饮料容器塑料框架注塑模具设计

摘 要

　　随着市场经济的完善和繁荣，注塑模具的应用也越来越广泛，市场需求逐渐增多，且对注塑模具质量的要求也更加严格。目前，注塑模具逐渐向着多功能、高精度、自动化方向发展。然而，在模具的实际生产制造中，主要面临着四个技术难题：模具高精密度、生产周期的简化、结构的优化设计、模具注塑工艺参数优化设计。为此，本文结合实际工程需求，借鉴注塑成型相关理论，对饮料容器塑料框架注塑模具设计和优化，并利用 Moldflow 软件对注塑参数进行数值分析和优化。

　　首先，详细阐述了注塑成型的原理，包括注塑机的成型原理、注塑成型工艺过程以及注塑成型工艺参数，介绍了注塑模具的组成，并重点阐述了注塑模具的设计过程，包括注射模具设计流程。

　　其次，简要分析了饮料容器塑料框架结构工艺性，确定饮料容器塑料框架的腔数及开模方向，并确定饮料容器塑料框架注塑机的选型设计，阐述了浇注系统主要涉及内容和流程，主要为：主流道设计、分流道设计、燃料井以及浇注口设计；重点阐述了饮料容器塑料框架注塑模具零部件设计过程，包括分型面的确定、型芯、型腔的设计、滑块机构的设计、冷却系统的设计、顶出系统的设计、排气系统的设计、热流道系统的设计以及其他附属系统设计，并将所设计的各个系统进行组合装配，得到模具整体装配图。

　　最后，简要分析了注塑成型过程，分析了注塑模具数值分析软件 Moldflow 及其数值分析流程；重点阐述了数值模拟前处理，包括注塑模具模型的导入、网格划分、材料选择以及工艺参数设置过程，并对饮料容器塑料框架注塑模具注塑过程进行了数值模拟分析及后处理，包括流动分析、冷却分析和翘曲分析；针对饮料容器塑料框架注塑模具注塑数值分析结果，对注塑模具模型及网格进行优化，并对其冷却工艺和翘曲工艺进行了优化分析。

　　本文的研究成果对于模具成型研究具有一定的借鉴意义和参考价值；此外，通过本课题的研究为企业攻克了相关技术难题，优化了企业注塑模具生产工艺，提高企业的生产质量和效率。

　　关键词：注塑模具，模流分析，优化设计，塑料框架，Moldflow

Abstract

　　With the improvement of market economy and prosperity, the application of injection molds more and more widely, the market demand gradually increased, and the quality of injection molds are more stringent requirements. At present, the injection mold gradually toward the multi-functional, high precision, automation direction. However, in the actual production of molds, mainly faced with four technical problems: mold high precision, simplification of the production cycle, the structure of the optimal design, mold injection process parameters optimization design. In this paper, combined with the actual engineering requirements, drawing on the theory of injection molding, the design and optimization of the injection mold of plastic container plastic frame are carried out, and the injection parameters are numerically analyzed and optimized by Moldflow software.

　　Firstly, the principle of injection molding is described in detail, including the forming principle of injection molding machine, injection molding process and injection molding process parameters. The composition of injection mold is introduced, and the design process of injection mold is introduced, including the design process of injection mold.

　　Secondly, the paper analyzes the structure of the plastic frame structure of the beverage container, determines the cavity number and the mold opening direction of the plastic frame of the beverage container, and determines the selection design of the plastic injection molding machine of the beverage container, and expounds the main contents and processes of the pouring system. The design process of the injection mold part of the beverage container plastic frame, including the design of the parting surface,the design of the core and the cavity, the design of the slide body, the design of the flow path, Design, design of the cooling system, design of the ejection system, design of the exhaust system, design of the hot runner system and design of the other ancillary systems, and assembling the designed systems to obtain the overall assembly drawing of the mold.

　　At last, the paper analyzes the injection molding process, analyzes the Moldflow and its numerical analysis process of the numerical simulation software of the injection mold. The paper introduces the numerical simulation pre-processing, including the introduction, meshing, material selection and process parameter setting process of the injection mold model, The numerical simulation analysis and post-processing of the injection molding process of the plastic mold of the beverage container were carried out, including the flow analysis, the cooling analysis and the warping analysis. The injection mold model and the grid were carried out according to the numerical analysis results of the injection mold of the plastic container plastic frame And the cooling process and the warping process were optimized.

　　The research results of this paper have some reference and reference value for the research of mold forming. In addition, through the research of this subject, the related technical problems are overcome, the production process of the injection mold is optimized, and the production quality and efficiency are improved.

　　Key words: injection mold, mold flow analysis, optimization design, plastic frame,Moldflow

　　本文应用注塑模具设计理论，以某盛装饮料的塑料框架为例分析某盛装饮料的塑料框架结构工艺性，探究优良的塑料框架系列产品的模具设计方案，主要研究内容如下：

　　（1）查阅国内外塑料模具以及注塑模具的文献，探讨现阶段国内外注塑模具的研究情况，并对注塑模具的发展方向进行探讨。

　　（2）注塑成型基础理论，简要回顾注塑成型过程中涉及的基础理论，包括注塑机原理、工艺过程和工艺参数等，然后分析注塑模具设计方法，为本课题的饮料容器塑料框架模具设计奠定理论基础。

　　（3）某盛装饮料的塑料框架进行注塑模具的设计，首先在计算机辅助技术的辅助下进行模具结构设计，结构化分析注塑模具，简要分析某盛装饮料的塑料框架结构工艺性，确定该盛装饮料的塑料框架的型腔数量及开模方向和注塑机设备型号，重点阐述注塑模具零件成型设计的环节，主要有：确定分型面、型腔、型芯、滑块机构设计，并确定模架系统及其成型零件的虚拟装配关系以及冷却系统设计、顶出系统设计、排气系统设计、热流道系统设计及其他辅助件的设计过程，完成某塑料框架系列产品的模具设计。

