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1、 塑料水杯的注塑模設(shè)計(jì) 【摘要】 本文介紹了塑料水杯的塑料成型過程，以及我們?nèi)绾芜x擇材料和材料的優(yōu)異性，在制造過程中，主要關(guān)注的是塑料模具的成型和分型面的設(shè)計(jì)。解決了如何去分型，如何去建模等一系列問題：如材料的分析、成型工藝的分析以及模具的設(shè)計(jì)，型腔的數(shù)目等。還簡要地介紹了塑料水杯的零件的加工過程以及整套模具的制造過程。 【關(guān)鍵詞】：材料分析；成型工藝分析；模具設(shè)計(jì) 引言

2、 水杯是這個(gè)詞，大家都很熟悉，每個(gè)人都會(huì)用。想必大家看了上面句話就知道我今天所設(shè)計(jì)的東西是什么？沒錯(cuò)就是水杯。別看一個(gè)小小的水杯，但是它所用的材料不同，對使用的效果也不同，制造的工序就不同了。 水杯包括鐵質(zhì)水杯、塑料水杯、玻璃水杯、陶瓷水杯等等一系列的。而我這次設(shè)計(jì)的是塑料水杯。做塑料水杯的材質(zhì)好有多種，一起看看它的優(yōu)缺點(diǎn)吧！ pp聚丙烯材料有催化劑，分子質(zhì)量調(diào)節(jié)劑，潤滑劑，抗氧劑，透明劑。做成水杯的話加顏料。透明劑最好不能加無機(jī)鹽的透明劑。耐溫能120度。 PC聚碳酸酯的，同上，一般含有少量雙酚A，但是PC的硬度透明度耐溫都很好。 PET聚酯同上，耐溫不夠，做涼水杯子可以

3、。耐溫也就70度。目前最好材料的就是AS塑料水杯和太空玻璃水杯。兩種目前最為常見的水杯材料。 一、 平面圖分析 （一）CAD平面圖的具體尺寸（如圖1） 圖1平面圖 （二）UG三維建模（如圖2） UG中在 塑料模具的建模方面功能非常強(qiáng)大、快捷。 圖2三維建模 二、 材料特性分析 塑件材料選用：目前常用的塑料水杯材料有兩種： 1． AS塑料。 AS塑料是苯、丙烯晴的共聚物，中等的耐氣候性，收到高溫環(huán)境的影響較小，不容易被酒精

4、和油膩污漬影響質(zhì)量，耐疲勞性較差，透明度高，強(qiáng)度好。手感也好。 2． 太空玻璃 太空玻璃又稱PC塑料，經(jīng)過高溫不會(huì)放出有毒氣體，安全環(huán)保。材料比較的輕有助于拿，而且絕緣性好的不容易觸電，強(qiáng)度和韌性，并且耐熱性和耐寒性也較好，就是有一個(gè)致命的缺點(diǎn)那就是硬度不好，容易被刮花導(dǎo)致不能長時(shí)間使用，容易被刮花。 根據(jù)性能的對比和要求，本設(shè)計(jì)選擇AS塑料。 三、成型工藝分析 成型工藝主要四個(gè)階段，如： 1、填充階段 一般填充在高溫區(qū)產(chǎn)生才產(chǎn)品比較好，強(qiáng)度較好。高溫可以使分子之間相互融合互補(bǔ)的效果好。質(zhì)量有保證。 2、保壓階段 保壓故名思議就是持續(xù)施壓，保持壓力在一個(gè)很

5、平穩(wěn)的階段。在恒壓的情況下，才能使分子間慢慢移動(dòng)，使得密度持續(xù)增大。使得杯子的質(zhì)量更好。 3、冷卻階段 冷卻就是在常溫下自然冷卻。 4、脫模階段 脫模就是最后一個(gè)階段了，雖然是最后個(gè)階段但是也是非常重要的，脫模時(shí)要受力均勻，不然會(huì)對產(chǎn)品照成一些缺陷是杯子不完整。 四、 注射機(jī)規(guī)格的選擇 塑料杯子的一般的壁厚均在3mm，塑料杯子應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和韌性，那樣有助于塑料杯子的成型。是工藝變的簡單。 如果塑料杯子壁厚在合理的范圍內(nèi)就不會(huì)出現(xiàn)凹陷燒傷和填充不均勻或者變形等問題，更不會(huì)出現(xiàn)汽包和缺陷而不容易冷卻問題。一切的問題就不會(huì)出現(xiàn)，會(huì)呈現(xiàn)出比較完美的工藝產(chǎn)品——水杯。

