滑塊刀片雙色注射模設(shè)計和應用

陳義龍，于正云，蘇金玲，劉江輝

（群達模具（深圳）有限公司，廣東深圳 518116）

1 引言

針對雙色塑件，除了少部分的兩種硬膠雙色外，絕大數(shù)雙色塑件是由硬膠部分和軟膠部分組成，硬膠部分一般用PP、ABS、PC等材料，這類硬膠材料的強度和硬度較好，在塑件裝配時，能滿足塑件本身的強度和使用要求，但是對于接觸件，手感和質(zhì)感相對較差；軟膠部分一般材料是TPU、TPE，這類軟膠材料的特點是，材料強度和硬度低，但是材料較軟，手感的柔軟度非常的好，由此雙色模具在汽車外飾件得到廣泛的應用，同時也得到客戶的高度認可。

2 塑件特點

通過圖1塑件的外形尺寸測量可以看到，塑件的長度994.5313mm，硬膠塑件的材料為PP+30%GF，軟膠塑件的材料為TPU，且硬膠的塑件結(jié)構(gòu)相對復雜，如果設(shè)計旋轉(zhuǎn)雙色注射成型，注塑機選用的機臺會很大，模具重量以噸計算，一般的旋轉(zhuǎn)雙色注塑機不能滿足生產(chǎn)，如果設(shè)計包膠或者平移雙色，那么需要設(shè)計兩副尺寸大小相同的模具，這樣模具成本會大大增加，且不利于自動化和高效率的生產(chǎn)，如果設(shè)計滑塊刀片雙色注射模，使得注塑機的選用和塑件高效率生產(chǎn)以及實現(xiàn)自動化生產(chǎn)成為可能，但是對模具設(shè)計思路，模具結(jié)構(gòu)的復雜程度以及模具加工，工藝和工裝的要求較高，設(shè)計作為模具生產(chǎn)的前端，只有有了完善的設(shè)計，才能使模具實現(xiàn)成為可能，因此，該模具在設(shè)計方面需要較大的突破。

圖1 塑件最大外形尺寸

3 模具整體結(jié)構(gòu)

滑塊刀片模具的一大特點是模具尺寸可以在實現(xiàn)雙色成型的同時，使模具最小化，這個特點在汽車大尺寸塑件上有特別明顯的優(yōu)勢，其一是可以選擇普通注塑機，而非專用的雙色注塑機，其二是提高生產(chǎn)效率，實現(xiàn)自動化。

如圖2所示，模具沒有復雜的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)，在緊湊的尺寸里實現(xiàn)軟硬膠1+1的出模，從模具的整體來說，該模具結(jié)構(gòu)緊湊，實現(xiàn)客戶要求1,200t普通注塑機的生產(chǎn)需求。

圖2 模具結(jié)構(gòu)簡圖

4 澆注系統(tǒng)

滑塊刀片雙色注射成型是在同一個型腔里面完成兩種材料的注射成型，因此刀片雙色模具和旋轉(zhuǎn)雙色模具一樣，有兩套澆注系統(tǒng)，如圖3、圖4所示。

圖3所示熱流道澆注系統(tǒng)是填充硬膠的，此流道系統(tǒng)的唧嘴一般設(shè)計在模具的面板上，與注塑機的主炮筒配合。而圖4所示熱流道系統(tǒng)填充軟膠部分，唧嘴設(shè)計在定模部分的非操作側(cè)，而軟膠的澆注系統(tǒng)一般不是注塑機原配的，是為了使普通注塑機實現(xiàn)雙色成型在根據(jù)實際需求另配的，具有可移動性，這也是滑塊刀片雙色注射成型降低成本和提高效率的一大特點。

圖3 硬膠熱流道系統(tǒng)

圖4 軟膠熱流道系統(tǒng)

5 塑件注射成型系統(tǒng)

注射模成型系統(tǒng)主要是指與塑件膠位面相接觸的零件或機構(gòu)，一般有型芯部分，型腔部分，鑲件部分，滑塊部分和斜頂部分等，這些部分是模具的核心零件，直接關(guān)系到塑件的外觀，形狀和結(jié)構(gòu)質(zhì)量，因此在模具設(shè)計時，這部分會單獨設(shè)計塊，使用較好的鋼料，甚至需要進行氮化和熱處理工藝，使得成型零件到達模具生產(chǎn)要求的強度和使用壽命。

圖5a所示為型腔部分，此結(jié)構(gòu)直接與塑件的外觀面接觸，在試模和生產(chǎn)中，直接體現(xiàn)塑件的外觀，圖5b為型芯部分，這部分主要成型塑件非外觀面部分，因此塑件的骨位以及模具的頂出機構(gòu)等都設(shè)計在型芯部分，塑件外觀面的確定直接關(guān)系到型腔的選擇，這也是直接關(guān)系到客戶對塑件的要求，圖5c為滑塊機構(gòu)，滑塊機構(gòu)主要解決在側(cè)面不能直接脫模的倒扣結(jié)構(gòu)，但是在此模具設(shè)計中，滑塊不僅要完成側(cè)面的倒扣出模，還要在滑塊里面設(shè)計刀片，通過刀片結(jié)構(gòu)實現(xiàn)雙色成型，如圖5d所示。

