塑料杯注射模设计

注塑模技术置　，￣ｔ．ｗ．ｎ＇ｍｕＩｄ－ｅｎ．ｎｅｔ　塑料杯注射模设计　苏君　（河南工业职业技术学院机械工程系，河南南阳，４７３００９）　摘要：分析塑料杯的结构设计　性能和Ｃ艺要求。设计了１模１腔注身寸模。介绍该零件的注身寸模具设计．　点介绍浇注系统、顶出机构及冷　却系统没计中铍铜合金材料的应用，介绍ｒ模具Ｊ＝作过程。任寅际应用中模具动作平稳可靠，生产的塑件符合设计和使用要求。　关键词：注射模；分　；脱模机构　Ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｕｐ　ｉｎｊ　ｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ　ｄｅｓｉｇｎ　Ｓｈｕｊａｎ　（Ｈｅｎａｎ　ｉｎｄｕｓｔｒｙ　ｐｒｏｆｅｓｓｉｏｎａｌ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ　ｉｎｓｔｉｔｕｔｅ　ｍｅｃｈａ．ｎｉｃａｌ　ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ　ｄｅｐａｒｔｍｅｎｔ，Ｈｅｎａｎ　Ｎａｎｙａｎｇ，４７３００９）　Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅ　ａｎａｌｙｓｉｓ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｃｕｐ’Ｓ　ｓｔｒｕｃｔｕｒａｌ　ｄｅｓｉｇｎ，ｔｈｅ　ｐｅｒｆｏｒｍａｎｃｅ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｉｃａｌ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔ，ｈａｖｅ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　１　ｍｏｌｄ　１　ｃａｖｉｔｙ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ．Ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈａｔ　ｔｈｉｓ　ｃｏｍｐｏｎｅｎｔｓ　ｔｈｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ　ｄｅｓｉｎ，ｉｇｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｗｉｔｈ　ｅｍｐｈａｓｉｓ　ｔｈｅ　ｇａｔｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ，ｇｏｅｓ　ａｇａｉｎｓｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｏｏｌｉｎｇ　ｓｙｓｔｅｍ　ｄｅｓｉｇｎ　ｔｈｅ　ｂｅｒｙｌｌｉｕｉｍ　ｃｏｐｐｅｒ　ａｌｌｏｙ　ｍａｔｅｒｉａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ，　ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｄ　ｔｈｅ　ｍｏｌｄ　ｗｏｒｋ　ｐｒｏｃｅｓｓ．Ｉｎ　ｐｒａｃｔｉｃａｌ　ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ　ｍｏｖｅｍｅｎｔ　ｓｔｅａｄｙ　ｒｅｌｉａｂｌｅ，ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｍｏｄｅｌｓ　ｔｏ　ｃｏｎｆｏｒｍ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　ｔｈｅ　ｏｐｅｒａｔｉｏｎ　ｒｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓ．　