膏霜瓶注射模設計

管建軍，陳其發，王 軍

（上海上榮包裝技術有限公司，上海 201416）

0 引 言

隨著經濟的高速發展，化妝護膚品逐漸成為生活中的日常消費品，在充滿競爭的化妝品消費市場，新穎的化妝品包裝是吸引消費者購買的主要原因之一，也是化妝品價值體現的重要形式，即使存在大量廣告其包裝也是有說服力的推銷。在購買化妝品時首先引起消費者注意的是外包裝，因此包裝設計十分重要。膏霜瓶常用于護膚品的包裝，有塑料與玻璃2類，膏霜瓶結構如圖1所示。

1 工藝分析

膏霜瓶表面要求：外表面美觀，成型后內、外壁表面光滑，表面粗糙度值為Ra0.1～0.2 μm，不允許有可見的黑點、澆口痕、縮痕、表面流痕、熔接痕、變形、裂紋和填充不足等缺陷。尺寸要求：外徑為（φ71.5±0.25）mm，內孔為（φ60±0.2）mm。功能要求：塑件與蓋子旋轉順暢，組裝后可以保護容器內物質不受污染。膏霜瓶材料為PETG，其透明性可以讓消費者直觀容器內容物，優良的抗沖擊性、韌性，保證使用過程不易破損，還具有耐強酸、強堿性能，但流動性差、黏度高。模具要求成型塑件的零件表面光亮、流道順暢、排氣設計合理。塑件是透明體，質量為80 g，容量為115 mL，最小壁厚為1.55 mm，最大壁厚為5.9 mm。所有連接處均采用圓角過渡，避免產生應力集中和裂紋。

圖1 塑件結構

2 模具設計

2.1 模具結構分析

塑件為大批量生產、模具使用壽命為100萬次，為了降低生產成本，模具設計1 模4 腔結構，采用平衡布局排列，流動平衡分析如圖2所示。

從圖1可知，塑件口部有螺紋，設計需要滑塊分型。PETG收縮率為1.005，流動性差，為了方便熔體成型，采用針閥式HUSKY 熱流道，不需要人工修剪，定模設計成鑲件結構，利用鑲件間隙加強排氣。定模成型塑件外觀面，在不粘模損傷塑件的前提下拔模斜度設計為1.5°，動模拔模斜度設計為1°。塑件包緊力較大，若使用推板推出可能造成口部翻邊或塑件內部變形。綜上所述，模具分兩段推出，第一階段滑塊與推桿同步推出一定距離；第二階段塑件脫離型芯后由推桿推出，模具結構如圖3所示。

圖2 流動分析

圖3 模具結構

2.2 模具分型

螺紋滑塊在動模分型，塑件在定模成型，同時在定模底部拆分鑲件加強排氣與冷卻，如圖4所示。

圖4 分型面

2.3 成型零件設計

型芯部件分別是滑塊、推塊、動模型芯、水路鑲件，滑塊與推桿斜面配合定位，螺旋的水路鑲件可以充分冷卻塑件，如圖5所示。

圖5 動模成型部件

型腔部分包含：定模型腔板、定模鑲件與熱流道系統。成型鑲件上設計水路可以加強熱流道及塑件底部的熱交換，防止澆口處結晶發白，如圖6所示。

2.4 冷卻系統

注射成型時模具溫度直接影響熔體填充和塑件成型質量，良好的冷卻系統會縮短成型周期、提高生產效率。由于成型的塑件壁較厚，采用熱流道系統調節模具溫度，型腔鑲件水路與定模水路設計成并聯結構，如圖7 所示。按模具排布結構2 個型腔設置1 組水路，定模鑲件與定模共4 組水路，如圖8 所示，可以單獨微調型腔內的溫度。動模型腔采用單獨4 組水路，動模型芯水路如圖9 所示，冷卻水從頂面進入，螺紋口部流出，增強冷卻效果。

