保溫杯蓋熱流道塑料模具設(shè)計(jì)

摘 "要：對(duì)保溫杯蓋的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析，并根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)兩板模結(jié)構(gòu)，采用熱流道澆注系統(tǒng)。針對(duì)產(chǎn)品上的外螺紋，采用Half滑塊成型。為了提高生產(chǎn)效率，采用一模八腔。為了防止產(chǎn)品出現(xiàn)注塑不飽滿的現(xiàn)象，在定模鑲件內(nèi)部再設(shè)置小鑲件。為了防止產(chǎn)品產(chǎn)生縮水，設(shè)計(jì)了一套冷卻效果良好的冷卻系統(tǒng)：在動(dòng)模型芯的內(nèi)部設(shè)置兩頭螺紋的螺桿；在定模內(nèi)、外鑲件上沿外圓柱面各設(shè)置了一道環(huán)狀冷卻水路；在滑塊上設(shè)置隨形直通式水路。為了使排氣系統(tǒng)避開定模小鑲件外圓柱面上的冷卻水路，在小鑲件內(nèi)部開設(shè)排氣孔，通過排氣孔將型腔中的空氣排出。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與模具結(jié)構(gòu)，采用推件板將產(chǎn)品頂出。為了不影響外螺紋滑塊的結(jié)構(gòu)，將推件板設(shè)置在動(dòng)模鑲件表面的方框內(nèi)，并利用動(dòng)模型芯作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)，可防止推件板在運(yùn)動(dòng)過程中出現(xiàn)卡死的現(xiàn)象。

關(guān)鍵詞：保溫杯蓋;外螺紋;熱流道;頂出機(jī)構(gòu);冷卻系統(tǒng)

中圖分類號(hào)：TQ76 """""""文獻(xiàn)標(biāo)志碼：B

Design of plastic mould for hot runner of insulated cup cover

ZHANG Yujun

（Taizhou Technician College， Taizhou 318000， Zhejiang， China）

Abstract： The structure of the lid is analyzed， and the twoplate mold structure is designed according to the structure of the product， and the hot runner pouring system is adopted. For the external thread on the product， the Half slider is used to form. In order to improve production efficiency， a mold with eight cavities is used.In order to prevent the product from being not full in injection molding， a small insert is arranged inside the fixed mold insert. In order to prevent the shrinkage of the product， a cooling system with good cooling effect is designed： a screw with two threads is arranged inside the moving model core;A circular cooling water channel is arranged along the outer cylinder surface in the fixed die and on the outer insert; A straight through waterway is provided on the slider.In order to make the exhaust system avoid the cooling water channel on the outer cylinder of the fixed die small insert， an exhaust hole is set up inside the small insert and the air in the mold cavity is discharged through the exhaust hole. According to the structure of the product and the mold structure， the product is pushed out by the pushing plate. In order not to affect the structure of the external thread slider， the pusher plate is set in the box on the surface of the moving die insert， and the moving model core is used as the guiding mechanism to prevent the phenomenon of sticking during the movement of the pusher plate.

Key words： thermal cup lid; external thread; hot runner; ejector mechanism; cooling system

0 "引 "言

通常塑料產(chǎn)品的壁厚比較均勻，而且較薄，一般為2.0～2.5mm。但有一些比較特殊的產(chǎn)品，為了迎合人們的某些需求，產(chǎn)品的壁厚極不均勻，而且壁厚較厚。比如人們?nèi)粘Ｉ钪谐Ｓ玫谋乇?，不僅要求具有良好的保溫效果，還要求外形美觀、大方，不允許有縮水、變形。為了使保溫杯具有保溫效果，產(chǎn)品的壁厚比常見的塑料件厚很多，而且不均勻。為了能夠與杯身配合，在保溫杯蓋的口部設(shè)置了外螺紋。現(xiàn)以某品牌的保溫杯蓋為例，詳細(xì)介紹保溫杯蓋的產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和模具結(jié)構(gòu)［1-2］。

