INSERT MOLDING 模具開發(fā)注意事項

廣州城建職業(yè)學院 傅潔瓊 戴護民

富士康科技集團 丘斯波

INSERT MOLDING模具中嵌件一般是沖壓件，或者是螺紋嵌件，在注射合模前，它們必須在模具中保持一固定位置，而后在注射沖模完成后，最終與塑膠部分牢固的結合在一起，是非機械的連接。此類產(chǎn)品的一般在產(chǎn)品開發(fā)中作為結構件出現(xiàn)，產(chǎn)品的強度要求較高，因此在選擇塑膠材料上多選用含玻纖（GF）的料，一般有PC+GF，PA+GF，其中GF的含量一般在10%～50%。

玻纖是用玻璃制成的纖維，玻纖是標準的彈性體，伸長變形與應力成正比，直到斷裂之前也沒有屈服點，一旦去除應力，形變可完全恢復，從而具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。同時其在300度下強度保持不變，致使玻纖的增強塑料的拉伸強度提高2倍以上，其成型制品的強度與剛度都有所提高。另外含玻纖的增強塑料具有較低的熱傳導性能和熱變形溫度，易于熔體在模腔內的充填，能在較高的溫度下開模取出制品，因而縮短了模塑周期。

由于INSERT MOLDING產(chǎn)品結構的復雜性及材料的特殊性，決定了其產(chǎn)品設計及模具設計需要注意的細節(jié)。產(chǎn)品設計方面：肉厚平均1.5mm，才能滿足充填的流動特性和成型工藝要求，嵌件與塑件的結合才牢固。脫模斜度比一般的塑件要大，因為產(chǎn)品的表面粗糙度差，脫模時摩擦力大。模具設計方面：1）成品縮水率，由于產(chǎn)品的嵌件部分無收縮，所以要根據(jù)產(chǎn)品中嵌件的區(qū)域來放分段放縮水及不等方向放縮水來實現(xiàn)產(chǎn)品的尺寸要求。有以下幾種情況：塑件部分很少，絕大部分是嵌件的產(chǎn)品不放縮水率；塑件部分占少數(shù)，大面積都是嵌件部分不放縮水，反之部分按產(chǎn)品結構情況在XYZ三個方向放不等量縮水。由于是分段放縮水率，因此分段后的整合技巧對模具設計人員就提出了相當高的設計經(jīng)驗和水平。

INSERT MOLDING的定位一般在模具上設置定位凸臺，且需要對嵌件的X和Y方向進行精確定位。嵌件定位孔最好為平面孔，盡可能避免為折彎面或拉伸面（此類面的精度較差且變形量過大），定位凸臺和嵌件配合高度為1.5-2倍的嵌件的厚度，頭部盡可能大錐度以便于嵌件的放置，定位凸臺高度最小3mm，以便于嵌件的放置。對于嵌件中有懸臂梁結構的伸長結構，模具除了作主定位外，需要做輔助定位。輔助定位凸臺只是導正嵌件放置過程中的變形防止壓模，其凸臺側邊可做0.1～0.2mm的淘料。模具結構有用嵌件進行封膠的盡可能做成靠破避免做成插破，尤其是細長結構，防止壓模。

嵌件在模具中的定位后還需要固定，因為嵌件在模具閉合過程中因為晃動可能造成掉落而造成壓模。INSERT MOLDING一般采用吸盤吸附嵌件，吸盤吸附嵌件的位置盡可能為平面，避免折彎面和拉伸面。INSERT MOLDING產(chǎn)品如果定位凸臺是對稱但結構不是對稱的，還特別注意要在放置嵌件時候放反而壓模，因此需要增加防呆凸臺結構，防呆凸臺一定要比定位凸臺高。

INSERT MOLDING成型工藝條件模溫在65-120度，料溫在260-320度的范圍內。當然不同的原料配比有不同的溫度范圍，材料的料溫都是一個區(qū)間溫度，供應商會提供其上下限溫度。上限溫度表示材料開始碳化分解的溫度，下限溫度表示材料開始流動的溫度，成型中若溫度低于下限，則材料的流動性不足，成型螺桿塑化不足易造成螺桿斷裂和產(chǎn)品無法正常充填；材料溫度高于上限粘度下降，易碳化并產(chǎn)生瓦斯氣體，腐蝕模仁及成型機螺桿，且產(chǎn)品易脆化，難以通過相關的機械性能測試。而模具的溫度需要根據(jù)產(chǎn)品的結構和模具的結構在材料的溫度范圍內進行調試，尋找一個最佳的溫度。

INSERT MOLDING產(chǎn)品常出現(xiàn)的問題主要有以下幾個，也是工程人員解決此類模具的難點所在。

1）溢膠：常出現(xiàn)在用嵌件的R角進行封膠的部位。因為嵌件折彎后R角的精度達不到圖紙理論尺寸，因此與塑模配合時會留下間隙造成塑膠溢出。若嵌件的材料越厚，硬度越硬，沖壓后彈性形變越大，溢膠越明顯。所以盡可能避免用R角進行封膠，或者建議客戶盡量把R角做大，減少溢膠的危險。若R角的精度無法再進一步提高，則需要鉗工按實際的R角對模具進行合配。

2）INSERT MOLDING的結合力：因為INSERT MOLDING產(chǎn)品是嵌件和塑件靠結構結合在一起的，因此產(chǎn)品會出現(xiàn)結合力不足的的現(xiàn)象。結合力不足，將會出現(xiàn)各種外觀和性能的缺陷，從而影響產(chǎn)品的使用。對于此種問題，可以通過修改增加塑件和嵌件的結合面積或者結合方式進行改善。由于改變嵌件的結構需要變更沖模的結構，動作幅度大存在一定的風險。因此可考慮用其它方式變更個邊的嵌件的結構做測試用，確認能夠解決問題了再對沖模進行改進。

3）INSERT MOLDING產(chǎn)品最難以解決的問題就是其變形問題。產(chǎn)品中因為嵌件不會收縮，而塑膠部分在充填過程中遇到嵌件就會變冷，使得保壓無法正常的進行，冷卻收縮后易引起變形。變形問題的解決難度較大，并且需要多次從不同的方面進行嘗試。一般可以從以下幾個方面進行解決：首先考慮是否是塑件和嵌件的結合力不夠而造成的收縮變形，其次看能否在模具上改善水路的排布以排除冷卻不均造成的收縮變形，另外可以采用換料的方式進行取樣驗證變形或者改變澆口的位置和數(shù)量。前面兩種方式只是從模具方面進行變更改善，后面兩種方法是從根本上進行嘗試，一般效果比較顯著，但是實驗的成本也較高。因此對于此類問題的解決可以先從小處著手，再做大的變更，以節(jié)約成本和時間。

INSERT MOLDING模具的開發(fā)是一項艱巨的任務，因材料，模具結構及成型工藝的不同往往會有許多新問題的出現(xiàn)。工程人員應該仔細分析進行，找出問題的關鍵，力求縮短解決問題的時間。

[1]王文廣,雁主編.料配方設計——第二版[M].化學工業(yè)出版社,2004．

[2]劉彥國主編.料成型工藝與模具設計[M].人民郵電出版社,2009．

[3]洪慎章主編.用注塑成型及模具設計[M].機械工業(yè)出版社,2006．