　　（4）某盛装饮料的塑料框架注塑模具数值模拟，系统的阐述饮料容器塑料框架注塑模具注塑成型数值模拟过程，并对饮料容器塑料框架注塑模具结构进行优化。首先要做的就是对注塑成型进行环节分析，主要有：保压阶段、填充阶段、冷却阶段以及开模阶段；接着分析注塑模具数值分析软件 Moldflow 及其数值分析流程；然后重点阐述数值模拟前处理，包括注塑模具模型的导入、网格划分、材料选择以及工艺参数设置过程，并对饮料容器塑料框架注塑模具设计和制造过程进行数值分析和优化分析，主要为：翘曲、冷却、流动分析等。

　　（5）针对饮料容器塑料框架注塑模具注塑数值分析结果，建立正交实验模型，对注塑模具模型及网格进行优化，并对其冷却工艺和翘曲工艺进行了优化分析。

　　本文研究过程中，主要采用文献综述法、案例分析法，具体如下：

　　（1）文献研究法

　　通过研读和查阅注塑模具、塑料模具等的研究文献资料，汲取前人在该领域的优秀研究成果，并结合相关注塑模具基础理论，对某企业塑料框架注塑模具项目设计问题进行分析，并提出合理的解决措施。

　　（2）调查分析法

　　有目的、系统地针对某企业塑料框架注塑模具展开调查研究，并整理调查研究资料，形成本文写作的素材。

　　（3）案例分析法

　　本课题以某企业塑料框架注塑模具为例，将从文献材料中获取的注塑模具理论知识与实例研究相结合，分析某盛装饮料的塑料框架结构工艺性，探究优良的塑料框架系列产品的模具设计方案。

　　饮料容器塑料框架注塑模具设计工艺：

浇注系统示意图

饮料容器塑料框架注塑模具分型面

饮料容器塑料框架型腔设计

饮料容器塑料框架型芯设计

滑块机构设计示意图

饮料容器塑料框架注塑模具冷却水路的中心线

模具温度

定模水路设计 3D 模型

被铜镶件水路设计 3D 模型

动模水路设计 3D 模型

滑块水路设计3D模型

目 录

　　摘 要
　　Abstract
　　第 1 章 引 言
　　　　　　1.1 研究背景及意义
　　　　1.2 国内外研究现状
　　　　　　1.2.1 国外研究现状
　　　　　　1.2.2 国内研究现状
　　　　　　1.2.3 发展趋势
　　　　1.3 研究内容及方法
　　　　　　1.3.1 研究内容
　　　　　　1.3.2 研究方法及技术路线
　　第 2 章 注塑成型基础理论
　　　　2.1 注塑成型原理
　　　　　　2.1.1 注塑机的成型原理
　　　　　　2.1.2 注塑成型工艺过程
　　　　　　2.1.3 注塑成型工艺参数
　　　　2.2 注塑模具设计方法
　　　　2.3 本章小结
　　第 3 章 饮料容器塑料框架注塑模具设计
　　　　3.1 饮料容器塑料框架结构工艺性分析
　　　　3.2 确定型腔数量以及开模方向
　　　　3.3 注塑机选型设计
　　　　3.4 浇注系统设计
　　　　3.5 注塑模具成型零部件的设计
　　　　　　3.5.1 分型面的确定
　　　　　　3.5.2 型芯、型腔的设计
　　　　　　3.5.3 滑块机构设计
　　　　　　3.5.4 冷却系统设计
　　　　　　3.5.5 顶出系统设计
　　　　　　3.5.6 排气系统设计
　　　　　　3.5.7 热流道系统设计
　　　　　　3.5.8 模具其他辅助件设计
　　　　3.6 注塑模具总体设计
　　　　　　3.6.1 成型零件的虚拟装配
　　　　　　3.6.2 注塑模具的总体设计
　　　　3.7 本章小结
　　第 4 章 饮料容器塑料框架注塑成型数值模拟
　　　　4.1 注塑成型过程分析
　　　　4.2 基于 MOLDFLOW 的数值分析流程
　　　　4.3 数值模拟前处理
　　　　　　4.3.1 注塑模具模型导入
　　　　　　4.3.2 注塑模具网格划分
　　　　　　4.3.3 注塑模具材料选择
　　　　　　4.3.4 注塑模具工艺参数设置
　　　　4.4 模拟分析及后处理
　　　　　　4.4.1 流动分析
　　　　　　4.4.2 冷却分析
　　　　　　4.4.3 翘曲分析
　　　　4.5 本章小结
　　第 5 章 饮料容器塑料框架注塑工艺优化
　　　　5.1 正交实验设计
　　　　　　5.1.1 优化目标和试验因素的确定
　　　　　　5.1.2 试验水平的确定和正交表的选用
　　　　5.2 工艺参数对翘曲量的影响分析
　　　　　　5.2.1 工艺参数对翘曲量的影响趋势
　　　　　　5.2.2 工艺参数对翘曲量的影响范围
　　　　5.3 塑料框架注塑模型优化
　　　　　　5.3.1 注塑模具模型优化
　　　　　　5.3.2 注塑模具网格更新
　　　　5.4 塑料框架注塑工艺优化
　　　　　　5.4.1 冷却工艺优化
　　　　　　5.4.2 翘曲工艺优化
　　　　5.5 本章小结
　　第 6 章 总结与展望
　　　　6.1 总结
　　　　6.2 展望
　　参考文献
　　致 谢

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