采用更高的注塑壓力。

（2）模具原因

塑料瓶蓋的模具內部的排氣不通暢，也會導致型腔內有多余空氣不能排除，需要補縮的塑膠也較少，零件的收縮較大，一般措施為對模具進行維護保養(yǎng)和增加排氣口。

5 結語

該文著重介紹了塑料瓶蓋的模具設計與加工，其模具結構比較簡單，緊湊且加工成本較低，其合理的限位結構和螺紋旋轉分離結構是該文的設計亮點，通過相應的可靠性分析，此模具結構適用于大批量生產，且經濟效率較高。對塑料瓶蓋的加工工藝分析和典型的質量問題分析進行闡述，合理的運用這些成熟的加工工藝方法可提高塑料瓶蓋模具生產效率，也是公司持續(xù)發(fā)展，取得較好的經濟效益的前提條件。也對提高勞動生產率、降低生產制造成本有著深刻的意義。

參考文獻

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[4] 張杰，吳濤.螺紋型芯自動收縮式注塑模設計[J].模具工業(yè)，2000（2）：37-38.endprint

（1）在加工塑料瓶蓋模具的型芯倒圓角時，一般在粗加工后留有足夠的余量，一般余量取0.5～1 mm，再進行后續(xù)半精加工和精加工。留有足夠的余量是保證工件在熱處理后能夠有足夠的尺寸余量來精加工。

（2）在精磨加工時一般選用粘結性差和切削力強的精砂輪，在砂輪機上空跑幾次后清磨；減小磨削進刀量和使用合適冷卻劑，在精磨后一般需進行回火處理，保證工件的尺寸穩(wěn)定性。

4 塑料瓶蓋的常見質量問題分析

塑料瓶蓋在注塑模加工過程中，常由于模具、材料和設備等原因導致零件出現飛邊、缺料等現象，增加零件的不合格率。常見的質量問題如下。

4.1 缺料

一般在塑料加工過程中，由于模具的型腔填充不滿，從而造成零件的外形與設計不符的現象叫缺料。

（1）工藝方法

導致塑膠件缺料的工藝因素很多，其中最重要的原因是填充壓力小，注射時間短和模具溫度低三個因素造成的。填充壓力小時，注塑機在注塑成型時，會導致型腔的壓力不足，塑膠很難填充滿整個型腔，從而導致零件缺料；注射時間短也會導致塑膠未完全充滿型腔，導致零件缺料；模具溫度低，會加速塑膠凝固，液體流動性減小，也會導致塑膠不能充滿整個型腔，造成缺料現象。

（2）設備原因

導致塑膠件缺料的設備原因主要是射嘴部分，一般為射嘴堵塞，一般方法是清理射嘴可以解決；射嘴漏膠也會導致缺料，此類故障一般需更換射嘴。

（3）模具原因

一般由于模具內部排氣不通暢造成的，由于型腔內積累的空氣無法排出，會造成塑膠填充量不足，從而導致缺料，采取的措施是降低塑膠的充填速度或在模具上增加相應的排氣孔。

由于熱流道堵塞或流動不平衡造成塑膠熔料流動不順暢，造成零件的缺料，一般采取的措施是提高缺料產品相對應的熱澆流道溫度，并使用精致且干凈的原料。

4.2 飛邊

飛邊一般發(fā)生在模具的分型位置上，如：模具的分型面、滑塊的配合位置、鑲件的側隙、推桿的孔隙等地方。當溢料問題不及時解決將會飛邊擴大。鑲件側隙和推桿孔隙產生的溢料會使塑膠件卡在模具上，影響分模。

（1）工藝方法

一般由于注塑機的注塑壓力過大或注塑的速度較快的原因造成的。由于其模具型腔內的高壓高速導致模具的張力增加產生溢料的現象。一般解決的措施是延長注塑的時間和保壓時間。

（2）設備方面

機器自身合模力不夠。導致模具不能正常壓緊，一般在選擇注塑機型號時，機器所標定的的額定合模力一般須大于注射成型件軸向橫截面積在注射時所形成的張力，否則將造成脫模，形成飛邊。當注塑機的合模裝置調節(jié)不合適會產生合模不均衡、模具自身的平行度不夠也會造成飛邊現象。

（3）模具原因

一般是由于模具的設計不合理所造成，此問題很難解決，需重新設計模具。

4.3 縮水

塑料縮水現象主要是因為由于體積收縮，壁厚處的表面原料被拉入，冷卻后在成品表面出現凹陷痕跡?？s水是成品表面所發(fā)生的不良現象中最多的，大多發(fā)生于壁厚處。

（1）工藝方法

注塑機注塑的速度和保壓時間較少，使得塑膠件的的流動性不足，首先進入模具型腔的塑膠件冷卻較快，無足夠的保壓時間來進行補縮，一般解決的措施是采用更高的注塑壓力。

（2）模具原因

塑料瓶蓋的模具內部的排氣不通暢，也會導致型腔內有多余空氣不能排除，需要補縮的塑膠也較少，零件的收縮較大，一般措施為對模具進行維護保養(yǎng)和增加排氣口。

5 結語

該文著重介紹了塑料瓶蓋的模具設計與加工，其模具結構比較簡單，緊湊且加工成本較低，其合理的限位結構和螺紋旋轉分離結構是該文的設計亮點，通過相應的可靠性分析，此模具結構適用于大批量生產，且經濟效率較高。對塑料瓶蓋的加工工藝分析和典型的質量問題分析進行闡述，合理的運用這些成熟的加工工藝方法可提高塑料瓶蓋模具生產效率，也是公司持續(xù)發(fā)展，取得較好的經濟效益的前提條件。也對提高勞動生產率、降低生產制造成本有著深刻的意義。

參考文獻

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[4] 張杰，吳濤.螺紋型芯自動收縮式注塑模設計[J].模具工業(yè)，2000（2）：37-38.endprint