多层圆形套盒产品及注塑模设计工艺详解

文/李剑锋

多层圆形套盒产品是由盒盖和盒体两部分组成，其中盒体可以一个旋一个，叠加起来。该产品不仅可用作工具盒，存放螺钉、电子元器件等，也可用来存放食物、微波加热使用等，其应用范围较为广泛，具有较强的实用性（见图1）。

图1 圆形套盒产品

一、塑件工艺分析及结构特点

多层圆形套盒产品采用聚丙烯（PP料），其成型性能好，有较好的耐热性，产品可在100～120℃下长期使用；PP料具有半透明的特性，但成型时收缩率较大，易产生缩水、变形等缺陷，因此该产品要求壁厚要均匀，同时需要模具成型零件表面有较高的表面粗糙度，并且成型时需控制模具的成型温度，避免模温太低，导致制品无光泽。

图2（a）为盒盖零件，该零件内形为圆形结构并带有四段式的内螺纹（与盒盖底部内螺纹一致）；外形实际由外接12边形拉伸形成，为了控制壁厚均匀，采用圆角对12条棱边进行过渡，这样设计不仅可保证旋转盒盖时有较好的受力面，同时又能起到控制收缩而导致的产品变形，使产品的尺寸能得以保证。盒盖的侧面有两处凸耳和吊钩，可配上不同吊具使产品方便提携。

图2 盒体和盒盖零件

图2（b）所示为盒体零件，该零件主体也是由12边形组成，上部为圆形并带有外螺纹，可与盒盖或盒体底部的内螺纹旋合，产品整体结构两端大、中间小，不能沿开模方向直接脱模。盒体底部的内螺纹为四段式的结构，这四段螺纹实际是由一条螺旋线形成的。之所以采用分开四段螺纹，主要由于如果是整段螺纹就必须采用螺旋抽芯的结构，而采用四段式螺纹可采用内缩或斜顶的结构得以成型，这样有利于简化模具的结构，降低模具的加工难度和制造成本。

二、模具结构设计

（一）浇注系统设计

1.盒盖浇注系统。因为盒盖属于外观件，在盒盖的上表面和侧面不允许留有明显的浇口痕迹，考虑到产品的大小和结构以及PP料的流动性，所以采用三板模点浇口从产品的上表面中心进料比较合适。点浇口的特点是浇口痕迹小，可实现自动断料，有利于模具的全自动生产，提高生产的效率。

2.盒体浇注系统。由于盒盖底部有内螺纹，如果采用点浇口从底部中间进料，则内螺纹脱模空间就非常局促，难以实现脱模。所以考虑到内螺纹的成型和脱模需采用斜顶的结构，本设计盒体的浇注系统就采用从盒体内部型芯中心开设点浇口的方法，从产品的内部中心进料（见图3）。采用这种结构优点与盒盖浇注系统一样，缺点是浇注系统比较长。如果模具价格允许，该结构可改为热流道单热嘴进料，这样不仅可实现无浇注系统凝料，而且还可以降低注塑压力的损失，模架则只需要两板模就可以，不需要使用三板模，使模具结构更加紧凑[1]。

图3 点浇口设计

（二）内螺纹斜顶侧向分型抽芯机构设计

内螺纹成型是盒盖和盒体零件的共同难点，如何不采用螺旋抽芯的结构就可以成型螺纹并实现螺纹的脱模，本设计采用的是内螺纹斜顶侧向分型抽芯机构。四段内螺纹分别采用四根斜顶来实现成型和脱模（见图4）。由于斜顶的结构比较大且不规则，成型螺纹部分还需要火花放电成型，如果采用整体式的结构，加工制造非常的困难。因此成型内螺纹的斜顶，设计成组合式的结构，采用内六角螺钉将斜顶杆和斜顶头部镶块进行组合，然后用铍铜将头部的沉孔进行填堵，达到装配的最终要求，实践证明，采用这样的结构是非常高效的，而且降低了模具制造和装配的难度，改善了加工的工艺性[2]。该设计要注意的是斜顶的顶出距离，要保证四根斜顶顶出后不能出现干涉现象，因此需要在推杆固定板上设置顶出的限位块，保证斜顶的前限位置。

图4 斜顶结构图

（三）盒体哈呋模结构设计

1.哈呋斜滑块设计

盒体由于盒身主体部分直径较上下端直径小，整体是内凹的结构，所以采用哈呋模结构最为合适。使用哈呋模结构还能直接成型盒体端部的外螺纹。设计后斜导柱哈呋模结构如图5所示，为了保证两瓣滑块在合模时对位精度，滑块分型面上还设计了插穿的定位结构；斜滑块的内部还开设了双层环形水路，这样可以保证塑件冷却均匀，避免出现变形和内应力。

图5 盒体哈呋模结构设计

2.外螺纹成型镶块结构设计

因考虑到外螺纹部分的加工难度，所以也是采用镶块的方法。如图6，螺纹部分直接在镶块上加工成型，然后再将镶块和滑块进行定位和装配。考虑到外螺纹成型及脱模时摩擦较大，易磨损导致产品缺陷，所以镶块热处理后的硬度比两个哈呋滑块的硬度更高，设计硬度为HRC48-52。这种结构设计，不仅便于制造，而且一旦螺纹部位产生缺陷，易于修配和更换。

图6 装配后哈呋滑块

三、结论

本文介绍的模具结构设计合理，采用三板模点浇口进料，有利于浇注系统与制品分离，可实现自动化生产；采用组合式斜顶结构实现内螺纹的成型和脱模，使模具制造和装配变得容易，模具结构更加紧凑；盒体采用哈呋模结构实现外形和外螺纹的成型，能保证产品的结构和功能。该模具投入使用后，塑件质量完全达到技术要求，能够满足市场需求。