多層圓形套盒產品及注塑模設計工藝詳解

文/李劍鋒

多層圓形套盒產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，其應用范圍較為廣泛，具有較強的實用性（見圖1）。

圖1 圓形套盒產品

一、塑件工藝分析及結構特點

多層圓形套盒產品采用聚丙烯（PP料），其成型性能好，有較好的耐熱性，產品可在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，易產生縮水、變形等缺陷，因此該產品要求壁厚要均勻，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，導致制品無光澤。

圖2（a）為盒蓋零件，該零件內形為圓形結構并帶有四段式的內螺紋（與盒蓋底部內螺紋一致）；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條棱邊進行過渡，這樣設計不僅可保證旋轉盒蓋時有較好的受力面，同時又能起到控制收縮而導致的產品變形，使產品的尺寸能得以保證。盒蓋的側面有兩處凸耳和吊鉤，可配上不同吊具使產品方便提攜。

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螺紋旋合，產品整體結構兩端大、中間小，不能沿開模方向直接脫模。盒體底部的內螺紋為四段式的結構，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構，而采用四段式螺紋可采用內縮或斜頂的結構得以成型，這樣有利于簡化模具的結構，降低模具的加工難度和制造成本。

二、模具結構設計

（一）澆注系統設計

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

2.盒體澆注系統。由于盒蓋底部有內螺紋，如果采用點澆口從底部中間進料，則內螺紋脫模空間就非常局促，難以實現脫模。所以考慮到內螺紋的成型和脫模需采用斜頂的結構，本設計盒體的澆注系統就采用從盒體內部型芯中心開設點澆口的方法，從產品的內部中心進料（見圖3）。采用這種結構優點與盒蓋澆注系統一樣，缺點是澆注系統比較長。如果模具價格允許，該結構可改為熱流道單熱嘴進料，這樣不僅可實現無澆注系統凝料，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，使模具結構更加緊湊[1]。

圖3 點澆口設計

（二）內螺紋斜頂側向分型抽芯機構設計

內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構就可以成型螺紋并實現螺紋的脫模，本設計采用的是內螺紋斜頂側向分型抽芯機構。四段內螺紋分別采用四根斜頂來實現成型和脫模（見圖4）。由于斜頂的結構比較大且不規則，成型螺紋部分還需要火花放電成型，如果采用整體式的結構，加工制造非常的困難。因此成型內螺紋的斜頂，設計成組合式的結構，采用內六角螺釘將斜頂桿和斜頂頭部鑲塊進行組合，然后用鈹銅將頭部的沉孔進行填堵，達到裝配的最終要求，實踐證明，采用這樣的結構是非常高效的，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]。該設計要注意的是斜頂的頂出距離，要保證四根斜頂頂出后不能出現干涉現象，因此需要在推桿固定板上設置頂出的限位塊，保證斜頂的前限位置。

圖4 斜頂結構圖

（三）盒體哈呋模結構設計

1.哈呋斜滑塊設計

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

圖5 盒體哈呋模結構設計

2.外螺紋成型鑲塊結構設計

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，易磨損導致產品缺陷，所以鑲塊熱處理后的硬度比兩個哈呋滑塊的硬度更高，設計硬度為HRC48-52。這種結構設計，不僅便于制造，而且一旦螺紋部位產生缺陷，易于修配和更換。

圖6 裝配后哈呋滑塊

三、結論

本文介紹的模具結構設計合理，采用三板模點澆口進料，有利于澆注系統與制品分離，可實現自動化生產；采用組合式斜頂結構實現內螺紋的成型和脫模，使模具制造和裝配變得容易，模具結構更加緊湊；盒體采用哈呋模結構實現外形和外螺紋的成型，能保證產品的結構和功能。該模具投入使用后，塑件質量完全達到技術要求，能夠滿足市場需求。