6、 根據(jù)以上的要求及材料的性能，根據(jù)經(jīng)驗(yàn)對比，本設(shè)計(jì)選擇機(jī)型規(guī)格為250—300T機(jī)。 五、模具設(shè)計(jì) （一） 分型面設(shè)計(jì) 根據(jù)分型面選擇原則：便于脫模；開模時(shí)使塑件留在動(dòng)模中；外觀不破壞；排氣和模具加工方便。 分析制件結(jié)構(gòu)和結(jié)合面方式，產(chǎn)品的2個(gè)的切斷面，可動(dòng)側(cè)模具固定的水平切斷面之間的模式圖3所示，其他的垂直型模具表面處理的簡單。 a-a面為杯子的主分型面，移動(dòng)凹模一側(cè)成型被固定，固定模具內(nèi)腔完成制件成形，外側(cè)的輪廓一般不會(huì)有飛邊和毛刺。使杯子摸起來光滑不影響手感。 b-b面為杯子的側(cè)抽芯的分型面，制件的核心位置，滑動(dòng)推動(dòng)機(jī)構(gòu)，可動(dòng)型框架的兩側(cè)配置，移動(dòng)兩側(cè)，拔出型芯。

7、 （二）型腔數(shù)量的確定 注塑模的型腔數(shù)目不是固定的，隨著情況的不同，所選用的數(shù)目也是不一樣的，有的時(shí)候我們會(huì)選用一模一腔的，有的我們也會(huì)選擇一模多腔的。 被決定的內(nèi)腔號碼有幾個(gè)關(guān)鍵性的問題，比如說制作塑料部件的尺寸精度問題、生產(chǎn)成本的問題以及我們所制造這種模具的難易程度等等。。。都會(huì)影響著我們的思考。 采用一模一腔（如圖3.8），這樣的選擇有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)那就是成本低，比較節(jié)約自己的成本，采用先進(jìn)的點(diǎn)電荷，短的塑性流動(dòng)，塑件質(zhì)量，門可以很容易可以批量生產(chǎn)以滿足一些必要的滑動(dòng)機(jī)構(gòu)的要求。 采用一模兩腔(如圖3.9)，這樣的選擇大大提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)速度，供電點(diǎn)澆口形狀適合的熱硬化性

8、樹脂的薄高的要求，除去門的簡單，塑性流動(dòng)很大，模具的制造成本比較高（見圖3.8）。 （三）澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì) （1） 主流道的設(shè)計(jì) 塑料主流道通常是主流型中心的入口空間與塑料熔體引入到流路從注塑機(jī)噴嘴方式由于主流熔融塑料注射成型機(jī)，高溫度，噴嘴接觸多次塑模井設(shè)計(jì)和交換的主流可以從主流注意到垂直于垂直塑模主流分模面或臥式注塑機(jī)的使用 為了使塑料熔體按我們理想的方向流動(dòng)，開模時(shí)塑料的固體能夠很好的拔出，避免損壞，我們需要將主流道按照這樣的原則設(shè)計(jì)成圓錐行。內(nèi)壁略有點(diǎn)粗糙，但不能過粗糙，否則熔體會(huì)凝固在內(nèi)壁上導(dǎo)致產(chǎn)品不完善。 （2）流道和澆口的設(shè)計(jì)與短溝道之間的一級空間狹