1 "產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析

該品牌的保溫杯蓋結(jié)構(gòu)如圖1所示，尺寸為71mm×44mm，外圓柱面明顯起一個(gè)臺(tái)階。較大的圓柱面為外觀面，外表面比較光滑。在較小的圓柱面上設(shè)置了M56的外螺紋。注塑材質(zhì)為聚丙烯（PP），縮水率為0.15‰。杯蓋圓柱的壁厚為10mm，蓋口外螺紋處的壁厚為3mm。杯蓋頂面的內(nèi)、外表面都為球面，并且內(nèi)、外球面的球心不同心，分別位于蓋杯頂部的上、下兩側(cè)，因此蓋頂?shù)谋诤癫痪鶆?，?nèi)表面的球半徑為71mm，外表面的球半徑為612mm，杯蓋頂面最薄處的壁厚為4mm，最厚處的壁厚為9mm。由于杯蓋的壁厚非常厚，而且壁厚極不均勻，容易產(chǎn)生縮水。由于杯蓋屬于外觀件，不允許出現(xiàn)縮水等異?，F(xiàn)象，為防止杯蓋出現(xiàn)縮水，設(shè)計(jì)合理的冷卻系統(tǒng)是這套模具的難點(diǎn)。

2 "模具結(jié)構(gòu)

2.1 "外螺紋采用Half滑塊結(jié)構(gòu)脫模

對(duì)于杯蓋口部的外螺紋，采用由斜導(dǎo)柱驅(qū)

（a） 立體圖

（b） 結(jié)構(gòu)圖

動(dòng)的Half滑塊結(jié)構(gòu)脫模［3-4］，如圖2所示。由于杯蓋屬于外觀件，不允許在杯蓋的外圓柱面上出現(xiàn)分型線，因此滑塊只成型產(chǎn)品口部的外螺紋，而不是將整個(gè)產(chǎn)品的外表面全部用滑塊成型。為了方便加工，Half滑塊采用分體式結(jié)構(gòu)，即將滑塊的成型位用螺栓、定位銷等固定在滑塊座上。為了方便修模，滑槽的T形槽由耐磨性與潤(rùn)滑性較好的材料（如調(diào)質(zhì)后的45鋼）制造成壓條，并用螺栓將壓條固定在動(dòng)模板滑槽的兩側(cè)。為了增加滑塊運(yùn)動(dòng)的穩(wěn)定性，在滑槽的中間位置設(shè)置導(dǎo)向條。

2.2 "型腔布局

為了提高生產(chǎn)效率，采用一模八腔的布局，將型腔分成兩排，每排各排4個(gè)產(chǎn)品。為了加強(qiáng)滑塊的剛度和剛性，將8個(gè)產(chǎn)品分為4組，兩兩一組，每?jī)蓚€(gè)產(chǎn)品共用一副Half滑塊，共分為4副Half滑塊，如圖3所示，位于中間的滑塊共用一個(gè)斜壓塊。

2.3 "澆注系統(tǒng)

由于產(chǎn)品的壁厚較厚，而且極不均勻，在注塑時(shí)容易產(chǎn)生縮水。為了克服冷流道的注塑缺陷，采用熱流道澆注系統(tǒng)，每個(gè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)一個(gè)熱流道，從產(chǎn)品圓弧形頂面的中心位置進(jìn)膠，如圖4所示。

2.4 "定模鑲件結(jié)構(gòu)

由于杯蓋的外圓柱面上不允許有分模線，因此杯蓋外螺紋以上的外圓柱面和蓋頂部分由定模型腔成型。為了加工方便，定模型腔采用圓柱形鑲件結(jié)構(gòu)。由于產(chǎn)品的壁厚達(dá)到10mm，非常厚，型腔體積較大，容易困氣。為了加強(qiáng)排氣，定模鑲件由兩塊材料拼接而成，在大鑲件內(nèi)部再設(shè)置一個(gè)圓形小鑲件，大、小鑲件的貼合面位于產(chǎn)品筋位的輪廓線處，如圖5所示。

