水杯塑料模具设计

水杯塑料模具设计

[摘要]：水杯是一种很平常的民用生活物品，种类繁多，形状各异，大家每天都接触的到，所以说是十分熟悉的。对于看得见的每一种塑料产品，人们通常是评论外观、工艺是否精细，使用寿命是否长久，作为学模具的学生，不光只有这些见解，还会去想，这个产品的分型面在那里，采用什么方式脱模，用什么方式的模架，这是一个模具设计人员的专业素质。把平常的东西拿来设计，首先是专业设计满足于生产，服务于生活的体现；其次毕业设计应最大限度的贴近真实的设计，现阶段民用塑料工业十分发达，大量的小商品销往各地，塑料生活用品占了很大比重，很适合拿来做毕业设计实践。这次毕业设计使用PRO/E4.0作为三维软件，带来了很大的方便。

[关键词]型芯型腔推杆

一、塑料制件分析

1.1 制件的形状及质量要求

该制件为塑料水杯（详见下页效果图及零件图），制件对尺寸精度要求不高，但对表面的质量要求较高，无熔接痕，表面平整光滑，不能有冷疤、云纹等缺陷，该制件特征列表如下：

1.2 制件材料的性质

材料性质：PS的透明度高，可达88%～92%，并具有光泽，它能自由着色，无臭、无味、无毒，不使菌类生长，吸湿性小，能在潮湿情况下保持强度和尺寸。PS的热变形温度为70℃～98℃，最高连续使用温度为60℃～80℃，温度达

330℃～380℃则会剧烈降解。耐日光性差、易燃，燃烧时产生大量黑烟，且有特殊臭味。PS具有良好的电性能，特别是高频绝缘性能较好，耐电弧性好。另外，它能耐有机酸、碱、盐和水溶液，而又能被许多烃、酮等溶剂侵蚀。

1.5 PS塑料成型工艺要求和工艺参数

干燥和染色：当聚苯乙烯长期受潮或成型制品要求表面粗糙度好时，也应干燥，烘箱温度70℃～80℃，料层厚度≤25mm，干燥时间2～4h，聚苯乙烯易染色，一般只需浮染法就可得到色泽鲜艳、光泽好的制品。

工艺参数：

1.6 制件成型初步分析

（1）、分型面：分开模具取出塑件的面通称为分型面，分型面是否得当，对制件质量、操作难易、模具制造都有很大影响，主要应考虑以下几点：塑料在型腔中的方位，分型面形状，分型面位置。综合以上几点考虑以通过水杯中心线和把手中心线的面为主分型面。

（2）、浇口形式：点浇口

（3）、制件脱模形式：顶杆

（4）、模具结构类型：侧分型三板式模

二、注射机的选择

2.1 初步选择注射机

制件体积：由三维软件造型直接得到单个制件体积＝42.66cm³

V1=42.66×2=85.32cm2

模具采用一模两腔，材料为PS。材料密度为1.054g/cm³。

因此制件质量为：M=42.66×1.054×2=89.927g

初步估计浇注系统凝料体积为：

V2=8cm³

确定合适的型腔数，可以适当的提高劳动生产率，但必须综合考虑成本问题。

以注射机的注射能力为基础，每次注射量不超过注射机最大注射量的80%，按下式

计算： 80%×V注> V塑件= V1＋V2

V注>（V1＋V2）/80%=74.656cm³

其中 V注-----------注射机理论注射量（cm³）

V1--------------制件体积（cm³）

V2--------------浇注系统凝料体积（cm³）

查《塑料成型工艺及模具简明手册》第72页表3—17取注射机型号为G54-S200/400注射机技术参数如下：

2.2 最大注射量的校核

注塑模一次成型的塑料重量（塑件与流道凝料之和）应在注塑机理论注射量的10～80%之间；既能保证制品质量，又能充分发挥设备的能力。对于螺杆式注射机，其最大注射能力通常以螺杆在料筒内最大推进容积M（厘米³）表示，因此最大注射量就是该体积的塑料熔体在料筒内的温度及压力下的重量。

最大注射量为：Gmax=M×Dg=200×1.054=210.8g

210.8g×80%=168.64g

M制件＋M流道=（89.927＋8）×1.054=103.22g<168.64g

其中式中： M-----注射机规定注射容积（厘米³）

Dg----在料筒温度及压力下熔融塑料的比重，（克/厘米³）因此所选注射机满足使用要求

2.3 锁模力的校核

锁模力是注射机锁模装置用于夹紧模具的力。所选注射机的锁模力必须大于高压熔体注入模腔而产生的胀模力，此胀模力等于塑件和流道系统在分型面上的投影面积之和与型腔内塑料压力的乘积。

F锁 =P腔×A/1000

由上表查得F锁=2540KN,查《冷冲压与塑料成型—工艺及模具设计》第143页表6－2选取P腔=24.5MPa

24.5×7500/1000=183.75KN

F锁---------锁模力（KN）

P腔--------型腔压力（MPa）

A-------塑件及流道系统在分型面上的投影面积（mm²）因此锁模力符合使用要求。

2.4 开模行程和顶出距离的校核

开模取出塑件所需的开模距离必须小于注塑机的最大开模行程，开模行程的校核有三种情况：

（1）最大开模行程与模具厚度无关，对液压机械式锁模机构注射机，其中

最大开模行程由注射机曲轴机构的最大行程决定，与模具厚度无关。

（2）注射机最大开模行程与模具厚度有关，对于全液压机械式锁模机构的注 射机，最大开模行程要受模具厚度的影响。此时最大开模行程等于注射机固定移动模板台面间的最大距离Sk 减去模具厚度Hm 。

（3）需利用开模行程完成侧向抽芯，开模行程的校核还应考虑为完成抽拔距离而需要的开模行程Hc 。

注射机的开模行程是有限的，所取制件的开模距离必须小于注射机的最大开模行程。对于双分型面注射模开模行程可按下式校核:

S>H1＋H2＋a ＋（5～10）(mm)

＝75＋5＋60＋5

＝145mm

其中式中: H1----塑件脱出距离（mm ）；

H2---包括流道凝料在内的塑件高度（mm ）；

S-----注射机最大开模行程（mm ）；

a-----脱出主流道凝料的距离（mm ）；

S ＝145＜ 260 符合使用要求

2.5 模具安装尺寸的校核

(1) 喷嘴尺寸：

注塑机喷嘴口孔径d 由上表查得d=Φ4，主流道小端直径应该大于注塑机喷嘴直径。

注塑模主流道衬套始端凹坑的球面半径R 应大于注射机喷嘴球头半径r ，以保持同心和紧密接触， R=r ＋ (1～2)mm

因此取R=r ＋2=10＋2=12mm (标准浇口套的数值)

主流道小端孔直径D 应大于注射机喷嘴直径d ；

取D=d ＋1=5mm

(2) 定位圈尺寸：

注塑模安装用定位圈外径与定位孔成间隙配合，由表查得注塑机定位孔内

径为mm 054.0100+Φ， 间隙配合为H11/c11,所以定位圈尺寸为02.005.0100-

-Φ。

(3) 模具外形尺寸：