學(xué)生用特色塑料杯及其成型模具的設(shè)計(jì)

張春燕，喬印虎，趙 鋒，陳杰平

（安徽科技學(xué)院 機(jī)電與車輛工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

學(xué)生用特色塑料杯及其成型模具的設(shè)計(jì)

張春燕，喬印虎，趙 鋒，陳杰平

（安徽科技學(xué)院 機(jī)電與車輛工程學(xué)院，安徽 鳳陽 233100）

本文經(jīng)實(shí)際調(diào)查最終確定并設(shè)計(jì)了一款適合學(xué)校學(xué)生用的特色塑料杯子，并經(jīng)詳細(xì)的計(jì)算、分析及標(biāo)準(zhǔn)件選用，解決了杯子成型模具的分型面、澆道、冷卻系統(tǒng)等問題，設(shè)計(jì)出一套杯子的注塑成型模具，并在杯子表面刻上圖案和文字，最后進(jìn)行了杯子成本計(jì)算.

塑料杯；注塑模；設(shè)計(jì)；側(cè)分型

1 引言

近年來，中國塑料模具發(fā)展速度非常快，目前，塑料模具在整個(gè)模具行業(yè)中所占比重約30%，塑料產(chǎn)品已成為日常用品的必需品，現(xiàn)今是追求個(gè)性化的年代，學(xué)生對(duì)學(xué)校提供特殊紀(jì)念、個(gè)性化特點(diǎn)的產(chǎn)品很感興趣，為此對(duì)學(xué)校學(xué)生使用塑料杯做了一個(gè)調(diào)查.調(diào)查對(duì)象：機(jī)電與車輛工程學(xué)院機(jī)電專業(yè)，調(diào)查人數(shù)：109人，見表1和表2.

表1 調(diào)查表

表2 調(diào)查表

在調(diào)查中發(fā)現(xiàn)，學(xué)生對(duì)塑料杯的個(gè)性化需求非常強(qiáng)烈，尤其希望有個(gè)有特別紀(jì)念意義的杯子，于是對(duì)設(shè)計(jì)一個(gè)關(guān)于學(xué)校有關(guān)的塑料杯調(diào)查了學(xué)生的態(tài)度.見表1.由表2知塑料杯在學(xué)生當(dāng)中的擁有量非常大，由此可見塑料杯在學(xué)生當(dāng)中的市場(chǎng)前景非常可觀.

2 塑料杯設(shè)計(jì)工藝分析

圖1 學(xué)校學(xué)生用特色塑料杯

文中塑料杯主要是針對(duì)學(xué)校大學(xué)生來設(shè)計(jì)，在綜合各種情況下決定了塑料杯尺寸，塑料杯零件圖及三維圖如圖1.選用PC（聚碳酸酯）材料和G54-S-200/400型熱塑性塑料注射機(jī)（經(jīng)計(jì)算，所選注塑機(jī)開模行程最大為220，查表得，G54-S-200/400注塑機(jī)開模行程最大為260，220<260，符合要求）.查閱模具設(shè)計(jì)手冊(cè)[1]，選取4055型標(biāo)準(zhǔn)模架.

3 塑料杯成型模具的設(shè)計(jì)

3.1 分型面的確定

由于塑料杯的復(fù)雜形狀，模具采用側(cè)面分型，即側(cè)分型、動(dòng)模與定模的分型.如圖2.

圖2 分型演示圖

3.2 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

成型零件是直接成型塑料制品的零件，包括凹模（型腔）、凸模（型芯）等，其工作部分尺寸與塑料制品尺寸和公差、塑料收縮率及模具磨損等因素有關(guān)，經(jīng)計(jì)算型腔尺寸為和型芯高度為，確定其結(jié)構(gòu)如圖 3[2,3]，型腔材料T8A，型芯材料為20鋼.

圖3 成型零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.3 澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)主要包括流道和澆口，根據(jù)其設(shè)計(jì)原則和使用要求完成結(jié)構(gòu)如圖4所示.

圖4 澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)圖

圖5 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

3.4 導(dǎo)向機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

導(dǎo)向機(jī)構(gòu)是保證塑料注射模具的動(dòng)模與定模正確定位和導(dǎo)向的重要零件.通常采用導(dǎo)柱導(dǎo)向，主要零件有導(dǎo)柱和導(dǎo)套，其材料均為20鋼，經(jīng)分析、計(jì)算確定其結(jié)構(gòu)尺寸如圖5.

3.5 側(cè)面分型的設(shè)計(jì)

因塑料杯帶有手柄，不能直接從模具內(nèi)脫出.為解決這一問題,文中模具側(cè)分型機(jī)構(gòu)采用機(jī)械方式驅(qū)動(dòng)，即利用注塑機(jī)開模運(yùn)動(dòng)，通過斜導(dǎo)柱使其轉(zhuǎn)為側(cè)面分型.脫模距是將側(cè)滑塊從成形位置移動(dòng)到不防礙塑件取出的位置，經(jīng)計(jì)算，脫模距為15mm，最大脫模力為1265N[4].

