多層圓形套盒產(chǎn)品及注塑模設(shè)計工藝詳解

文/李劍鋒

多層圓形套盒產(chǎn)品是由盒蓋和盒體兩部分組成，其中盒體可以一個旋一個，疊加起來。該產(chǎn)品不僅可用作工具盒，存放螺釘、電子元器件等，也可用來存放食物、微波加熱使用等，其應(yīng)用范圍較為廣泛，具有較強(qiáng)的實用性（見圖1）。

圖1 圓形套盒產(chǎn)品

一、塑件工藝分析及結(jié)構(gòu)特點

多層圓形套盒產(chǎn)品采用聚丙烯（PP料），其成型性能好，有較好的耐熱性，產(chǎn)品可在100～120℃下長期使用；PP料具有半透明的特性，但成型時收縮率較大，易產(chǎn)生縮水、變形等缺陷，因此該產(chǎn)品要求壁厚要均勻，同時需要模具成型零件表面有較高的表面粗糙度，并且成型時需控制模具的成型溫度，避免模溫太低，導(dǎo)致制品無光澤。

圖2（a）為盒蓋零件，該零件內(nèi)形為圓形結(jié)構(gòu)并帶有四段式的內(nèi)螺紋（與盒蓋底部內(nèi)螺紋一致）；外形實際由外接12邊形拉伸形成，為了控制壁厚均勻，采用圓角對12條棱邊進(jìn)行過渡，這樣設(shè)計不僅可保證旋轉(zhuǎn)盒蓋時有較好的受力面，同時又能起到控制收縮而導(dǎo)致的產(chǎn)品變形，使產(chǎn)品的尺寸能得以保證。盒蓋的側(cè)面有兩處凸耳和吊鉤，可配上不同吊具使產(chǎn)品方便提攜。

圖2 盒體和盒蓋零件

圖2（b）所示為盒體零件，該零件主體也是由12邊形組成，上部為圓形并帶有外螺紋，可與盒蓋或盒體底部的內(nèi)螺紋旋合，產(chǎn)品整體結(jié)構(gòu)兩端大、中間小，不能沿開模方向直接脫模。盒體底部的內(nèi)螺紋為四段式的結(jié)構(gòu)，這四段螺紋實際是由一條螺旋線形成的。之所以采用分開四段螺紋，主要由于如果是整段螺紋就必須采用螺旋抽芯的結(jié)構(gòu)，而采用四段式螺紋可采用內(nèi)縮或斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)得以成型，這樣有利于簡化模具的結(jié)構(gòu)，降低模具的加工難度和制造成本。

二、模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

（一）澆注系統(tǒng)設(shè)計

1.盒蓋澆注系統(tǒng)。因為盒蓋屬于外觀件，在盒蓋的上表面和側(cè)面不允許留有明顯的澆口痕跡，考慮到產(chǎn)品的大小和結(jié)構(gòu)以及PP料的流動性，所以采用三板模點澆口從產(chǎn)品的上表面中心進(jìn)料比較合適。點澆口的特點是澆口痕跡小，可實現(xiàn)自動斷料，有利于模具的全自動生產(chǎn)，提高生產(chǎn)的效率。

2.盒體澆注系統(tǒng)。由于盒蓋底部有內(nèi)螺紋，如果采用點澆口從底部中間進(jìn)料，則內(nèi)螺紋脫模空間就非常局促，難以實現(xiàn)脫模。所以考慮到內(nèi)螺紋的成型和脫模需采用斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)，本設(shè)計盒體的澆注系統(tǒng)就采用從盒體內(nèi)部型芯中心開設(shè)點澆口的方法，從產(chǎn)品的內(nèi)部中心進(jìn)料（見圖3）。采用這種結(jié)構(gòu)優(yōu)點與盒蓋澆注系統(tǒng)一樣，缺點是澆注系統(tǒng)比較長。如果模具價格允許，該結(jié)構(gòu)可改為熱流道單熱嘴進(jìn)料，這樣不僅可實現(xiàn)無澆注系統(tǒng)凝料，而且還可以降低注塑壓力的損失，模架則只需要兩板模就可以，不需要使用三板模，使模具結(jié)構(gòu)更加緊湊[1]。