Ｋｅｙ　ｗｏｒｄ：Ｉｎｊｅｃｔｓ　ｔｈｅ　ｍｏｌｄ；Ｍｉｎｕｔｅ；Ｍｏｌｄ　ｅｍｐｔｉｅｒ　图　１产１所示塑料杯品。结该塑构件和多工变的艺造分型析　、Ｉ一　‘　鲜艳的颜色、　不怕摔打的特性，受到许多人的喜爱。其实，塑料　杯装热水或开水时，很容易变软。且塑料杯易生细　菌，不易洗净，因为塑料表面看似光滑，实际它的内部微观　构造有很多孔隙，易藏留污物。因此应选择符合国家标准的　食用级塑料ＰＰ。批量生产，塑件外径７０ｒａｍ，壁厚２ｍｍ，整　体长８３ｍｍ，锥形壁。塑件内表面要求光滑，无顶出痕迹。　ＰＰ易于成型，易发生缩孔、凹痕及变形；热容量大，注射成　ｌ　Ｊ｝　Ｉ　｝　、　ｖ一　，一　型模具必须设计能充分进行冷却的冷却回路。　ｊ　２模具设计　２．１型腔布局　模具的型腔数可根据塑件制品的产量、精度高低、模具　一　’　一　毒ｌ　。¨　圈１塑料杯　一｛　制造成本以及所选用注射机的最大注射量和锁模力大小等因　作者简介：苏君，１９７７年１ｏＹｔ，硕士，讲师，河南工业职　业技术学院机械工程系，研究方向模具设计与制造。　素确定。因为零件的高度是７０，所用注射机的型号为ＸＳ—　ＺＹ—ｌ２５，其最大注射ｔ￣２００ｃｍ　，根据塑件结构特点和实际　２０１０ｆｆ第１０期（总第１１３期）ＭＯＵＬＤ＆ＤＩＥ　ＰＲＯＪＥＣＴ模具工程７９　皇注塑模技术　图２主流道　加工条件，为降低生产费用，采用ｌ模１腔布局。　２．２浇注系统设计　浇注系统的设计室注射模具设计中的一个非常重要的　环节，它对获得具有优良性能和理想外观的塑料件以及最佳　的成型效率有着直接的影响，是模具设计者十分重视的技术　问题。设计的浇注系统如图２所示，采用直接浇口，适用于　单型腔模具。其特点：①流动阻力小，流动路程短及补缩　上时间长等；②有利于消除深型腔处气体不易排出的缺点；⑦　塑件和浇注系统在分型面上的投影面积最小，模具结构紧　＿．｝　凑，注射机受力均匀；④塑件翘曲变形、浇口截面大，去　除浇口困难，去除后会留有较大的浇口痕迹，影响塑件的　美观。浇口位置设置在塑料的底端中　，不仅有利于型腔排　气，而且有利充模，更好的增强薄壁塑件的强度。模具分型　面为阶梯面，加工难度较大。主流道采用圆锥形，配合中心　推杆，可实现浇注系统凝料的顺利脱模。主流道内壁粗造度　Ｒａ＝０．６３，抛光时要沿轴向进行。主流导、分流道、浇口设　计如图２、３所示。　２．３推出机构设计　该塑料件内腔较深，型腔和型芯的脱模力比较大，因　此，设计其脱模斜度为，在设计过程中经仔细分析计算，工　件易包紧在型芯，脱模力的计算公式如下：　＝Ａｐ（１ａ　ＣＯＳ　Ａ—ｓｉｎ０ｔ）　式中：Ｆ　——脱模力，ＫＮ｛　Ａ——塑料件包容型芯的面积，；　ｐ——塑料件对型芯单位面积上的包紧力，模内冷却　时取（０．８～１．２）Ｘ　ｌ０７ＭＰａ，模外冷却时取（２．４～３．９）　Ｘ　１０９ＭＰａ；　“——塑料对钢的摩擦系数，取０．１～０．３。　２．４冷却系统设计　８０模具】：程ＭＯＵＬＤ＆ＤＩＥ　ＰＲＯＪＥＣＴ　２０１０￣第１０期ｆ总第１１３期）　图３浇口　由于ＰＰ是结晶性材料，吸湿性小，长期与金属接触易发　生分解，冷却速度快，成型收缩率大，易发生缩孔、凹痕、　变形，趋向性强。成型时，如果模具温度过低，则塑料件无　光泽，易产生熔接痕；模具温度过高，塑料件易发生翘曲变　形，生产率降低，成本上升，因此在成型过程中要特别注意　控制成型温度。　模温对生产效率的影响：　就注射成形过程讲，可把模具看成为热交换器。塑料熔　体凝固时释放出的热量中约有５％以辐射、对流的方式散发到　大气中，其余９５％由模具的冷却介质（一般是水）带走。因　此模具的生产效率主要取决于冷却介质的热交换效果。据统　计，模具的冷却时间约占整个注射成形周期的２／３至４／＇５，因　此缩短注射成形周期内的冷却时间是提高生产效率的关键。　故在设计过程中冷却时间应适当控制。　冷却时间的确定：　在注射过程中，塑件的冷却时间，通常是指塑料熔体从　充满欣腔起的可以开模取出塑件时止的这一段时间。这一段　时间标准常以制品已充分固化定型而且具有一定强度和刚度　为准。这段冷却时间一般占整个注射生产周期的８０％。