3.5.1 斜導(dǎo)柱側(cè)分型機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

斜導(dǎo)柱側(cè)向分型機(jī)構(gòu)是由與開模方向成一定角度的斜導(dǎo)柱和滑塊組成，其材料采用T8A.經(jīng)計(jì)算斜導(dǎo)柱直徑d=斜導(dǎo)柱的總長(zhǎng)度為：L=，具體尺寸及結(jié)構(gòu)如圖7.

圖7 斜導(dǎo)柱

3.5.2 滑塊設(shè)計(jì)

它是完成側(cè)分型一個(gè)重要零件，用斜導(dǎo)柱帶動(dòng)進(jìn)行側(cè)分型.滑塊斜孔與斜導(dǎo)柱進(jìn)行配合，在配合的同時(shí)要作成單面0.5mm間隙，便于脫模，其材料采用T8A[5,6].滑塊結(jié)構(gòu)如圖8.

圖8 滑塊

3.5.3 鎖緊塊設(shè)計(jì)

鎖緊塊是依據(jù)滑塊的尺寸來決定其具體尺寸，其材料選用45鋼，具體結(jié)構(gòu)如圖9.

圖9 鎖緊塊

圖10 冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

其它機(jī)構(gòu)及零件包括冷卻系統(tǒng)（如圖10、11）、推出機(jī)構(gòu)（如圖 12）、拉料釘（如圖 13）、推板導(dǎo)套（如圖 14）、支撐釘（如圖15）及標(biāo)準(zhǔn)模架[7,8].

圖11 水嘴、型芯鑲塊

圖12 頂桿

圖13 拉料釘

圖14 推板導(dǎo)套

圖15 支承釘

圖16 裝配爆炸圖

此套模具選用的4055型標(biāo)準(zhǔn)模架.各模板的具體尺寸如下(單位：mm)：定模固定板：490×550×35；彈料板：400×550×15；定模板：400×550×30；動(dòng)模板：400×550×30；動(dòng)模墊板：400×550×40；上推板：270×550×25；下推板：270×550×30；支承塊 45×550×96；底板：490×550×35.

圖17 裝配圖

文中模具采用的是雙斜導(dǎo)柱抽芯形式[9]，其裝配爆炸圖和裝配圖分別如圖16、17.該套模具可采用半自動(dòng)操作,有一定工作量,但這樣做可以降低成本,帶來很好的經(jīng)濟(jì)效益.

4 個(gè)性化塑料杯的制作

塑料杯成型完成后采用“熱轉(zhuǎn)印”技術(shù)將校的?；沼≡谒芰媳蟍10].經(jīng)核算，按批量10000個(gè)杯子算，平均每個(gè)塑料杯2元多一點(diǎn)，在學(xué)生能接受的范圍內(nèi).

5 結(jié)論

論文應(yīng)用PRO/E軟件設(shè)計(jì)一個(gè)適合學(xué)校學(xué)生個(gè)性化的塑料杯及其整套模具，主要完成了以下工作：塑料杯測(cè)繪，技術(shù)要求分析及塑件工藝性分析；塑料杯的分模，型腔及型芯的計(jì)算，并完成了塑料杯的整套模具設(shè)計(jì)；解決了杯子表面圖案及文字問題，并進(jìn)行了成本計(jì)算.因時(shí)間及條件限制，文章還存在不足之處，如更改塑料杯的形狀，如心型、方形，設(shè)計(jì)各種塑料杯形狀的模塊，希望自己或同行繼續(xù)完成.

〔1〕許發(fā)樾.實(shí)用模具設(shè)計(jì)與制造手冊(cè)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2001.2.

〔2〕楊巧絨,張克義.AtuoCAD工程制圖[M].北京大學(xué)出版社,2006.8.

〔3〕詹友剛.Pro/ENGINEER曲面設(shè)計(jì)實(shí)例精解[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2009.5.

〔4〕吳宗澤,羅圣國.機(jī)械設(shè)計(jì)課程設(shè)計(jì)手冊(cè)[M].高等教育出版社，2006.5.

〔5〕濮良貴,紀(jì)名剛.機(jī)械設(shè)計(jì)[M].高等教育出版社，2006.5.

〔6〕李柱,徐振高.互換性與測(cè)量技術(shù)[M].高等教育出版社，2004.12.

〔7〕楊峰.Pro/ENGINEER中文野火版2.0教程——塑料模具設(shè)計(jì)[M].清華大學(xué)出版社，2005.7.

〔8〕鐘日銘.Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版機(jī)械設(shè)計(jì)實(shí)例教程[M].清華大學(xué)出版社，2007.3.

〔9〕孟少明.塑料杯成型工藝及注塑模設(shè)計(jì)[J].塑料制造，2009（6）：62-66.

〔10〕匡唐清,周慧蘭.帶把雙色塑料杯注塑模設(shè)計(jì)[J].中國塑料，2010（2）:100-102.

TB21

A

1673-260X（2012）03-0120-03

國家自然科學(xué)基金項(xiàng)目（61164012）；安徽科技學(xué)院重點(diǎn)建設(shè)學(xué)科（AKXK20102-5）；安徽省教育廳基金項(xiàng)目（KJ2010B051）