膏霜瓶注射模設(shè)計(jì)

管建軍，陳其發(fā)，王 軍

（上海上榮包裝技術(shù)有限公司，上海 201416）

0 引 言

隨著經(jīng)濟(jì)的高速發(fā)展，化妝護(hù)膚品逐漸成為生活中的日常消費(fèi)品，在充滿競爭的化妝品消費(fèi)市場，新穎的化妝品包裝是吸引消費(fèi)者購買的主要原因之一，也是化妝品價(jià)值體現(xiàn)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(shí)首先引起消費(fèi)者注意的是外包裝，因此包裝設(shè)計(jì)十分重要。膏霜瓶常用于護(hù)膚品的包裝，有塑料與玻璃2類，膏霜瓶結(jié)構(gòu)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(nèi)、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(diǎn)、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(nèi)孔為（φ60±0.2）mm。功能要求：塑件與蓋子旋轉(zhuǎn)順暢，組裝后可以保護(hù)容器內(nèi)物質(zhì)不受污染。膏霜瓶材料為PETG，其透明性可以讓消費(fèi)者直觀容器內(nèi)容物，優(yōu)良的抗沖擊性、韌性，保證使用過程不易破損，還具有耐強(qiáng)酸、強(qiáng)堿性能，但流動(dòng)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(shè)計(jì)合理。塑件是透明體，質(zhì)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(chǎn)生應(yīng)力集中和裂紋。

圖1 塑件結(jié)構(gòu)

2 模具設(shè)計(jì)

2.1 模具結(jié)構(gòu)分析

塑件為大批量生產(chǎn)、模具使用壽命為100萬次，為了降低生產(chǎn)成本，模具設(shè)計(jì)1 模4 腔結(jié)構(gòu)，采用平衡布局排列，流動(dòng)平衡分析如圖2所示。

從圖1可知，塑件口部有螺紋，設(shè)計(jì)需要滑塊分型。PETG收縮率為1.005，流動(dòng)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(shè)計(jì)成鑲件結(jié)構(gòu)，利用鑲件間隙加強(qiáng)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(shè)計(jì)為1.5°，動(dòng)模拔模斜度設(shè)計(jì)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(nèi)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(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖2 流動(dòng)分析

圖3 模具結(jié)構(gòu)

2.2 模具分型

螺紋滑塊在動(dòng)模分型，塑件在定模成型，同時(shí)在定模底部拆分鑲件加強(qiáng)排氣與冷卻，如圖4所示。

圖4 分型面

2.3 成型零件設(shè)計(jì)

型芯部件分別是滑塊、推塊、動(dòng)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(dòng)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(tǒng)。成型鑲件上設(shè)計(jì)水路可以加強(qiáng)熱流道及塑件底部的熱交換，防止?jié)部谔幗Y(jié)晶發(fā)白，如圖6所示。

2.4 冷卻系統(tǒng)

注射成型時(shí)模具溫度直接影響熔體填充和塑件成型質(zhì)量，良好的冷卻系統(tǒng)會(huì)縮短成型周期、提高生產(chǎn)效率。由于成型的塑件壁較厚，采用熱流道系統(tǒng)調(diào)節(jié)模具溫度，型腔鑲件水路與定模水路設(shè)計(jì)成并聯(lián)結(jié)構(gòu)，如圖7 所示。按模具排布結(jié)構(gòu)2 個(gè)型腔設(shè)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(dú)微調(diào)型腔內(nèi)的溫度。動(dòng)模型腔采用單獨(dú)4 組水路，動(dòng)模型芯水路如圖9 所示，冷卻水從頂面進(jìn)入，螺紋口部流出，增強(qiáng)冷卻效果。

圖6 定模成型部件

圖7 冷卻水路

2.5 推出機(jī)構(gòu)

