塑料水杯模具设计

塑料水杯模具设计

1 绪论

随着社会生产力的发展，人们意识的提高，使我们国家模具技术的发展进入了一个新的阶段。模具是制造业的一种基本工艺装备，它的作用是控制和限制材料（固态或液态）的流动，使之形成所需要的形体。用模具制造零件以其效率高，产品质量好，材料消耗低，生产成本低而广泛应用于制造业中。模具是一种重要的国工工艺装备，是国民经济各工业部门发展的重要基础之一。模具是压力加工或其它成形加工工艺中，使材料变形制成产品的一种重要工艺装备，应用广泛。它在锻造、塑料加工、压铸等行业中起着重要作用。模锻件、冲压件、挤压和拉拔件等，都是使金属材料在模具中发生塑性变形而获得的；压铸零件、粉末冶金零件也在模具中充填加工成形的；而塑料、陶瓷、玻璃制品等非金属材料的成形加工也多是依靠模具。少无切削加工是机械制造业发展的一个方向，而模具是利用压力加工实现无切削工艺的关键。模具成形有优质、高产、低消耗和低成本等特点，因此得到了广泛应用。据初步统计：依靠模具加工的产品和零件，电行业占80%，机电行业占70%以上。轻工、军工、冶金及建材等行业大部分产品和生产都离不开模具。

2 塑料制件分析

2.1 水杯外形设计

根据日常生活中刷牙杯的外形及其耐用、耐摔、耐腐蚀等特点，确定制件如图2-1所示，选用材料为ABS，密度为1.05g/cm3，收缩率0.4%-0.7%，取0.5%，由Pro/e计算可得，单个制件的体积为107.41cm3。ABS是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三种化学单体合成。每种单体都具有不同特性，丙烯腈有高强度、热稳定性及化学稳定性；丁二烯具有坚韧性、抗冲击特性；苯乙烯具有易加工、高光洁度及高强度。 ABS具有如下特性[1]： (1)综合性能较好，冲击强度较高，化学稳定性，电性能良好； (2)与372有机玻璃的熔接性良好，制成双色塑件，且可表面镀铬，喷漆处理； (3)有高抗冲、高耐热、阻燃、增强、透明等级别； (4)流动性比HIPS 差一点，比PMMA、PC 等好，柔韧性好，适于制作一般机械零件，减磨耐磨零件。

图2-1 水杯外形尺寸观

2.2 模具设计步骤和方案

2.2.1设计思路步骤

一般来说，现在国际上比较经典的塑料模具设计步骤如下： 1) 首先了解塑料制品所用塑料的品种、塑料的特性、收缩率及塑料流动特性。 2) 然后对塑料

制品进行工艺分析，着重分析塑料制品的结构合理性及成型条件等。 3) 再根据塑料制品的重量和塑料制品投影面积及模具结构类型等，选择合适的注射成型机。 4) 进行模具结构设计①选择塑料制品成型位置和模具分型面；②确定型腔数目和排列方式；③浇注系统设计；④成型零件结构设计；⑤抽芯机结构设计和推出机构设计；⑥加热系统设计和冷却系统设计；⑦绘制模具结构图。在设计塑料模具的过程中可以大部分参照其步骤，但是有些地方可能也

会略有不同。

2.2.2方案选择

该塑件的大批量生产使模具寿命要长，使用寿命不少于50万次，塑件为一般性生活用品，精度要求不是很高。模具设计要合理，脱模要方便可靠，还要经济实用。根据塑件成型工艺分析，拟定方案如下：方案一：采用一模一腔；方案二：使用一模四腔。方案一由于只采用一腔，就会使塑件在生产过程中一模只能生产一个产品，虽然模具机构相对简单，加工难度较小，但增加制造成本，降低生产效率。不符合刷牙杯生产的快速、物美价廉等特点，成本的增加也会提高产品的售价，从而降低了产品的市场竞争力，不符合公司利润最大化的要求。方案二使用一模四腔，模具结构相对复杂，但在实际生产过程中，极大地提高了生产效率，降低了生产成本，产品的成本降低，也降低了产品售价，对消费者也是非常有利的。综合上述两种方案，最终选取方案二为本模具的设计依据。

3 注射模具设计

注射模具设计根据塑件形状、精度、大小、工艺要求和生产批量，模具设计时按下面的步骤进行。

3.1 制件成型位置及分型面选择

根据塑件制品分型面的设计与选择原则，分型面应该设计在零件截面最大的部位，且不影响零件的外观。若采用如图3-1（a）所示的分型方法A-A水平分型，箭头朝向代表动模的位置；由于塑件凹槽包紧力的存在，塑件可能留在定模，为了使塑件脱模，必须设计定模退出机构，这使得不本来看上去很简单的模具结构变得复杂起来，模具的设计成本也相应提高；若采用图3-1（b）所示的分型方法，A-A水平分型塑件，塑件就包紧在动模型芯一侧，因而留在动模侧，这使模具的结构变得简单，因而选择该方法为模具设计的分型方案。

3.2 型腔布局的选择

采用一模多件，生产效率高，资源的利用率也高，这里选用的是一模四腔圆形分布，模具尺寸适中，适合大批量生产，这样也有利于浇注系统的排列和模具的平衡。型腔分布如图3-2所示：

图3-2 型腔分布

图3-3 系统工作流程图

3.3 浇注系统的设计

本模具的浇注系统采用较为简单的模式，分别由主流道，分流道，冷料穴和点口组成。

(1) 主流道的设计主流道是一端与注射机喷嘴相接触，另一端与分流道相连的一段带有锥度的流动通道，如图3-3所示。

1) 塑件材料为ABS，流动性好，故选择主流道圆锥角为o 4，内壁粗糙度

为 m 63.0Ram。

2）主流道大端呈圆角，r=2mm。

由塑件材料为ABS，塑件质量为gM12.45105.164.429=´=，选择主流道直径为d=3mm，D=6mm

3) 浇口套与注射机喷嘴由的接触球面要求吻合，由于注射机喷嘴球面半径 SR是定值，由所选取的注射机决定，根据所选注射机，SR=20mm，一般取sr=SR+0.5，为sr=20.5mm。

4）断面凹球面深度L2=3mm，球面与主流道孔应以清角度连接，不应有倒拔痕迹，以保证主流道凝料顺利脱落。

5）定位环是模体与注射机的定位装置，保证浇口套与注射机喷嘴对中定位，定位环的外径D应与注射机的定位孔间隙配合，定位环厚度取L1=6mm。

6）浇口套长度L取为50mm。

(2) 分流道的设计

分流道指主流道末端与浇口之间这一段塑料熔体的流动通道。它是浇注系统中空融状态的过渡段。

1) 采用梯形截面分流道，Ra=1.6mm.

2) 截面直径mmmmDD25.05%5%)9%3(=´=-=主

(3-1) mm Dh17.03 2== ，斜度°=5a，底面半径r=1mm。

3) 分流道布置采用平衡式布置，要求从主流道各个型腔的分流道其长度、形状及断面尺寸对应相等，达到各个型腔同时均匀进料，保证各个型腔成型出的塑件在强度、性能及质量上的一致性。

4) 分流道与浇口的连接处应加工成斜面，并用圆弧过渡，有利于塑件熔体的流动及充填。