2.5 "冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于這個(gè)產(chǎn)品的壁厚非常厚，而且壁厚極不均勻，在注塑時(shí)容易產(chǎn)生縮水，因此設(shè)計(jì)合理的冷卻水路、防止產(chǎn)品縮水是這套模具的重點(diǎn)。由于該模具采用的是熱流道澆注系統(tǒng)，熱流道管的溫度較高，達(dá)到220℃以上，而且熱流道噴嘴周圍的鑲件又是杯蓋頂面的成型件，熱流道管的溫度容易傳到熱流道噴嘴周圍的鑲件。為了使模溫均勻，應(yīng)對(duì)熱流道噴嘴周圍的鑲件設(shè)置冷卻水路，具體辦法是在定模小鑲件的外圓柱面上設(shè)置環(huán)形的冷卻水路①；為使產(chǎn)品快速冷卻定型，以防止產(chǎn)品產(chǎn)生縮水，在定模大鑲件的外圓柱面上設(shè)置環(huán)形的冷卻水路②，如圖6（a）所示。在這套模具的動(dòng)模型芯內(nèi)部設(shè)置雙頭螺紋螺桿，如圖6（b）所示。冷卻水沿著其中一條螺紋螺旋進(jìn)入，再沿著另一條螺紋螺旋流出，可以使動(dòng)模型芯的模溫更加均勻。由于Half滑塊的材料厚度比較薄，適合采用直通式水路。由于每個(gè)滑塊上有兩個(gè)產(chǎn)品，為了使滑塊成型位的模溫均勻，適合采用折線式隨形水路，如圖6（c）所示。

2.6 "排氣系統(tǒng)

由于產(chǎn)品的壁厚達(dá)到10mm，非常厚，型腔

（a） 定模冷卻水路

（b） 動(dòng)模冷卻水路

（c） 滑塊冷卻水路

體積較大，應(yīng)設(shè)計(jì)一套效果良好的排氣系統(tǒng)，以免產(chǎn)生困氣等現(xiàn)象。由于空氣從定模大、小鑲件的貼合面處排出時(shí)，需要避開定模小鑲件外圓柱面上設(shè)置的冷卻水路，因此在小鑲件②內(nèi)部設(shè)置4個(gè)排氣孔，排氣孔的進(jìn)口位于環(huán)形水路①與產(chǎn)品之間，先沿徑向鉆孔，再沿軸向鉆孔，定模排氣結(jié)構(gòu)如圖6（a）所示，通過排氣孔將型腔中的空氣排出。

2.7 "頂出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于在動(dòng)模鑲件內(nèi)部已設(shè)置了如圖6（b）所示的螺桿冷卻水路，不適合用頂桿頂出，因此這套模具適合采用推件板頂出機(jī)構(gòu)脫膜，頂出系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖7所示，由動(dòng)模型芯、推件板、頂桿（頂桿與推件板用螺栓連接在一起）、復(fù)位彈簧、頂針底板、頂針面板等模具零件組成。根據(jù)模具結(jié)構(gòu)，這套模具的推件板分為4個(gè)小推件板，每?jī)蓚€(gè)產(chǎn)品共用一塊小推件板。當(dāng)定模與動(dòng)模分開，并且Half滑塊脫模后，注塑機(jī)的脫膜機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)模具的頂出機(jī)構(gòu)（包括頂桿、復(fù)位彈簧、頂針底板、頂針面板）運(yùn)動(dòng)，頂桿驅(qū)動(dòng)推件板將產(chǎn)品頂出［5-6］。一般情況下，為了防止推件板在上、下運(yùn)動(dòng)過程中卡死，需要在推件板上設(shè)置導(dǎo)柱導(dǎo)套，用于推件板上、下運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。但這套模具的推件板較小，而且每個(gè)推件板內(nèi)部已經(jīng)存在兩個(gè)動(dòng)模型芯，動(dòng)模型芯可以作為導(dǎo)柱使用，當(dāng)推件板上、下運(yùn)動(dòng)時(shí)，不會(huì)出現(xiàn)卡死現(xiàn)象。

由于產(chǎn)品口部的外螺紋需要用Half滑塊脫模，因此模具在復(fù)位狀態(tài)時(shí)，在推件板與產(chǎn)品之間設(shè)置了Half滑塊。為了不影響滑塊在動(dòng)模鑲件的滑槽內(nèi)滑動(dòng)，在動(dòng)模鑲件表面開設(shè)一個(gè)方坑，將推件板設(shè)置在動(dòng)模鑲件表面的方坑內(nèi)。當(dāng)開模時(shí)，滑塊向兩側(cè)運(yùn)動(dòng)完成脫模，并讓出推件板的運(yùn)動(dòng)空間后，推件板才能從動(dòng)模鑲件表面的方坑伸出，將產(chǎn)品頂出。當(dāng)合模時(shí)，推件板先復(fù)位，埋在動(dòng)模表面的方框內(nèi)，然后滑塊才開模復(fù)位。

3 "模具結(jié)構(gòu)

