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      [设计心得] 案例 | 一次性快餐盒注射模设计

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      发表于 2016-8-16 14:17:59 | 显示全部楼层 |阅读模式

      近年来市场上一次性快餐盒已由泡沫饭盒转向环保饭盒,原来的泡沫饭盒由于不耐高温,且制作过程对环境造成破坏而淘汰,取而待之的有塑料饭盒、纸制饭盒、木制饭盒、降解饭盒等。其中,塑料由于具有毒性较低、熔点较高、可塑性强、生产简便及相对制造成本低等特点,成了制造一次性快餐盒的主流材料。现介绍聚丙烯(PP)材质的一次性快餐盒成型模具结构设计。


      一次性快餐盒的特点

      (1)结构特点

      一次性快餐盒外形比较大,壁厚比较薄,厚度为0.35~0.5 mm,如图1 所示。

      (2)使用特点

      一次性快餐盒使用时要求:一是质量可靠,包括塑件强度可靠,外形美观,无毒无害;二是制造成本低,包括单个塑件质量轻,材料价格低且材料利用率高,生产加工方便,产量足够大。


      模具结构设计

      综合考虑一次性快餐盒的特点,模具设计时采用两板模结构,1 模4 腔,模具结构布局如图2 所示,另外需要重点考虑浇注系统、冷却系统、顶出系统等。

      (1)浇注系统设计

      为了充分提高材料利用率,又由于聚丙烯(PP)流动性较差,要在很短的时间内注射成型0.5 mm 左右壁厚的一次性快餐盒,模具浇注系统宜采用热流道形式。热流道具有以下优点:①节省原材料;②可以提高塑件成型质量;③有助于提高生产效率,便于实现自动化生产。缺点是模具温度偏高,应注意充分冷却,模具制造费用会增加。综合考虑热流道优缺点,最终使用热流道系统,有助于提高塑件成型质量和生产效率,热流道系统如图3 所示。

      (2)冷却系统设计

      冷却系统的作用是使模具快速冷却降温,控制模具温度。由于 PP 料在注射成型时温度为 220~270 ℃,冷却系统设计合理会大大降低塑件的冷却时间,进而缩短注射成型周期。由于该模具特殊的结构和要求,冷却系统采用了多回路冷却,以充分保证成型塑件的冷却,冷却系统如图4 所示。

      由于模具采用了热流道系统,热嘴部分温度也会比较高,在热流道的热嘴上也增加了冷却系统,如图4(a)中的回路2。

      (3)顶出系统设计

      由于一次性快餐盒外形大,壁厚比较薄,塑件对模具零件的包紧力较大,如果采用普通推杆式推出系统,在推杆点位置容易集中受力,推杆痕会影响塑件成型质量,严重时会发生顶破现象,造成废品;如果采用推板式顶出,废品率将有所降低,但推板结构会增加模具的多余动作,使生产周期延长,降低生产效率。

      该模具采用了多点气体辅助顶出结构,开模后,通过将一定气压的空气吹入型腔,使塑件和模具分离,如图5 所示,多点气体辅助顶出具有以下优点:一是便于控制压力,顶出力均匀,不至于把塑件吹破;二是气体辅助顶出没有顶出→复位→再顶出→再复位的动作,只需要控制压力,气体按时吹出即可,节省了成型时间,缩短了成型周期。

      (4)模具结构

      最终的模具结构如图6 所示。

      结束语

      一次性快餐盒注射模结构具有以下优点:

      (1)对浇注系统、冷却系统、顶出系统等进行了改进,采用了热流道,并进行了充分冷却,达到了顶出均匀,缩短了塑件成型时间的目的。经过长时间生产实践验证,模具结构合理、紧凑,工作稳定,安全可靠,在实际生产中,材料利用率达到100%,成型周期缩短到5 s。

      (2)结合一次性快餐盒的结构特点和生产要求,该模具结构可为类似塑件模具设计制造提供一定的参考。

        

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      发表于 2016-8-16 15:26:07 | 显示全部楼层
      挖井式的冷切效果杠杠的
      发表于 2016-8-16 15:57:47 | 显示全部楼层
      这篇文章好像在模具工业》还是《模具制造》见过。有一个关键点,气体顶出的关键,文章没有写出来,要是能阐述清楚就好了。

      点评

      采用电磁阀控制的。没有什么特别的地方。  详情 回复 发表于 2016-8-16 17:27
      发表于 2016-8-29 13:46:05 | 显示全部楼层
      PP料流动性好,为什么楼主说流动性差?还有想请教一下,做这种盒子,应该属于精密薄壁注塑,对机器是否有要求?材料一般用什么牌号的PP(哪家生产的)?

      点评

      流动性一般用MI表示(熔融指数),像我们常用的PP3015的MI是2.0(熔体流动速率---ASTMD-12382.0g/10min)  详情 回复 发表于 2016-8-29 19:54
      这边的差指壁薄,故流动差。没做过其他就不敢回答。  发表于 2016-8-29 15:38
      这个是网上看到的感觉不错 就分享给大家 这个问题 搬运工 回答下 @般运工  详情 回复 发表于 2016-8-29 14:06
      发表于 2016-8-29 14:07:50 | 显示全部楼层
      whenzhou18 发表于 2016-8-29 14:06
      这个是网上看到的感觉不错  就分享给大家    这个问题    搬运工  回答下 @般运工

      嘿嘿  帮忙解答下:lol@论坛公民 @steven008

      点评

      解答什么  详情 回复 发表于 2016-8-29 15:21
      发表于 2016-8-29 15:22:11 | 显示全部楼层

      luoxiangy   这位兄弟的 问题
      发表于 2016-8-29 19:56:22 | 显示全部楼层
      图片PP3015

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      发表于 2016-8-29 20:00:43 | 显示全部楼层
      这是网上搜的,有大侠用过这种料MI 有40??