圖5 塑件成型系統(tǒng)

6 冷卻系統(tǒng)

冷卻系統(tǒng)式模具結(jié)構(gòu)中非常重要的一個組成部分，它直接關(guān)系到塑件的成型周期，塑件外觀和塑件精度，在刀片模具設(shè)計中，這也是設(shè)計難點，因為刀片結(jié)構(gòu)已經(jīng)占據(jù)了模具較大的空間，且滑塊因為要鑲裝刀片結(jié)構(gòu)，使得滑塊設(shè)計運水的空間變小了，如果不設(shè)計運水，或者設(shè)計的運水不充分，導致運水冷卻不均勻，將直接影響塑件的生產(chǎn)效率和塑件的質(zhì)量。

圖6所示為冷卻系統(tǒng)，塑件各個方向的運水在理論分布上比較均勻，沒有明顯的膠位面遠離運水，冷卻系統(tǒng)能均勻冷卻模具，且運水的走向為橫向，運水的排布方向有利于注射時通過運水調(diào)整運水的溫度差而優(yōu)化塑件的變形，從而增加了塑件的注射成型窗口。

圖6 冷卻系統(tǒng)

7 模具排氣系統(tǒng)

模具的排氣系統(tǒng)主要是為了解決塑件困氣的問題，由于塑件在注射成型時，為了避免披鋒的產(chǎn)生，在模具分型面的設(shè)計上和實際的鉗工裝配上，動定模是貼合的，如果沒有排氣，塑件填充時，型腔的困氣會集中到填充末端，導致缺膠甚至燒焦，也會使得結(jié)合位置的熔接線更加明顯，因此模具設(shè)計中的排氣設(shè)計非常的重要，如圖7所示，模具型腔部分均勻的設(shè)計了排氣，使得填充過程中，型腔氣體沿著排氣位置排氣。

圖7 排氣系統(tǒng)

8 頂出系統(tǒng)

模具頂出系統(tǒng)是保證模具注射成型后，能順利脫離模具，且不拉傷，不頂高，不頂白，不頂斷等，在滑塊刀片模具設(shè)計中，也有非常需要注意的地方，特別是軟膠部分的頂出，在該模具的設(shè)計中，經(jīng)過多方詳細的評審和檢查，以及客戶對軟膠件不允許存在頂桿印的要求，只在硬膠位置設(shè)計頂桿和頂塊，軟膠因為其自身較軟的特性，可以跟著硬膠一起頂出，塑件頂桿的排位如圖8所示。

圖8 頂出系統(tǒng)

9 模具開合模效果和滑塊動作

圖9所示為開模狀態(tài)，刀片雙色通過滑塊刀片的位置運動，在塑件一個成型周期內(nèi)，同時完成軟膠和硬膠的注射成型，在注塑機的選擇上，本注塑機比旋轉(zhuǎn)雙色注塑機選擇的要小，在模具加工成本和制模周期上，比平移雙色和包膠雙色更有優(yōu)勢，而且可以實現(xiàn)自動化生產(chǎn)，因此刀片雙色注射模在汽車大型塑件模具的設(shè)計和開發(fā)上，有了越來越突出的優(yōu)勢。

圖9 定、動模具開模狀態(tài)

圖10所示為滑塊在軟硬膠不同注射成型階段的運動過程，圖10a顯示塑件滑塊部分各個零件的名稱以及滑塊部分截面的結(jié)構(gòu)簡圖。

圖10 刀片滑塊運動過程

第一次硬膠成型：圖10b所示，刀片滑塊位置向前，與定模型腔接觸封膠，此時硬膠通過熱流道實現(xiàn)第一次注射成型，使得硬膠按照設(shè)計的形狀和尺寸完成成型。

第二次軟膠成型：當硬膠成型階段完成后，滑塊刀片在油缸的控制下，刀片滑塊往后運動，如圖10c所示，由于滑塊刀片往后移動，使得硬膠的截面與軟膠的型腔相接觸，此時軟膠的熔膠通過熱流道系統(tǒng)進入型腔，完成軟膠的成型。

10 總結(jié)

滑塊刀片雙色注射模不僅使得復雜的雙色塑件實現(xiàn)出模，還使得塑件品質(zhì)等方面得到提升，其特點是：①模具尺寸最小化，控制了注塑機和模具制造成本；②生產(chǎn)高效化，軟硬膠塑件在同一副模具同一個周期一次性成型，生產(chǎn)周期短，效率高；③塑件高品質(zhì)化，由于塑件在模具上一次成型，通過刀片的位置移動實現(xiàn)兩種材料的成型，結(jié)合位置的粘合程度和外觀品質(zhì)較好。由此，滑塊刀片雙色注射模在實際的應用中也越來越廣泛。