透明PS杯子模具设计与生产经验分享：壁厚控制与分模技巧详解

一般刚接触模具的人往往会认为下图所示的杯子模具是一个非常简单的模具。事实上，情况并非如此。这款透明PS杯子的订单量巨大，用于注射杯子的模具有很多细节需要处理。我有幸参与了这些项目，通过这几年的改进，我积累了一些经验，在这里与大家分享。

1、产品分析

图1

1、产品壁厚为0.6mm。

2、需配合机械手进行全自动生产，注塑周期12秒（含机械手动作）。

3、杯口、杯底不应有毛刺。产品透明，不应有拖拉现象。

4、壁厚不均匀度小于0.02mm。

2. 分模

分模确实很简单，就是一个简单的上下模。根据以往使用的模具，我总结了一个经验。从模具结构上看，模芯一定不能采用镶件，否则动、定模同心度较差。非常不稳定。不能采用“刮刀式”脱模，否则杯口容易有毛刺，必须做成独立型腔，独立精确定位，如图2所示。

图2

由于产品的杯口不允许有任何毛刺，因此产品的脱模形式非常重要。一般有刮刀脱模、吹气脱模、中间顶出三种形式。我以前尝试过刮刀脱模和吹气脱模。长期使用后，效果不是很好。刮刀脱模虽然简单，但模具使用一段时间后杯口处会出现毛刺。吹气脱模也是可行的，但是在与机械手的配合方面，会因为气压的变化而出现节奏的差异，导致机械手经常报警，所以我采用了中顶出方式（成型顶针推动模具）底部）。参见图 3。

图3

3、定模的布置

1、定模外观

定模外观如图4所示。

图4

2、定模热流道设计

一个。热流道部件由专业热流道供应商提供。这里我不再描述热流道部件的内部结构。我关心的是热流道部件的外形尺寸，尤其是装配尺寸。我们在设计模具时，必须考虑热流道部件与模具的合理配合，以及关键零件的尺寸匹配，因为这些尺寸都是由模具厂加工的。这套杯子模具的热流道是最常用的方法。这里分享给大家，如图5所示。

图5

热流道部件和模具的尺寸如图6所示。

图6

需要指出的是，图6中的密封部分（本模具直径为13mm）与热喷嘴与浇口嵌件配合位置的间隙一侧不能大于0.01，否则熔融塑料会溢出，并且会严重损坏电线和热流道部件。这个尺寸不宜太紧。如果太紧，会造成装配困难，甚至在拆卸时损坏热喷嘴。因此，加工该尺寸时应特别注意尺寸公差。我喜欢用冷挤压来加工这个尺寸，见图7。

图7

图7中，操作时加护套可以防止冷挤压棒歪斜。护套与冷挤压杆及进口镶件采用松配合。操作完成后，冷挤压杆末端有螺纹，可以将冷挤压杆拉出。如果没有冷挤压机，也可以用锤子轻轻敲下来。

另一个重要问题是浇口嵌件出口处必须留有直表面。否则，浇口嵌件的寿命会很短，产品上的进胶点会越来越大，影响产品的外观。看图片。 8.

图8

b.热喷嘴大端与热流道组装板的配合

热流道大端有一个直径为38毫米的台阶，它控制热喷嘴的同心度，使热喷嘴尖端与浇口嵌件齐平（见图9和图10）。

图9

图10

C. 垫圈和胶合法兰，见图 11。

图11

从图11中可以看出，法兰的支撑面与垫片处于同一高度。当模具流道板厚度不准确时，可调整法兰和垫片支撑面的厚度。我一般的习惯是把模具的流道板制作得精准，因为入口法兰和垫片都是标准件，而且尺寸是整数，非常精准。如果我在制作模具时想要方便，我会调整入口法兰和垫片。板材的厚度在以后模具维修的时候会比较麻烦，特别是模具文件丢失和人员更换的时候，很容易出错，因为如果尺寸不正确，就会漏胶，造成很多问题。麻烦。

3、浇口镶件的设计

浇口嵌件的横截面如图 12 所示。

图12

浇口嵌件是设计和加工较困难的零件。钢材材质为S136H，硬度为HRC38。外观如图13所示。

图13

由于注塑机开模时定模型腔内存在真空（负压），产品有时会粘附在定模上，导致机械手报警。处理起来比较困难，所以固定模腔必须设计有供气机构。浇口镶件上的凹槽是供气通道。它穿过固定模芯上的孔，直接通向模具外部，见图14。

图14

供气通道即浇口镶件与定模芯组装后产生的间隙必须小于塑料的溢流值。我们先来说说什么是溢出值。通俗地说，当模具之间的间隙较大时，熔融塑料可以“钻”穿吗？该间隙的值就是溢出值。当然，这个溢流值的大小受很多因素影响，例如熔融塑料的实际温度、注塑机的压力和速度等。