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      发表于 2016-8-29 20:03:50 | 显示全部楼层
      生产实例
      注塑机型号:KF-138V
      产品型号:1000ml方盒
      模腔数:1
      产品壁厚:0.31
      产品重量:17g
      材料:PP
      生产周期:3.8s
      用电量:约10.5kw/h         


      一、薄壁快餐盒的特征:
      快餐盒最主要的的特征是:壁厚小于0.5mm。也可以计算流长比;从模具的主流道到成品最远一点的流程L,除以成品的壁厚t,称为流程/壁厚比。快餐盒的流长比一般在当L/t>250 时
      二、典型材料;
      快餐盒类薄壁容器类产品需要材料具有很高的流动性,并且具有足够的强度,硬度和比较单一的分子量分布。
      主要塑料材料是PP, 熔体流动速率:大于 30 g/10min。现市场多用的材料是:兰州石化PP9018。
      三、质量要求;
         薄壁快餐盒产品的生命周期很短,并且是低价值的产品,但也有很多质量要求需要得到满足:
      A、均一的产品壁厚分布;厚度的均匀度:要求偏差≤20um 成型品的各内壁壁厚偏差小于 20um。
      B、变形最小化;飞边边程度:≤20um、手感比较平滑,不刮手。
      C、高质量的产品表面。
      D、均一的产品颜色分布,或同一的透明度。
      E、高的重量稳定性 (重量变化 g: 0.5 ~ 1%)。
      四、模具相关要求;
         要生产高质量的薄壁产品,模具必须彻底进行优化。模具必须满足:     
      A、高的稳定性和小的挠度变形;所以模板要厚,以降低变型。
      B、表面能使脱模便利;模具的加工精度要求很高。
      C、液压驱动,气体辅助脱模;模具要设有顶出及吹风装置,使脱模后的成品加速坠落。
      D、有效的模具冷却系统,如大流量加速的温度降低。
      E、导向和中心定位机构的结构尽可能少; 以减少维修率。
      F、模具设计时尽可能使不同部位的温度差别最小化。
      五、薄壁注塑特性:
          薄壁填充过程中,模壁是冷的,在熔融充填模腔时,模壁会成立固化层,因而降低可流动通道的厚度。这个情况在壁厚越薄时越严重。1mm 壁厚有0.2mm 厚的固化层,流动道通剩下0.6mm 厚。0.5mm壁厚有0.2mm 厚的固化层,流动道通剩下0.1mm 厚。当充填未完成,流动通道因固化层过厚而消失的话,成品便填不满。那么薄壁填充就必需要求快速。

      宝捷一次生快餐饭盒专用注塑机。专为薄壁产品设计。可能是国内最好的专用机。
      宝捷KF系列
             ——专注加速度,是最专业的快餐盒注塑机!
                       全新设计理念注射速度在0.5秒内达到最佳。
      1、低阻力线性导轨,定位精确,响应快速,射胶重复精度高。
      2、特别油路设计,大幅提高注射加速度。
      3、成熟双缸射,久经考验,耐用性大大优于单缸射注射方式。
      4、全新优化螺杆炮筒组合,生产料温不超300度。标配陶瓷发热装置,节能环保。
      3、高刚性机械设计,满足机械快速运动需求。
      4、标配四组吹气,专为快速生产量身定制。
      5、节能设计,令生产成本最低。
      6、一出二1000ml方盒生产周期在5秒内。咨询:13927776420 岑生
            当别的厂商还在加强机械刚性的时候,宝捷通过多年研究,在行业内第一家提出:
                  ——注射加速度才是快餐盒类薄壁产品生产的关键。
          KF系列专用机,用更快的加速度,得到更稳定的注射、更好的塑化效果,建立快餐盒专用注塑机行业的新标杆。

      点评

      你的跟帖说得很不错,比文章作者更专业一些。该文章没有说高速机注塑是一大缺陷,也有可能作者没有亲自参与,只看到皮毛。  详情 回复 发表于 2016-8-30 21:14
      发表于 2016-8-29 20:04:09 | 显示全部楼层
      专用注塑机

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      期待更专业知识分享!  详情 回复 发表于 2016-9-28 16:14
      发表于 2016-8-29 20:18:31 | 显示全部楼层
      我们普通PP3015的MI是2,相同标准测试,薄壁料的MI是45.请看下图

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      发表于 2016-8-30 21:11:20 | 显示全部楼层
      说PP流动性差,是说法错误。
      发表于 2016-10-28 10:39:38 | 显示全部楼层
      謝謝學習了
      发表于 2016-11-11 14:08:22 | 显示全部楼层
      薄壁件热流道,我们更专业!
      高速高压,一般的热流道顶个两个月半年左右就开始出现开裂了。
      发表于 2017-2-10 13:45:18 | 显示全部楼层
      关于气顶那一块,中间有一圈气顶是怎么回事?

      点评

      同上,我也很好奇是怎么加工的  详情 回复 发表于 2017-8-19 11:27
      发表于 2017-2-10 13:48:28 | 显示全部楼层
      我提个问题:0.5 的厚度即使是推板也会把产品顶变形吧。
      发表于 2017-2-17 18:34:10 | 显示全部楼层
      谢谢分享!
      发表于 2017-8-19 12:00:22 | 显示全部楼层
      现在注塑这种饭盒速率应该比热充成型慢了
      发表于 2017-8-19 14:26:55 | 显示全部楼层
      需要做多大的气顶
      发表于 2017-8-19 18:44:54 | 显示全部楼层
      水路很到位啊:lol
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