学生用特色塑料杯及其成型模具的设计

张春燕，乔印虎，赵 锋，陈杰平

（安徽科技学院 机电与车辆工程学院，安徽 凤阳 233100）

学生用特色塑料杯及其成型模具的设计

张春燕，乔印虎，赵 锋，陈杰平

（安徽科技学院 机电与车辆工程学院，安徽 凤阳 233100）

本文经实际调查最终确定并设计了一款适合学校学生用的特色塑料杯子，并经详细的计算、分析及标准件选用，解决了杯子成型模具的分型面、浇道、冷却系统等问题，设计出一套杯子的注塑成型模具，并在杯子表面刻上图案和文字，最后进行了杯子成本计算.

塑料杯；注塑模；设计；侧分型

1 引言

近年来，中国塑料模具发展速度非常快，目前，塑料模具在整个模具行业中所占比重约30%，塑料产品已成为日常用品的必需品，现今是追求个性化的年代，学生对学校提供特殊纪念、个性化特点的产品很感兴趣，为此对学校学生使用塑料杯做了一个调查.调查对象：机电与车辆工程学院机电专业，调查人数：109人，见表1和表2.

表1 调查表

表2 调查表

在调查中发现，学生对塑料杯的个性化需求非常强烈，尤其希望有个有特别纪念意义的杯子，于是对设计一个关于学校有关的塑料杯调查了学生的态度.见表1.由表2知塑料杯在学生当中的拥有量非常大，由此可见塑料杯在学生当中的市场前景非常可观.

2 塑料杯设计工艺分析

图1 学校学生用特色塑料杯

文中塑料杯主要是针对学校大学生来设计，在综合各种情况下决定了塑料杯尺寸，塑料杯零件图及三维图如图1.选用PC（聚碳酸酯）材料和G54-S-200/400型热塑性塑料注射机（经计算，所选注塑机开模行程最大为220，查表得，G54-S-200/400注塑机开模行程最大为260，220<260，符合要求）.查阅模具设计手册[1]，选取4055型标准模架.

3 塑料杯成型模具的设计

3.1 分型面的确定

由于塑料杯的复杂形状，模具采用侧面分型，即侧分型、动模与定模的分型.如图2.

图2 分型演示图

3.2 成型零件结构设计

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，其工作部分尺寸与塑料制品尺寸和公差、塑料收缩率及模具磨损等因素有关，经计算型腔尺寸为和型芯高度为，确定其结构如图 3[2,3]，型腔材料T8A，型芯材料为20钢.

图3 成型零件结构设计

3.3 浇注系统的设计

浇注系统设计主要包括流道和浇口，根据其设计原则和使用要求完成结构如图4所示.

图4 浇注系统结构设计图

图5 导向机构

3.4 导向机构设计

导向机构是保证塑料注射模具的动模与定模正确定位和导向的重要零件.通常采用导柱导向，主要零件有导柱和导套，其材料均为20钢，经分析、计算确定其结构尺寸如图5.

3.5 侧面分型的设计

因塑料杯带有手柄，不能直接从模具内脱出.为解决这一问题,文中模具侧分型机构采用机械方式驱动，即利用注塑机开模运动，通过斜导柱使其转为侧面分型.脱模距是将侧滑块从成形位置移动到不防碍塑件取出的位置，经计算，脱模距为15mm，最大脱模力为1265N[4].

3.5.1 斜导柱侧分型机构设计

斜导柱侧向分型机构是由与开模方向成一定角度的斜导柱和滑块组成，其材料采用T8A.经计算斜导柱直径d=斜导柱的总长度为：L=，具体尺寸及结构如图7.

图7 斜导柱

3.5.2 滑块设计

它是完成侧分型一个重要零件，用斜导柱带动进行侧分型.滑块斜孔与斜导柱进行配合，在配合的同时要作成单面0.5mm间隙，便于脱模，其材料采用T8A[5,6].滑块结构如图8.

图8 滑块

3.5.3 锁紧块设计

锁紧块是依据滑块的尺寸来决定其具体尺寸，其材料选用45钢，具体结构如图9.

图9 锁紧块

图10 冷却系统结构

其它机构及零件包括冷却系统（如图10、11）、推出机构（如图 12）、拉料钉（如图 13）、推板导套（如图 14）、支撑钉（如图15）及标准模架[7,8].

图11 水嘴、型芯镶块

图12 顶杆

图13 拉料钉

图14 推板导套

图15 支承钉

图16 装配爆炸图

此套模具选用的4055型标准模架.各模板的具体尺寸如下(单位：mm)：定模固定板：490×550×35；弹料板：400×550×15；定模板：400×550×30；动模板：400×550×30；动模垫板：400×550×40；上推板：270×550×25；下推板：270×550×30；支承块 45×550×96；底板：490×550×35.

图17 装配图

文中模具采用的是双斜导柱抽芯形式[9]，其装配爆炸图和装配图分别如图16、17.该套模具可采用半自动操作,有一定工作量,但这样做可以降低成本,带来很好的经济效益.

4 个性化塑料杯的制作

塑料杯成型完成后采用“热转印”技术将校的校徽印在塑料杯上[10].经核算，按批量10000个杯子算，平均每个塑料杯2元多一点，在学生能接受的范围内.

5 结论

论文应用PRO/E软件设计一个适合学校学生个性化的塑料杯及其整套模具，主要完成了以下工作：塑料杯测绘，技术要求分析及塑件工艺性分析；塑料杯的分模，型腔及型芯的计算，并完成了塑料杯的整套模具设计；解决了杯子表面图案及文字问题，并进行了成本计算.因时间及条件限制，文章还存在不足之处，如更改塑料杯的形状，如心型、方形，设计各种塑料杯形状的模块，希望自己或同行继续完成.

〔1〕许发樾.实用模具设计与制造手册[M].机械工业出版社,2001.2.

〔2〕杨巧绒,张克义.AtuoCAD工程制图[M].北京大学出版社,2006.8.

〔3〕詹友刚.Pro/ENGINEER曲面设计实例精解[M].机械工业出版社，2009.5.

〔4〕吴宗泽,罗圣国.机械设计课程设计手册[M].高等教育出版社，2006.5.

〔5〕濮良贵,纪名刚.机械设计[M].高等教育出版社，2006.5.

〔6〕李柱,徐振高.互换性与测量技术[M].高等教育出版社，2004.12.

〔7〕杨峰.Pro/ENGINEER中文野火版2.0教程——塑料模具设计[M].清华大学出版社，2005.7.

〔8〕钟日铭.Pro/ENGINEER Wildfire3.0中文版机械设计实例教程[M].清华大学出版社，2007.3.

〔9〕孟少明.塑料杯成型工艺及注塑模设计[J].塑料制造，2009（6）：62-66.

〔10〕匡唐清,周慧兰.带把双色塑料杯注塑模设计[J].中国塑料，2010（2）:100-102.

TB21

A

1673-260X（2012）03-0120-03

国家自然科学基金项目（61164012）；安徽科技学院重点建设学科（AKXK20102-5）；安徽省教育厅基金项目（KJ2010B051）