9、窄的門，它是對產(chǎn)品質(zhì)量的門大大影響的大小和位置的系統(tǒng)的一個(gè)重要組成部分。澆口的作用主要有以下幾點(diǎn)： ① 熔體充模后，熔融填充，大門的第1的凝固后，為了防止熔流動(dòng)抽吸背景螺桿注塑機(jī) ②摩擦熱狹窄的門，經(jīng)過流程生產(chǎn)的溶融，熔融溫度填補(bǔ)。 ③ 易于切除澆口尾料，二次加工方便。 ④多腔型的，因此供給的，為了取得平衡，多門單一內(nèi)腔型的。 澆口的很截面積都是取決于我們分流道的橫截面積的大小。 澆口很截面積一般有兩種形狀，一種是圓形的，而另一種則是矩形。 澆口的尺寸是通過自己的經(jīng)驗(yàn)來確定的，然后再試模過程中不斷的變換。直到變成我們理想中的尺寸為止。 （四）模具零件設(shè)計(jì) 模具的零件主要有兩

10、個(gè)部分，第一個(gè)部分是杯子，第二個(gè)部分就是杯柄。兩個(gè)部分我們考慮的最多的就是杯子的本身，因?yàn)槲覀円紤]杯子的壁厚、杯子的底部的厚度以及杯子的粗糙程度和外觀的審美。我們不僅僅追求的是實(shí)用還要追求美觀，盡量的做到兩全其美。 1、定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定模是非常重要的，不夸張的說它可以決定我們所制造杯子的外觀，也是我們加工杯子的結(jié)構(gòu)的體現(xiàn)。也是我們成型零件的必備條件。 2、動(dòng)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)模則是確定型芯的表面。由杯子的結(jié)構(gòu)來決定動(dòng)模的結(jié)構(gòu)。 型芯設(shè)計(jì)高度：BM1＝[(1+Sc)H+2/3] Z＝[(1+0.0050)80.5+2/30.5] -0.090 ＝94.02mm 我們通過型腔壁厚查

11、表得，型腔壁厚為42mm； 凹凸模尺寸、型腔壁厚和模具的一模兩腔布局； 3、推出脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì) 發(fā)射機(jī)型的設(shè)計(jì)，產(chǎn)品的形狀不同，注塑機(jī)導(dǎo)入了機(jī)械的復(fù)雜性 結(jié)構(gòu)形式選擇各式各樣的脫模結(jié)構(gòu)，如下就是他們的使用時(shí)追求的一些方法： ①變形之后脫離的產(chǎn)品，要求盡量的靠近型芯，并且要有均衡的推力，以及推力面要大。 ②制件在推出機(jī)制中不能造成有裂痕，損壞。推力應(yīng)用的范圍應(yīng)該在制件的承受范圍內(nèi)，考慮到制件能否承受的住推力而又不會(huì)受到損害。 ③盡量的保持產(chǎn)品的合格，不要出現(xiàn)劣質(zhì)。 ④推出機(jī)構(gòu)作用力應(yīng)均勻而不失去靈活性，便于使用。 (2)定模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 定模是成型制品外表面的成型零件，由零件結(jié)構(gòu)

12、確定該定模為兩個(gè)半個(gè)的滑動(dòng)定模塊結(jié)構(gòu)（如圖3.12）。 （3）動(dòng)模的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 動(dòng)模即成型塑料制品內(nèi)表面的型芯。由零件結(jié)構(gòu)確定動(dòng)模結(jié)構(gòu)（圖3.13）。 型芯設(shè)計(jì)高度計(jì)算BM1＝[(1+Sc)H+2/3] 將工件定位板尺寸為：300160140（圖3。14）。 圖3.14 4、推桿的形式 推桿是注塑模中使用最多的一種推出零件。推桿的形式很多，最常用的是圓形截面推桿。 1)推桿導(dǎo)向機(jī)構(gòu)包括，小推進(jìn)機(jī)構(gòu)擠壓，彈出機(jī)構(gòu)的押板面積，彈出機(jī)構(gòu)雙曲面和扭曲非常重要，防止被變形或小管子和破損。 2)更多的桿升降型，所以指向的系統(tǒng)設(shè)計(jì)的話，即，引導(dǎo)柱和導(dǎo)向套筒