考虑到PS的溢出值在0.012左右，我在设计时将充气间隙设置为0.008（单面）。如图9-14所示，密封圈的直径大于上面的圈（固定水平）。直径小了0.016mm。当注塑机将熔融塑料注入模腔时，除了通过主分型面（稍后详细介绍）排出外，部分空气也会从浇口嵌件与定模芯之间的间隙排出。 。当注塑机开模时，空气会从这个间隙补充，以防止产品因负压而滞留在定模内。

4、浇口镶件及充气外园的精密加工

浇口镶件的供气挡块直径为ф48.374，固定挡块直径为ф48.390。通常这两种尺寸都可以在外圆磨床上加工，但考虑到外圆磨床必须有砂轮超程槽，按照机械行业标准宽度为4mm，但外圆磨床固定齿轮的长度浇口镶块为5.4毫米，只剩下1.4毫米，这是不合理的。现在我给大家介绍一种不需要外圆磨床，也不需要砂轮超程槽的磨削方法。这种磨削工具很有价值，见图 15 和 16。

图15

图16

图17中的铸铁磨套应有4或6个凹槽，见图17。

图17

初步加工时，在浇口镶块一侧留0.02mm进行磨削。磨削时，首先将研磨膏（从1000号开始）均匀地涂在铸铁磨套的内表面上。然后套上图17中的内锥套，然后拧上螺母，但不要夹得太紧。手柄几乎无法转动。用三爪卡盘夹住闸门镶件，并用双手轻轻拉动手柄。当感觉很松时，稍微拧紧螺母，继续旋转铸铁磨套。拧紧螺母两次后，松开螺母，取出闸板镶件，用煤油清洗闸板镶件并晾干，测量闸板镶件固定齿轮尺寸ф48.390。如果未达到数量，则继续研磨，直至尺寸理想。

然后取出浇口镶件，加垫片，将浇口镶件放入，见图18。

图18

此时铸铁磨套仅夹紧到浇口镶件上的供气水平面，即封胶的水平面，见图19。

图19

按上述方法，将密封胶气隙尺寸研磨至ф48.374。

4、定模芯设计与加工

定模芯的材质也采用S136H，硬度为HRC42，如图20所示。

图20

反之亦然，见图 21。

图21

1、定模芯定位固定

固定模板上有四个定位槽。这四个方形凹槽的尺寸需要非常精确的加工，见图22。

图22

定模芯固定在定模板上如图23所示。

图23

将定模芯固定到定模板上的螺丝是从前面拧紧的，组装时更加方便，并且可以有效保护热流道系统。也就是说，在维护和更换模具零件时无需接触热流道部件。

定模芯和动模芯的精确定位是独立的，气源和冷却水也是独立的。

2、定模芯冷却系统设计

定模芯冷却系统如图24所示。

图24

定模芯的冷却系统采用立式水池加隔水片的形式，加工非常方便，冷却效果也很好。由于独立冷却，生产时调节模具温度不会受到其他型腔的影响。模具温度可调节至最佳状态。

3.定模芯上安装浇口镶件的孔加工

由于供气功能和浇口镶件的作用，定模芯上浇口镶件的孔需要非常精确。直径为ф48.390+0.01，可用内圆磨床磨削。但由于形状为矩形，夹紧不方便。我在这里介绍一种磨削工具，见图25和图26。

图25

图26

定模芯的孔用CNC加工中心加工，一侧留0.01~0.02。将磨料膏（1000号）均匀涂抹在有缝隙的铸铁磨套的外圆上。转动螺母并调整至磨具勉强牢固为止。将其放入孔中，旋转并上下抽气数次，取出夹钳，将内孔清洗干净并干燥，用圆柱规或内径千分尺测量内孔，直至尺寸到位。

4、定模芯排气槽加工方法

定模芯除补气外，还需设计排气机构，见图27。

图27

动模芯上面向排气槽设有排气孔，见图28。

图28

在另一侧打开排气槽，见图 29。

图29

根据这种设计，动模芯和定模芯的组合成为理想的排气系统。封口位置采用全圈排气，避免产品杯口出现飞边、毛刺，使产品杯口非常光滑。现在的问题是，内圈的密封面比成型面低0.008怎么办？我在这里介绍一种研磨方法，见图30和图31。

图30

图31

操作时，先用502胶水将磨削定位环与定模芯粘合，将磨膏均匀涂抹在铸铁磨块上，旋转铸铁磨块，将密封面磨下。多次测量，慢慢接近尺寸，避免过度研磨。铸铁磨块磨损后，可用平面磨床修正。

5、定模及等高垫的作用

由于该模具整体结构采用模芯直接布置在模板表面的形式，仅依靠动、定模芯的接合面来承受注射锁模力并不安全。成型机。这将增加动力。 ，定模芯定位斜面的磨损缩短了模具的寿命。我在定模侧设计了4个等高垫。材质为50号钢，硬度为HRC32~36，见图32。

图32

从图32可以看出，分型面、模芯底面和轮廓垫表面同时与动模侧相应表面接触。当轮廓垫表面高度为0.005mm时，可以很好地保护模芯，注塑机锁模力分布均匀，模具整体受力非常合理，可以有效减少交变模具上的应力。