下式　可计算：　ｔ＝ｓ／ｎ．ａ　Ｉｎ［４／　．（Ｔｓ—Ｔｍ）／（ＴＥ—ＴＭ）】　ａ一塑件热扩散系数（ｍ／ｓ）　由查表１得出ａ值为６．２ｘ１０－４　ｓ一制品壁厚（ｍＩＩ１）　ｔ＝１．７２／　Ｘ６．２Ｘ　１０－４／３６０Ｘ［４／丌Ｘ（２００－５０）／　ｆ１００－５０１＝５．１　Ｓ　蓑１　塑料名称　ＴＳ　ｆ℃）　ＴＭ（℃）　ＴＥ（℃）　ＰＳ　２００～５Ｏ０　４０～６Ｏ　６０－－１００　ＡＳ　２００～２６０　４０～６Ｏ　６０－－１ｏ０　ＡＢＳ　２００～２６Ｏ　４０～６０　６Ｏ～１００　ＰＥ　１５０～２５Ｏ　５０～７Ｏ　７０～１１０　｜　＼　；’　—　　》曙ｒ　　１；　Ｉ　Ｉｌ　＼＼　／　／　／　，，　＼　Ｈ　／　／　、　７，ｊ　＼　／ｅ一　　＼　｝　Ｈ　——一　＇———　一　／／　／　Ｉ—　——一　、　＼　ｌ　ｆ　／／　／　　、、、　，　／／　／　／　＼＼＼＼　｝　卜　＝　＼＼　『　１１）０　　　Ｉ『　社　辫　一　—＼、　、　‘　兽　ｌ　ｉ　Ｉ　Ｉ｛　Ｉ６　ｆ　２００　圈４　１．动模座板２．内六角螺钉３．推板４．中心推杆５．推杆固定板　６．垫块７．垫板８型芯９．导柱１０．动模板ｌ　１．推件板镶件１２．导套　１３．推件板ｌ４型腔镶件１５导套ｌ６．定模板ｌ７．型腔小镶件ｌ８．定　模座板１９．定位圈２Ｏ．内六角螺钉２１浇口套２２内六角螺钉２３内　六角螺钉２４水嘴２推杆　冷却系统设计一般注射模具内的塑料熔体温度为２００度左　右，而塑件从模具型腔中取出时其温度在６０度以下，所以热　塑性塑料在注射成型后，必须对模具进行有效的冷却，以便　使塑件可靠冷却定型并迅速脱模，提高塑件定型质量和生产　效率。　冷却系统的设计原则：　１）尽量保证塑件收缩均匀，维持模具的热平衡。　２）冷却水孔的数量约多，孔径约大，则对塑件的冷却效　果约均匀。根据经验，一般冷却水孔中心线与型腔壁的距离　应为冷却水孔直径的ｌ～２倍（常位１２～ｌ５ｍｍ），冷却水孔　中心距约为水孔直径的３～５倍，水孔直径约为８～ｌ２ｍｍ。　注塑模技术墨　３）尽可能使冷却水孔至型腔表面的距离相等，当塑件壁　厚均匀时，冷却水孔与型腔表面的距离应处处相等。当塑件　壁厚不均匀时，壁厚处应强化冷却、水孔应靠近型腔、距离　要小，但也不应小于１０ｒａｍ。　４）浇口处加强冷却。一般在注射成型时，浇口附近温度　最高，距浇口越远温度越低，因此要加强浇口处的冷却。即　冷却水从浇口附近流入。　５）应降低进水与出水的温差。如果进水与出水温差过　大，将使模具的温度分布不均匀，尤其对流程很长的大型塑　件，料温越流越低，对于矩形模具，通常沿模具宽度方向开　设水孔，使进水与出水温差不大于５℃。　６）合理选择冷却水道的形式。对于收缩大的塑件（入聚　乙烯）应沿收缩方向开设冷却水孔。　７）合理确定冷却水管的接头的位置。为不影响操作，进　出口水管接头通常设在注射机背面的模具的同一侧。　８）冷却系统的水道应尽量避免与模具上其它机构（如推　杆孔、小型芯孔等）发生干涉现象，设计时要通盘考虑。　９）冷却水管进出接头应埋入模板内，以免模具在搬运　过程中造成损坏。最好在进口和出口处分别打出标志，如　“ＩＮ”　（进口）和“０ＵＴ”　（出口）等。　２．５模具结构设计　模具结构如图２所示，型腔采用镶块组合式，这种结构便　于型腔加工和装配，方便调整。中心推杆　２．６模具工作过程　（１）开模时，定模板　与动模板１０分开，塑件包在型　芯８上，型芯８塑件在中心推杆４和　的作用下，推离动模　板１０。　（２）合模时，推杆２、推杆固定板５复位，动、定模合　模。进行下一个工作循环。　３结束语　该模具已投入生产，模具分型面选择合理。塑件表面　光滑，成型质量好。推出机构工作平稳，浇注系统凝料自　动脱出。国　参考文献　…屈华吕，塑料成型工艺与模具设计【Ｍ】北京：机械工业出版社，２００２　［２ＶｄＪＳ￣＋，杨俊秋，夏碧波，塑料模具设计基础【Ｍ】武汉：武汉大学出　版社，２００９　【３】德群，唐志玉中国模具设计大典［Ｍ】汀西：江两科学技术出版社，２００３．　２０１０：￣第１０期（总第１１３期）ＭＯＵＬＤ＆ＤＩＥ　ＰＲＯＪＥＣＴ模具工程８１