13、部件的型和推桿的使用，解除復(fù)位動(dòng)作中，下次的周期注入開始工作的，按桿，產(chǎn)品接觸，初始位置重返必須具備復(fù)位裝置。 （五）模架的設(shè)計(jì) 本設(shè)計(jì)采用的是斜導(dǎo)柱側(cè)抽芯，面積大，才能支撐活動(dòng)型芯，有利于抽芯的順利完成。考慮到其他導(dǎo)柱、導(dǎo)套及連接螺釘，布置應(yīng)占的位置、冷卻水道的設(shè)置、定模。采用的定距拉板，確定選擇模架尺寸為2730，模架結(jié)構(gòu)三板模的形式。 綜合型芯的高度，型腔的厚度和分型面的選擇，確定模架板面為2730，規(guī)格為A120B30C80 ，如下圖： 5-1 圖5-1 5-1模架 1．注射量的校核 注射模內(nèi)的塑件及

14、澆注系統(tǒng)凝料的總?cè)萘繎?yīng)在注射機(jī)額定注射量的80%以內(nèi)，即 重量：W＝（制品重＋澆口系統(tǒng)總重）（0.75～0.90） 　 即容積：Vg＝（1.3～1.1）(單個(gè)塑件的所需塑料容積＋澆澆注及飛邊所需塑料的容積) 2．模具總裝圖(圖5.2) 圖5.2總裝圖 通過上述我們的研究、分析以及制件的加工順序和加工要求，同時(shí)通過了數(shù)據(jù)的比對，方案的要求以及杯子的杯壁、杯柄的設(shè)計(jì)，整體上可以滿足我們杯子的設(shè)計(jì)要求。比較完善了這次論文的塑料杯子的設(shè)計(jì)。 總結(jié) 設(shè)計(jì)這款塑料水杯，首先不要忙著設(shè)計(jì)，而是先選擇材料，通過比較，選出材料比較

15、優(yōu)越的，然后才能進(jìn)行下一步操作。通過這款水杯的介紹我知道了，做事不能馬虎，更不能盲目的去完成它，隨便敷衍了事。不管做什么？從事什么？都要小心謹(jǐn)慎地的做好每一步。同是也要對自己有信心，自己也要去努力做的更好，不要因?yàn)槭』蛘弑话ちR了就去放棄它，我們應(yīng)該從中吸取教訓(xùn)，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)。才能得到自己想要的結(jié)果。 通過寫本論文的的過程鞏固了大學(xué)時(shí)期所學(xué)習(xí)的專業(yè)理論；熟練的掌握模具設(shè)計(jì)以及加工工藝的制定方法；對測量、應(yīng)用專業(yè)軟件和繪圖等方面的技能水平的提高有很大的幫助；對全面、系統(tǒng)工程實(shí)踐能力訓(xùn)練有很大的幫助；培養(yǎng)了創(chuàng)新意識和嚴(yán)謹(jǐn)?shù)目茖W(xué)態(tài)度和邏輯思維方式。這有利于增強(qiáng)個(gè)人的就業(yè)競爭力，為以后的工作奠定了良好的

16、基礎(chǔ)。 參考文獻(xiàn) [1] 伍先明，王群，龐佑霞，張厚安編. 塑料模具設(shè)計(jì)指導(dǎo)[M]. 國防工業(yè)出版社，2006.5. [2] 唐志玉主編. 塑料模具設(shè)計(jì)師指南[M]. 國防工業(yè)出版社，1996.6. [3] 徐進(jìn)，陳再枝主編. 模具材料應(yīng)用手冊[M]. 機(jī)械工業(yè)出版社，2001. [4] 李海梅，申長雨. 注塑成型及模具設(shè)計(jì)[M].北京：化工工業(yè)出版社，2002.5 [5] 趙昌盛.《模具材料及熱處理手冊》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2008.4 [6] 范有發(fā).《沖壓與塑料成型設(shè)備》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2001.7 [7] 翁其金.《塑料模塑成型技術(shù)》.北京：機(jī)械工業(yè)出版社，2000.11 [8] 俞芙芳.《塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)》，北京：清華大學(xué)出版社，2011.8