圖3 點澆口設(shè)計

（二）內(nèi)螺紋斜頂側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

內(nèi)螺紋成型是盒蓋和盒體零件的共同難點，如何不采用螺旋抽芯的結(jié)構(gòu)就可以成型螺紋并實現(xiàn)螺紋的脫模，本設(shè)計采用的是內(nèi)螺紋斜頂側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)。四段內(nèi)螺紋分別采用四根斜頂來實現(xiàn)成型和脫模（見圖4）。由于斜頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)比較大且不規(guī)則，成型螺紋部分還需要火花放電成型，如果采用整體式的結(jié)構(gòu)，加工制造非常的困難。因此成型內(nèi)螺紋的斜頂，設(shè)計成組合式的結(jié)構(gòu)，采用內(nèi)六角螺釘將斜頂桿和斜頂頭部鑲塊進(jìn)行組合，然后用鈹銅將頭部的沉孔進(jìn)行填堵，達(dá)到裝配的最終要求，實踐證明，采用這樣的結(jié)構(gòu)是非常高效的，而且降低了模具制造和裝配的難度，改善了加工的工藝性[2]。該設(shè)計要注意的是斜頂?shù)捻敵鼍嚯x，要保證四根斜頂頂出后不能出現(xiàn)干涉現(xiàn)象，因此需要在推桿固定板上設(shè)置頂出的限位塊，保證斜頂?shù)那跋尬恢谩?/p>

圖4 斜頂結(jié)構(gòu)圖

（三）盒體哈呋模結(jié)構(gòu)設(shè)計

1.哈呋斜滑塊設(shè)計

盒體由于盒身主體部分直徑較上下端直徑小，整體是內(nèi)凹的結(jié)構(gòu)，所以采用哈呋模結(jié)構(gòu)最為合適。使用哈呋模結(jié)構(gòu)還能直接成型盒體端部的外螺紋。設(shè)計后斜導(dǎo)柱哈呋模結(jié)構(gòu)如圖5所示，為了保證兩瓣滑塊在合模時對位精度，滑塊分型面上還設(shè)計了插穿的定位結(jié)構(gòu)；斜滑塊的內(nèi)部還開設(shè)了雙層環(huán)形水路，這樣可以保證塑件冷卻均勻，避免出現(xiàn)變形和內(nèi)應(yīng)力。

圖5 盒體哈呋模結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.外螺紋成型鑲塊結(jié)構(gòu)設(shè)計

因考慮到外螺紋部分的加工難度，所以也是采用鑲塊的方法。如圖6，螺紋部分直接在鑲塊上加工成型，然后再將鑲塊和滑塊進(jìn)行定位和裝配。考慮到外螺紋成型及脫模時摩擦較大，易磨損導(dǎo)致產(chǎn)品缺陷，所以鑲塊熱處理后的硬度比兩個哈呋滑塊的硬度更高，設(shè)計硬度為HRC48-52。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計，不僅便于制造，而且一旦螺紋部位產(chǎn)生缺陷，易于修配和更換。

圖6 裝配后哈呋滑塊

三、結(jié)論

本文介紹的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，采用三板模點澆口進(jìn)料，有利于澆注系統(tǒng)與制品分離，可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)；采用組合式斜頂結(jié)構(gòu)實現(xiàn)內(nèi)螺紋的成型和脫模，使模具制造和裝配變得容易，模具結(jié)構(gòu)更加緊湊；盒體采用哈呋模結(jié)構(gòu)實現(xiàn)外形和外螺紋的成型，能保證產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和功能。該模具投入使用后，塑件質(zhì)量完全達(dá)到技術(shù)要求，能夠滿足市場需求。