圖8 定模鑲件與定模水路

圖9 動(dòng)模型芯螺旋水路

推出機(jī)構(gòu)如圖10 所示。動(dòng)模固定板6 與動(dòng)模座板7 采用螺釘固定，動(dòng)模板5 通過限位釘與彈簧連接動(dòng)模固定板6，動(dòng)模座板7、定模座板1 固定在注塑機(jī)上。開模時(shí)，注塑機(jī)頂桿帶動(dòng)動(dòng)模座板7 向后運(yùn)動(dòng)，動(dòng)模板5 與動(dòng)模固定板6 之間由于有復(fù)位彈簧及螺紋包緊力大于定模板4 與動(dòng)模板5 之間的摩擦力，定模板4、動(dòng)模板5 先在PL1處打開，塑件從定模中先脫離。動(dòng)模板繼續(xù)向后運(yùn)動(dòng)，當(dāng)定模板4、動(dòng)模板5 間距達(dá)到拉桿設(shè)定的距離后，機(jī)械手向下運(yùn)動(dòng)并吸住塑件，動(dòng)模座板7 在注塑機(jī)頂桿的作用下繼續(xù)向后運(yùn)動(dòng)，復(fù)位彈簧被強(qiáng)制壓縮，動(dòng)模板5、動(dòng)模固定板6 在PL2處開始分型，塑件脫離動(dòng)模型芯，由于斜導(dǎo)柱安裝在動(dòng)模固定板6上，驅(qū)動(dòng)滑塊向外運(yùn)動(dòng)，螺紋滑塊安裝在滑塊上，螺紋滑塊跟隨滑塊運(yùn)動(dòng)，但在動(dòng)模板5、動(dòng)模固定板6剛開始分離時(shí)，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(huì)變形，開模一定距離后，螺紋滑塊打開的距離變大，塑件已經(jīng)松開，推出力變小。塑件脫離動(dòng)模型芯與螺紋滑塊后，機(jī)械手向上運(yùn)動(dòng)，并將塑件抓到傳送帶上。此時(shí)開始合模，動(dòng)模固定板6、動(dòng)模座板7 向前移動(dòng)，動(dòng)模板5 在復(fù)位彈簧的作用下保持不動(dòng)，動(dòng)模板5 和動(dòng)模固定板6 先合模。動(dòng)模板5 與動(dòng)模固定板6 合模后，動(dòng)模板5、動(dòng)模固定板6、動(dòng)模座板7 共同向前移動(dòng)，定模板4、動(dòng)模板5 開始合模，直至合模完成，然后高壓鎖模，完成一個(gè)注射循環(huán)。

圖10 推出機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.6 排氣系統(tǒng)

成型過程中，模具內(nèi)的空氣必須排出。PETG材質(zhì)流動(dòng)性差，在螺桿中的剪切力大，合理的排氣設(shè)計(jì)可以避免困氣造成成型塑件出現(xiàn)流痕、熔接痕，降低注射壓力，縮短注射時(shí)間、保壓時(shí)間和成型周期，消除塑件的內(nèi)應(yīng)力，防止產(chǎn)生變形和翹曲，在型腔分型面、定模鑲件與動(dòng)模型芯均開設(shè)排氣槽，如圖11與圖12所示。

圖11 定模鑲件排氣設(shè)計(jì)

圖12 動(dòng)模鑲件排氣設(shè)計(jì)

3 模具調(diào)試

3.1 準(zhǔn)備工作

根據(jù)模具的尺寸和塑件質(zhì)量，選擇FNX280Ⅲ注塑機(jī)，鎖模力為2.8×103kN。根據(jù)PETG 材質(zhì)特性，將其在65 ℃預(yù)干燥3～4 h，融化溫度設(shè)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(chǎn)生收縮。因塑件外表面為高光鏡面，型腔溫度設(shè)置為50 ℃，以保證熔體在型腔內(nèi)流動(dòng)。

3.2 初始狀態(tài)

將鎖模力預(yù)設(shè)為70%后安裝并調(diào)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(diào)試狀態(tài)

注射料量比例為90%時(shí)，成型塑件近于飽滿狀態(tài)，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(shí)觀察塑件分型面是否有飛邊產(chǎn)生。

3.4 穩(wěn)定狀態(tài)

適當(dāng)?shù)谋簤毫εc穩(wěn)定的冷卻時(shí)間配合可保證塑件成型質(zhì)量良好，要求設(shè)備全自動(dòng)穩(wěn)定成型，連續(xù)注射數(shù)次，觀察模具開閉、導(dǎo)柱進(jìn)出、滑塊移動(dòng)、拉桿開合與復(fù)位是否順暢。

3.5 試模改善

初次試模發(fā)現(xiàn)塑件表面存在熔接痕，因?yàn)樗芗撞客队懊娣e大，內(nèi)壁較厚，影響了熔料平衡流動(dòng)。解決方案為設(shè)置排氣槽、降低注射速度、加大熱流道與注塑機(jī)噴嘴注射孔的直徑，再次試模后熔接痕消失。

4 結(jié)束語

設(shè)計(jì)膏霜瓶模具時(shí)根據(jù)膏霜瓶結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和材料特性、設(shè)計(jì)規(guī)劃了模具分型、排氣系統(tǒng)、推出機(jī)構(gòu)、冷卻系統(tǒng)。經(jīng)過生產(chǎn)實(shí)踐驗(yàn)證，模具動(dòng)作平穩(wěn)、可靠，解決了PETG 塑件表面熔接痕、銀紋等現(xiàn)象，達(dá)到了預(yù)期的生產(chǎn)效果，為類似的模具設(shè)計(jì)提供了參考。