帶把雙色塑料杯的注塑模設計

匡唐清,周慧蘭,彭琛琛

(1.華東交通大學載運工具與裝備省部共建教育部重點實驗室,江西南昌330013;2.仁寶電子科技有限公司,江蘇昆山215300)

帶把雙色塑料杯的注塑模設計

匡唐清1,周慧蘭1,彭琛琛2

(1.華東交通大學載運工具與裝備省部共建教育部重點實驗室,江西南昌330013;2.仁寶電子科技有限公司,江蘇昆山215300)

針對帶把雙色水杯內外層包覆結構的特點,采用轉盤式雙色注塑機成型,設計了單件兩腔的轉盤式絕熱延長噴嘴的雙色注塑模,并詳細闡述了該模具的總體結構及工作過程。在該模具中,水杯內層采用整體型腔,外層采用哈夫型腔,利用液壓機構實現哈夫塊的開與合;在定模的半成品成型區域采用瓣合滑塊來縮短其型腔高度,利用彈簧斜導柱機構來實現瓣合滑塊的開與合。實踐表明,該模具動作可靠、成本較低,用該模具生產出的產品品質較好。

帶把塑料杯;雙色;注塑模;設計

0 前言

隨著人們生活水平的提高,塑料產品不僅要滿足人們的功能需求,還要給人良好的視覺、觸覺感受以及對低成本的追求,因而雙色、甚至多色產品應運而生。雙色產品是由2種不同顏色的塑料成型的,2種顏色塑料之間有著明顯的界限[1]。雙色塑件不僅具有良好的視覺效果,同時,用不同性能的塑料構成塑件相應的結構,還能使塑件的功能和品質得到提高。生活中常見的雙色產品有車燈罩、相機外殼、手機外殼、MP3外殼、小刀柄、按鈕、牙刷柄、水杯等。

本文以日常生活中常見的雙色水杯的注射成型模具為例,介紹了雙色產品轉盤式成型模具的設計方法。

1 塑件工藝分析

由圖1可知,該雙色水杯分為內層和外層兩部分,內層為圓臺狀,外層包覆在內層外表面且帶把手;外層大端直徑98 mm,小端直徑85 mm,高128 mm;內、外層壁厚均為1.5 mm,制件總壁厚3 mm;為確保制件在使用過程中內外層不脫落,在開口端外層比內層高出3 mm并卡住內層;內層為有色材料,而外層為透明塑料,外層還可做部分鏤空圖案。

圖1 雙色水杯Fig.1 Appearance of the two-color cup

制品內層材料選用丙烯腈-苯乙烯-丁二烯(ABS),ABS具有硬、韌、剛的特性,綜合力學性能良好,尺寸穩定,耐化學性、電絕緣性好。制品外層材料采用聚碳酸酯(PC),PC具有優良的綜合性能,與ABS具有良好的相容性[2]。

為確保成型品質和提高生產效率,采用雙色模具自動成型。

2 模具設計要點

該模具的設計有如下幾個要點:

(1)注塑機類型的選擇。雙色注塑機分為轉盤式和轉軸式2種[3]:轉盤式雙色注塑機配有動模轉盤,整個動模安裝在注塑機轉盤上,開模后成品被頂出、半成品在動模中隨轉盤的旋轉換位到成品型腔,合模后繼續成型;轉軸式雙色注塑機配有可伸縮旋轉的轉軸,成型制品非雙色部分的動模成型零件作為旋轉塊固定在轉軸上,開模后成品被頂出、轉軸帶動旋轉塊伸出并旋轉,半成品隨其旋轉換位縮回成品型腔,合模后繼續成型。雙色塑料杯為內外層包覆式結構,適于采用轉盤式雙色模在轉盤式雙色注塑機上成型;

(2)流道系統類型的選擇。為實現自動生產,在雙色注射成型中半成品應不帶流道冷凝料,一般雙色模具會采用熱流道系統,而熱流道的應用會使模具結構更為復雜,成本也會較大幅度的增加。為降低雙色塑料杯的生產成本,并最大限度地降低原料損耗、保證產品成型品質,此模具采用空氣絕熱延長噴嘴,點澆口進料;

(3)模具型腔布局。為保證成品的品質,簡化模具結構,該模具結構采用一出一、兩腔布置,型腔布局示意圖如圖2所示;

圖2 型腔布局示意圖Fig.2 Layout of the cavity

(4)型腔的設計。在轉盤式雙色注塑模中,兩動模具有互換性,因而其型芯、脫模頂出機構、冷卻系統完全一致。成品與半成品的差異就在于其定模型腔上的差異。該雙色水杯內層結構簡單,為圓臺狀,其成型型腔采用整體式;因成品帶有把手,因此成品型腔采用哈夫式,利用液壓機構實現哈夫塊的開與合。半成品的高度比成品要矮3 mm,因此在定模的半成品成型區域采用瓣合滑塊來縮短其型腔高度,利用彈簧斜導柱機構來實現瓣合滑塊的開與合;