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套一模八腔、兩板模結(jié)構(gòu)的塑料模具，采用熱流道澆注系統(tǒng)。為了方便加工，存放熱流道電器件的框?yàn)橥颍虼嗽跓崃鞯离娖骷宓南旅嬖O(shè)置墊板，模具結(jié)構(gòu)如圖8所示。

模具工作過程：當(dāng)注塑完成后，模具在定模板11和動(dòng)模板7之間分開，同時(shí)，斜導(dǎo)柱22推動(dòng)滑塊23向兩邊分開，使產(chǎn)品上的外螺紋脫模。在定模與動(dòng)模完全分開之后，注塑機(jī)的頂出機(jī)構(gòu)推動(dòng)模具的脫模機(jī)構(gòu)（包括頂針底板4、頂針面板5、頂桿8、推件板10）運(yùn)動(dòng)，從而將產(chǎn)品從動(dòng)模型芯12中推出。將產(chǎn)品取出之后，在復(fù)位彈簧的作用下，模具的脫模機(jī)構(gòu)復(fù)位，然后動(dòng)模與定模開始合模，在合模過程中，斜導(dǎo)柱推1—下隔熱板；2—?jiǎng)幽Ｗ澹?—墊塊；4—頂針底板；5—頂針面板；6—支撐柱；7—?jiǎng)幽０澹?—頂桿；9—雙頭螺桿；10—推件板；11—定模板；12—?jiǎng)幽Ｐ托荆?3—定模大鑲件；14—定模小鑲件；15—熱流道管；16—定模座板；17—上隔熱板；18—定位圈；19—熱流道電器件；20—熱流道電器板；21—墊板；22—斜導(dǎo)柱；23—滑塊；24—滑塊座；25—壓緊楔動(dòng)模具的滑塊復(fù)位。模具完全復(fù)位后，可進(jìn)行下一次注塑過程。

4 "總 "結(jié)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了一套兩板模結(jié)構(gòu)的塑料模具，為了提高生產(chǎn)效率，模具采用一模八腔，模架尺寸為800mm×600mm，由于杯蓋的外觀質(zhì)量較高，不能有收縮痕和澆口痕，采用熱流道澆注，每個(gè)產(chǎn)品對(duì)應(yīng)一個(gè)熱流道管。為了盡可能選用工作臺(tái)較小的注塑機(jī)，選用直身模架。為了使產(chǎn)品上的外螺紋脫模，采用由斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)的Half滑塊結(jié)構(gòu)。根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，杯蓋用推件板頂出脫模，將推件板設(shè)置在動(dòng)模板內(nèi)，利用動(dòng)模型芯作為導(dǎo)柱，可以防止推件板在上、下運(yùn)動(dòng)過程中卡死。為了防止產(chǎn)品出現(xiàn)注塑不飽滿的現(xiàn)象，改善排氣，在定模鑲件內(nèi)部再設(shè)置小鑲件。由于產(chǎn)品的壁厚非常厚，且不均勻，為保證模溫均勻，在模具的定模型芯、定模腔、動(dòng)模型芯、滑塊等關(guān)鍵模具零件上都設(shè)計(jì)了冷卻水路。為了避開定模小鑲件外圓柱面的冷卻水路，在定模小鑲件上開設(shè)排氣孔，通過排氣孔將型腔中的空氣排出。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具生產(chǎn)效率高，產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定，外表面沒有縮水等不良注塑現(xiàn)象。

參考文獻(xiàn)：

［1］王穎，陳開源，陳建平，等.帶有外凹槽的內(nèi)螺紋管接頭注塑模具設(shè)計(jì)［J］.工程塑料應(yīng)用，2021，49（4）：89-93.

WANG Y， CHEN K Y， CHEN J P， et al. Design of injection mould for internal thread pipe joint with external groove ［J］. Engineering Plastics Application，49（4）：89-93.

［2］丁海，王英姿，翟德梅.內(nèi)外螺紋接頭模具設(shè)計(jì)［J］.塑料科技，2014，42（6）：97-99．

DING H， WANG Y Z， ZHAI D M. Design on mould for internal and external screw adaptor ［J］. Plastics Science and Technology，2014，42（6）：97-99．

［3］胡清根，鄒彩平，周先保.一種多抽芯面殼注射模設(shè)計(jì)［J］.模具制造，2021，21（6）：36-39.

HU Q G， ZOU C P， ZHOU X B. Design of injection mold for multicorepulling surface shell ［J］. Die amp; Mould Manufacture，2021，21（6）：36-39.

