學生用特色塑料杯及其成型模具的設計

張春燕，喬印虎，趙 鋒，陳杰平

（安徽科技學院 機電與車輛工程學院，安徽 鳳陽 233100）

學生用特色塑料杯及其成型模具的設計

張春燕，喬印虎，趙 鋒，陳杰平

（安徽科技學院 機電與車輛工程學院，安徽 鳳陽 233100）

本文經實際調查最終確定并設計了一款適合學校學生用的特色塑料杯子，并經詳細的計算、分析及標準件選用，解決了杯子成型模具的分型面、澆道、冷卻系統等問題，設計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，最后進行了杯子成本計算.

塑料杯；注塑模；設計；側分型

1 引言

近年來，中國塑料模具發展速度非常快，目前，塑料模具在整個模具行業中所占比重約30%，塑料產品已成為日常用品的必需品，現今是追求個性化的年代，學生對學校提供特殊紀念、個性化特點的產品很感興趣，為此對學校學生使用塑料杯做了一個調查.調查對象：機電與車輛工程學院機電專業，調查人數：109人，見表1和表2.

表1 調查表

表2 調查表

在調查中發現，學生對塑料杯的個性化需求非常強烈，尤其希望有個有特別紀念意義的杯子，于是對設計一個關于學校有關的塑料杯調查了學生的態度.見表1.由表2知塑料杯在學生當中的擁有量非常大，由此可見塑料杯在學生當中的市場前景非常可觀.

2 塑料杯設計工藝分析

圖1 學校學生用特色塑料杯

文中塑料杯主要是針對學校大學生來設計，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（經計算，所選注塑機開模行程最大為220，查表得，G54-S-200/400注塑機開模行程最大為260，220<260，符合要求）.查閱模具設計手冊[1]，選取4055型標準模架.

3 塑料杯成型模具的設計

3.1 分型面的確定

由于塑料杯的復雜形狀，模具采用側面分型，即側分型、動模與定模的分型.如圖2.

圖2 分型演示圖

3.2 成型零件結構設計

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，經計算型腔尺寸為和型芯高度為，確定其結構如圖 3[2,3]，型腔材料T8A，型芯材料為20鋼.

圖3 成型零件結構設計

3.3 澆注系統的設計

澆注系統設計主要包括流道和澆口，根據其設計原則和使用要求完成結構如圖4所示.

圖4 澆注系統結構設計圖

圖5 導向機構

3.4 導向機構設計

導向機構是保證塑料注射模具的動模與定模正確定位和導向的重要零件.通常采用導柱導向，主要零件有導柱和導套，其材料均為20鋼，經分析、計算確定其結構尺寸如圖5.

3.5 側面分型的設計

因塑料杯帶有手柄，不能直接從模具內脫出.為解決這一問題,文中模具側分型機構采用機械方式驅動，即利用注塑機開模運動，通過斜導柱使其轉為側面分型.脫模距是將側滑塊從成形位置移動到不防礙塑件取出的位置，經計算，脫模距為15mm，最大脫模力為1265N[4].

3.5.1 斜導柱側分型機構設計

斜導柱側向分型機構是由與開模方向成一定角度的斜導柱和滑塊組成，其材料采用T8A.經計算斜導柱直徑d=斜導柱的總長度為：L=，具體尺寸及結構如圖7.

圖7 斜導柱

3.5.2 滑塊設計

它是完成側分型一個重要零件，用斜導柱帶動進行側分型.滑塊斜孔與斜導柱進行配合，在配合的同時要作成單面0.5mm間隙，便于脫模，其材料采用T8A[5,6].滑塊結構如圖8.

圖8 滑塊

3.5.3 鎖緊塊設計

鎖緊塊是依據滑塊的尺寸來決定其具體尺寸，其材料選用45鋼，具體結構如圖9.

圖9 鎖緊塊

圖10 冷卻系統結構

其它機構及零件包括冷卻系統（如圖10、11）、推出機構（如圖 12）、拉料釘（如圖 13）、推板導套（如圖 14）、支撐釘（如圖15）及標準模架[7,8].

圖11 水嘴、型芯鑲塊

圖12 頂桿

圖13 拉料釘

圖14 推板導套

圖15 支承釘

圖16 裝配爆炸圖

此套模具選用的4055型標準模架.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；動模板：400×550×30；動模墊板：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操作,有一定工作量,但這樣做可以降低成本,帶來很好的經濟效益.

4 個性化塑料杯的制作

塑料杯成型完成后采用“熱轉印”技術將校的校徽印在塑料杯上[10].經核算，按批量10000個杯子算，平均每個塑料杯2元多一點，在學生能接受的范圍內.

5 結論

論文應用PRO/E軟件設計一個適合學校學生個性化的塑料杯及其整套模具，主要完成了以下工作：塑料杯測繪，技術要求分析及塑件工藝性分析；塑料杯的分模，型腔及型芯的計算，并完成了塑料杯的整套模具設計；解決了杯子表面圖案及文字問題，并進行了成本計算.因時間及條件限制，文章還存在不足之處，如更改塑料杯的形狀，如心型、方形，設計各種塑料杯形狀的模塊，希望自己或同行繼續完成.

〔1〕許發樾.實用模具設計與制造手冊[M].機械工業出版社,2001.2.

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

〔3〕詹友剛.Pro/ENGINEER曲面設計實例精解[M].機械工業出版社，2009.5.

〔4〕吳宗澤,羅圣國.機械設計課程設計手冊[M].高等教育出版社，2006.5.

〔5〕濮良貴,紀名剛.機械設計[M].高等教育出版社，2006.5.

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

〔7〕楊峰.Pro/ENGINEER中文野火版2.0教程——塑料模具設計[M].清華大學出版社，2005.7.

〔8〕鐘日銘.Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版機械設計實例教程[M].清華大學出版社，2007.3.

〔9〕孟少明.塑料杯成型工藝及注塑模設計[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計[J].中國塑料，2010（2）:100-102.

TB21

A

1673-260X（2012）03-0120-03

國家自然科學基金項目（61164012）；安徽科技學院重點建設學科（AKXK20102-5）；安徽省教育廳基金項目（KJ2010B051）