(5)冷卻水道的布置。在定模側,半成品型腔的冷卻水道采用多層“回”型布置;成品型腔由于是哈夫式,因而,在哈夫塊中其冷卻水道為多層“幾”型布置。在動模側,型芯采用螺旋槽鑲件冷卻回路冷卻。但由于動模要180°回轉,所以動模側的進出水口不能在模具外側,只能設在中間,連接水管通過注塑機轉盤、動模固定板的中心孔接入;

(6)頂出機構設計。為保證制件的內表面品質,也為了便于在型芯內布置螺旋式水道,因此不可采用頂桿頂出,而采用推件板推出。由于只有成品才能頂出,半成品還需轉到成品型腔繼續成型,因此轉盤式注塑模在開模時只有成品區才有頂出脫模動作。因而脫模頂出機構應相應地分成兩部分,可單獨控制動作;

(7)注塑機型號的選擇。根據模具大小及模具動作的要求,選擇富強鑫(寧波)機器制造有限公司的FB-260R型轉盤式精密雙色注塑機,該注塑機有兩套可獨立控制的水平注射單元,兩套獨立控制的頂出系統。

3 模具總體結構及工作過程

該模具的總體結構如圖3所示。模具工作過程為:(1)成型時,半成品型腔注入的材料為ABS,成品型腔注入的材料為PC;(2)成型完畢后開模,動模向后運動,在彈簧16、頂銷17的作用下,I分型面分型,瓣合滑塊8在壓縮彈簧31的作用下向外移動;成品哈夫塊20脫離楔緊塊36后在液壓缸39的作用下分型;在導柱限位塊6碰到半成品型腔板9時,II分型面分型,半成品和成品隨型芯18從型腔中脫出;動模達到開模行程后停止移動,在成品成型側注塑機的頂出機構推動推板2帶動頂桿25、推件板21將成品推出。而在半成品側注塑機的頂出機構無動作,保證半成品箍在型芯上;(3)推出動作結束后,注塑機的頂出機構回縮,然后注塑機的轉盤開始旋轉,帶動動模旋轉180°后停止,半成品隨型芯18轉換到了成品成型側,已伸出的脫模機構21、25和2也轉到了半成品成型側;(4)合模時,動模向前運動,同時成品哈夫塊20在液壓缸39的作用下合模;當推件板21碰到半成品型腔板9后推動頂桿25、推板2等復位,II分型面閉合;動模繼續向前運動,瓣合滑塊8在斜導柱33的作用下向內移動合上,動模繼續移動,直到I分型面閉合,成品哈夫塊20也被楔緊塊36壓實,合模動作完成。此時半成品在成品型腔中,半成品型腔為空,繼續下一次的注塑。

圖3 模具結構圖Fig.3 Structure of the mould

4 結論

(1)對于雙色制件,若為內外包覆式結構,宜采用轉盤式雙色注塑機;

(2)在雙色注塑模中,如果半成品/成品為單型腔時,可采用絕熱延長噴嘴以簡化模具結構,降低模具成本;

(3)轉盤式雙色注塑模的頂出脫模機構應按半成品側和成品側相應地分成兩部分,只有成品側的頂出機構受注塑機控制頂出,且在轉盤轉動前注塑機頂出機構應縮回;

(4)該雙色水杯注塑模動作可靠,成本相對于熱流道雙色模降低很多,制品品質也較好。

[1] 唐志玉,徐佩弦.塑料塑件設計師指南[M].北京:國防工業出版社,1993:273.

[2] 何躍龍,楊衛民,丁玉梅.多色注射成型技術最新進展[J].中國塑料,2009,23(1):105-110.

[3] 匡唐清,李樹楨,黃創業.雙色牙刷柄的注塑模設計[J].中國塑料,2008,22(11):75-77.

Design of Injection Mould for Two-color Cups with Handles

KUAN G Tangqing1,ZHOU Huilan1,PEN G Chenchen2

(1.Key Laboratory of Conveyance and Equipment,Ministry of Education,East China Jiaotong University,Nanchang 330013,China;2.Renbao Elec-Tech(Kunshan)Co,Ltd,Kunshan 215300,China)

A two-cavity,two-component injection mould with turn plate adiabatic extension nozzle was designed for production of two-color handled cups.Key issues of the design,structure and working process of the mould were introduced.The inner of the cup was molded in a whole cavity and the outer was molded in half-type cavity.The half split blocks were moved by hydraulic mechanism.The half split sliding blocks were used to shorten the height of cavity of semi products and the blocks were moved by slanted guide pillar core pulling mechanism.It was proved that the movement of the mold was reliable with low cost and the quality of the products was good.

cup with a handle;two-color;injection mould;design

TQ320.66+2

B

1001-9278(2010)02-0100-03

2009-08-06

載運工具與裝備省部共建教育部重點實驗室開放基金項目(01306016/07JD06)

聯系人,kuangtq@yahoo.cn