圖6 定模成型部件

圖7 冷卻水路

2.5 推出機構

圖8 定模鑲件與定模水路

圖9 動模型芯螺旋水路

推出機構如圖10 所示。動模固定板6 與動模座板7 采用螺釘固定，動模板5 通過限位釘與彈簧連接動模固定板6，動模座板7、定模座板1 固定在注塑機上。開模時，注塑機頂桿帶動動模座板7 向后運動，動模板5 與動模固定板6 之間由于有復位彈簧及螺紋包緊力大于定模板4 與動模板5 之間的摩擦力，定模板4、動模板5 先在PL1處打開，塑件從定模中先脫離。動模板繼續向后運動，當定模板4、動模板5 間距達到拉桿設定的距離后，機械手向下運動并吸住塑件，動模座板7 在注塑機頂桿的作用下繼續向后運動，復位彈簧被強制壓縮，動模板5、動模固定板6 在PL2處開始分型，塑件脫離動模型芯，由于斜導柱安裝在動模固定板6上，驅動滑塊向外運動，螺紋滑塊安裝在滑塊上，螺紋滑塊跟隨滑塊運動，但在動模板5、動模固定板6剛開始分離時，滑塊和推板、推桿共同推出塑件，故推出面積大，受力均勻，塑件口部不會變形，開模一定距離后，螺紋滑塊打開的距離變大，塑件已經松開，推出力變小。塑件脫離動模型芯與螺紋滑塊后，機械手向上運動，并將塑件抓到傳送帶上。此時開始合模，動模固定板6、動模座板7 向前移動，動模板5 在復位彈簧的作用下保持不動，動模板5 和動模固定板6 先合模。動模板5 與動模固定板6 合模后，動模板5、動模固定板6、動模座板7 共同向前移動，定模板4、動模板5 開始合模，直至合模完成，然后高壓鎖模，完成一個注射循環。

圖10 推出機構設計

2.6 排氣系統

成型過程中，模具內的空氣必須排出。PETG材質流動性差，在螺桿中的剪切力大，合理的排氣設計可以避免困氣造成成型塑件出現流痕、熔接痕，降低注射壓力，縮短注射時間、保壓時間和成型周期，消除塑件的內應力，防止產生變形和翹曲，在型腔分型面、定模鑲件與動模型芯均開設排氣槽，如圖11與圖12所示。

圖11 定模鑲件排氣設計

圖12 動模鑲件排氣設計

3 模具調試

3.1 準備工作

根據模具的尺寸和塑件質量，選擇FNX280Ⅲ注塑機，鎖模力為2.8×103kN。根據PETG 材質特性，將其在65 ℃預干燥3～4 h，融化溫度設置在220～240 ℃；為保證模具型芯與塑件冷卻充分，采用20 ℃的冷卻水冷卻，避免塑件表面產生收縮。因塑件外表面為高光鏡面，型腔溫度設置為50 ℃，以保證熔體在型腔內流動。

3.2 初始狀態

將鎖模力預設為70%后安裝并調試模具，采用高壓低速注射，前期先分別以10%、30%、50%、70%的料量注射，檢查各段的熔料填充平衡是否符合要求。

3.3 調試狀態

注射料量比例為90%時，成型塑件近于飽滿狀態，檢查型腔的排氣效果，適量增大保壓壓力，觀察塑件表面收縮情況與塑件分型面的變化，直至成型脫模后塑件表面飽滿不縮水，同時觀察塑件分型面是否有飛邊產生。

3.4 穩定狀態

適當的保壓壓力與穩定的冷卻時間配合可保證塑件成型質量良好，要求設備全自動穩定成型，連續注射數次，觀察模具開閉、導柱進出、滑塊移動、拉桿開合與復位是否順暢。

3.5 試模改善

初次試模發現塑件表面存在熔接痕，因為塑件底部投影面積大，內壁較厚，影響了熔料平衡流動。解決方案為設置排氣槽、降低注射速度、加大熱流道與注塑機噴嘴注射孔的直徑，再次試模后熔接痕消失。

4 結束語

設計膏霜瓶模具時根據膏霜瓶結構特點和材料特性、設計規劃了模具分型、排氣系統、推出機構、冷卻系統。經過生產實踐驗證，模具動作平穩、可靠，解決了PETG 塑件表面熔接痕、銀紋等現象，達到了預期的生產效果，為類似的模具設計提供了參考。