薄壁塑胶杯由于重量轻、方便携带、环保、成本低,应用范围覆盖各个领域。如容器、饮水杯都采用薄壁塑胶杯来代替。薄壁塑胶杯的生产制作,都是通过注射模的设计和制造,  在注射机上注射来实现。但薄壁塑胶杯的模具设计和制造一般较困难, 所以它的模具设计和制造以及注射工艺往往有许多技术问题值得探讨。

  1 塑件工艺分析

  图1 所示薄壁塑胶杯为航空公司的航空饮水杯。该杯的壁厚为0. 46mm ,口径为Ф82. 00mm ,高度为78. 08mm。该杯口径大底径小,而口径与底径又有适当圆弧过渡形成, 利于胶件脱模。杯的四周壁厚均匀对称, 其重量不超过10g , 在内侧底部有4条加强筋, 底部是凹凸形状。材料采用PC , 收缩率0. 5 %。

  2 模具结构设计分析

  模具结构如图2 所示,其特点如下:

  (1) 采用MASTIP 热流道系统,并设计成一模4 腔,其优点为: ①熔体热量分布平衡均一,产品注射周期短, 产品成型性稳定; ② 换色时间短, 换色能力好; ③好的结构设计,合理地选用H13 钢;④喷嘴的嘴芯及嘴头可更换, 保证制品更精密, 质量更易控制。

  (2) 克服产品偏心的设计措施。将模芯设计成活动块, 调整位置方便, 不但节省材料费还可保证前、后模中心位置一致。模内螺钉采用弹簧垫圈防松, 拆卸时灵活方便。因该模需要温模注射, 待上、下模温度稳定时, 再将内模收紧, 以确保上、下内模自动移位找正中心。

  (3) 采用气动系统吹出产品。为避免产品顶裂、变形, 先让推板顶出一部分后再吹, 有利于气体吹出,从而使产品悬浮脱离模芯自动掉落。

  (4) 模具材料。塑胶杯是透明件,模具型腔镶件采用H13 钢料,抛光性及耐热性均较好,注意使上、下模材料与镶件材料热膨胀接近, 以便降低产品变形的机会。

  (5) 注射成型。①因在注射过程中浇口部位若散热过慢, 温度过高, 会导致浇口剪切不平整, 从而产生拖丝。故需在该部位附近加设冷却水道, 从而达到降低浇口附近温度, 避免拖丝。②由于注射时压力高, 速度要快, 塑料分子被过度拉长, 在顶出时使分子链断裂造成产品爆裂, 故降低注射速度及压力并增高模具温度及浇口口径。

  (6) 模具工作过程。当热流道系统注满模具型腔后, 前、后模分开, 推块先推出产品, 再通过气动系统吹出产品。

  (7) 经济效益。由于采用热流道及气动吹出系统, 故模具成本偏高, 但从长远利益看, 该模具注射周期短, 没有浇口凝料, 成型性稳定(注射周期比普通结构短6～7s) , 注射成本低, 且可适用于大批量生产, 预计模具寿命可达250 万次。由此可见维修量小, 经济效益远远超过普通选材, 这也体现了模具设计的合理性

  1. 模架 2. 支撑柱 3. 限位块 4. 胶圈 5. 通水镶件 6. 上模镶件 7. 喷嘴 8.流道组件 9. 法兰 10、12. 镶件 11. 上模 13. 推板 14. 下模

  3 模具主要零件的制造

  该杯的型腔组成部分为上模11 和杯的下模14(图2) 是模具制造过程中重要的零件。该下模型芯和上模型腔的加工直接决定模具的成功与失败。所以它们的加工必须在数控加工中心上加工成形。

  首先在加工中心上安装好杯件型腔镶件、杯件型芯各4 件, 经过粗加工后, 再精加工, 精加工时机床主轴坐标参数不能变动, 要手动装刀, 不能卸刀, 采用一次装夹加工的方法将工件加工成形。

  薄壁注射模的设计要点是射胶流程范围的计算,不但要考虑塑料收缩率,还要考虑壁厚不均匀的问题。而型腔、型芯的制造工艺方法是整个模具的**,直接影响模具制造的周期、成本以及塑件的质量。利用加工中心加工型腔、型芯是一种简单、实用、快速工艺方法。