5、突然的安排

1、动模外观

动模外观如图33所示。

图33

从图34可以看出，动模芯分为4块，但动模芯的内芯和外定位部分是一体的。这样的设计可以最大限度地降低注塑机注胶时模芯的风险。变形量大可以大大延长模具的寿命。动模芯与模板的连接与定模相同。也放置在活动模板上的方槽内。螺丝从正面拧紧，装拆更方便。

2、动模芯设计与加工

动模芯材质也为S136H，硬度为HRC42，如图34所示。

图34

从图34可以看出，模芯与周边的定位斜面是一体的，采用高速加工中心一次加工而成。这种定位方式可以保证模芯与定模腔的同心度，并且动模芯具有足够的刚性和强度。

此杯产品有严格的重量要求。动模芯表面加工后必须镀铬。一般来说，产品的精确重量是通过镀铬层的厚度来控制的。因此，在加工中心编程时，我们需要在模芯的一侧多切除0.02mm，抛光表面，然后试模。将测试样品称重，然后测定镀铬层的厚度。

5、动模芯冷却系统设计

动模芯冷却系统设计如图35所示。

图35

从图35可以看出，进出水接头位于一侧，接水比较方便。冷却水从第一水接头进入模芯内部，绕水芯一周后，从第二水接头流向模芯。出两个水接头，每个模芯的冷却水都是独立的，有利于很好地控制动模芯的温度。确保注塑生产和产品质量的稳定。

模芯底部设有水芯密封板，使动模芯在部分组装时成为独立的水冷却系统，并可在总装前进行泄漏测试。水芯的设计也很有创意，见图36。

图36

水芯的加工非常方便。切割好后，铣3个槽口，再刻密封圈槽就完成了。

3、动模芯内密封圈的设计见图37。

图37

从图37可以看出，由于模芯和水芯之间有耐磨套，所以耐磨套和模芯之间必须设置密封圈，耐磨套和模芯之间必须设置密封圈。耐磨套和水芯。板、模芯、水芯之间必须设置密封圈。

4、成型顶针冷却系统

通过生产实践，以往模具影响产品质量和生产周期的重要原因之一是成型顶杆没有设置冷却水的位置。事实上，由于成型顶杆跟随推板，因此冷却水很难通过成型顶杆。其次，由于模具的装配问题，在成型顶杆的下部放置密封圈比较困难。我这次做了一个设计方案，见图38和图39。

图38

图39

从图39可以看出，螺纹接头与成型顶射器尾端采用锥管螺纹连接，螺纹部分缠有聚四氟乙烯胶带，起到了良好的止水作用。螺纹接头有4个内六角螺钉固定在推板上，使装配更容易。

5、螺纹接头的设计见图40。

图40

如图 40 所示，我将螺纹接头的圆盘部分设计为两部分。第一段是直的，可以与推板上的凹槽精确定位，第二段是倾斜的。为什么要设计坡度？请参见图 41。

图41

装配时，成型顶杆穿过动模板，旋入螺纹接头后，由于动模板上成型顶杆穿过的孔被腾空，成型顶杆与螺纹接头的结合稍有松动。由于重量而降低。沉先生，模具工在安装推板时，会留意推板的圆槽。现在第二段螺纹接头被设计成倾斜的，这样推板就可以很容易地装上。这是一个小细节，但却会给钳工的装配提供很大的便利。

6 顶出系统设计

在上一节中，我们已经讲过由于动模系统的冷却设计而导致的成型顶杆的设计。现在我们来谈谈顶出系统的设计，见图42。

1、顶射系统冷却水路设计

请参见上图 39。采用喷雾冷却。冷却水从铜管下部进入，喷射到成形喷射器头部，然后从成形喷射器内孔向下返回，从出水口流出。

2、弹射系统布置见图42。

图42

从图42可以看到，我放弃了传统的推板和顶出板的两板形式，采用了单推板的结构。我在很多场合都使用过这种推板结构，主要是为了这个目的。推板具有很强的刚性，因为在材料力学的计算公式中，板的刚性与板的厚度的四次方成正比。此外，目前的结构大大简化了水路的密封。我通过在螺纹接头底部使用一组密封件解决了弹出系统的所有密封问题。过去，成型顶针机构的冷却问题非常麻烦，见图43。

图43

如图 42 所示，我在该模具的顶出系统中没有使用复位杆。我用了4个强力弹簧来复位。另外，推板上的导柱和导套保证了推板的平稳运动。再加上动模芯上的耐磨铜套，使成型顶杆的运动非常平稳，保证了产品的正常脱模。推板向前移动8mm，然后机械手将产品吸出。

总结：这套模具有几个亮点

1、定模系统气源。完全消除产品成型的需要。

2、闸门镶件安装部分的手工打磨。可培养模具钳工的精密加工技能。并保证零件的尺寸精度和一致性及互换性。

3、分型面整圈排气，使产品杯口光滑。

4、成型顶出器尾部螺纹接头的设计，彻底简化了顶出系统的装配。这就是这套模具的精髓所在。

5、单推板的设计，简化了水路的密封，增加了推板的刚性，使成型顶出器的运动非常平稳。

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