［4］張維合，馮國(guó)樹，宋東陽，等.塑料螺釘外螺紋自動(dòng)脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2022，48（3）：47-50，54.

ZHANG W H， FENG G S， SONG D Y， et al. Design of automatic demoulding mechanism for external thread of plastic screw［J］.Die amp; Mould Industry，2022，48（3）：47-50，54.

［5］黃智.外螺紋噴水槍座注射模設(shè)計(jì)［J］.模具制造，2020，20（11）：45-49.

HUANG Z. Design of injection mould for water gun base with external thread［J］.Die amp; Mould Manufacture，2020，20（11）：45-49.

［6］王波，楊亮.外螺紋接頭注塑模具設(shè)計(jì)［J］.塑料工業(yè)，2010，41（10）：32-34.

WANG B， YANG L. Design of injection mould for male screw adaptor ［J］. China Plastics Industry，2010，41（10）：32-34.

［7］邵樹鋒.基于UG10.0軟件的車用吸塵器蓋注塑模具設(shè)計(jì)［J］.工程塑料應(yīng)用，2018，46（8）：75-80.

SHAO S F. Design of injection mould for car vacuum cleaner box based on UG10.0 software ［J］. Engineering Plastics Application，2018，46（8）：75-80.

［8］池寅生，張翔，孫慶東，等.瓶坯三板式注塑模具設(shè)計(jì)［J］.工程塑料應(yīng)用，2020，48（10）：100-105，115.

CHI Y S， ZHANG X， SUN Q D， et al. A threeplate injection mould design for a bottle preform ［J］. Engineering Plastics Application，2020，48（10）：100-105，115.

［9］許傲，黃力.醫(yī)用接插頭前模四面抽芯脫模注塑模具設(shè)計(jì)［J］.塑料，2017，46（2）：110-113.

XU A， HUANG L. Design of injection mould for the medical plug with four sides extracting ［J］. Plastics，2017，46（2）：110-113.

［10］韓寶菊.汽車燈座熱流道斜抽芯注塑模設(shè)計(jì)［J］.工程塑料應(yīng)用，2018，26（6）：89-93.

HAN B J. Design of injection mold with hot runner oblique and core pulling mechanism for automobile lamp holder ［J］. Engineering Plastics Application，2018，26（6）：89-93.

［11］邵樹鋒，林占強(qiáng).基于ZWCAD的奶瓶蓋多腔螺紋抽芯注塑模設(shè)計(jì)［J］.工程塑料應(yīng)用，2020，48（9）：92-97.

SHAO S F， LIN Z Q. Design of injection mold with multicavity thread extracting for milk bottle cap based on ZWCAD ［J］. Engineering Plastics Application，2020，48（9）：92-97.

［12］姜文革.PCB外殼注射模設(shè)計(jì)與模擬分析［J］.模具工業(yè)，2019，45（8）：44-48.

JIANG W G. Design of injection mould for PCB shell and the simulation analysis［J］.Die amp; Mould Industry，2019，45（8）：44-48.

［13］廖應(yīng)學(xué)，趙佳萌，周明理，等.串珠機(jī)物流套注射模設(shè)計(jì)［J］.模具工業(yè)，2021，47（2）：53-55.

LIAO Y X， ZHAO J M， ZHOU M L， et al.Design of injection mould for beading machine logistics set ［J］. Die amp; Mould Industry，2019，45（8）：44-48.

［14］惠華先，張悅輝，吳延艷.基于計(jì)算機(jī)輔助技術(shù)的智能煙霧報(bào)警器模具設(shè)計(jì)［J］.塑料科技，2021，49（4）：62-65.

HUI H X， ZHANG Y H， WU Y Y. Design of intelligent smoke alarm mold based on computer aided technology ［J］. Plastics Science and Technology，2021，49（4）：62-65.

［15］王涵.應(yīng)用于冷藏運(yùn)輸?shù)闹悄軠囟葍x注塑模具設(shè)計(jì)［J］.塑料科技，2021，49（8）：87-90.

WANG H. Design of injection mold for intelligent thermometer applied in refrigerated transportation ［J］. Plastics Science and Technology，2021，49（8）：87-90.

作者簡(jiǎn)介：張玉軍，高級(jí)技術(shù)，助理講師，主要從事模具CAD/CAM方面的研究。

（臺(tái)州技師學(xué)院，臺(tái)州 "浙江 "318000）