程國(guó)飛，魏文強(qiáng)*，劉 武，丁立剛，沈 陽(yáng)

（1.中山火炬職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 中山528436；2.中山市唯一精密智能裝備有限公司，廣東 中山528436）

多色一次注射成型制品因外觀好、精度高和強(qiáng)度大，在汽車行業(yè)中得到越來(lái)越廣泛地應(yīng)用。而澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是否合理，直接影響到多色成型制品的外觀、尺寸精度、物理力學(xué)性能等，因此其重要性不言而喻[1]。

1 模型建立

1.1 三維模型

圖1所示為某款汽車三色尾燈面罩三維模型，其外形尺寸為370mm×223mm×189mm，制品壁厚均勻，約2.5mm。紅白兩色部分都是透光的，其表面質(zhì)量要求較高；黑色不透明部分主要起裝飾和組裝作用。依據(jù)塑件的使用性能[2-3]，材料選擇了流動(dòng)性、透光性較好的三菱麗陽(yáng)PMMATF9，其成型工藝參數(shù)為模具溫度60℃、熔體溫度250℃[4-5]。

圖1 三維模型

1.2 網(wǎng)格模型

用CAD軟件構(gòu)造三維模型（圖1），然后將各色的三維模型以stp格式分別導(dǎo)出，經(jīng)CADdoctor去除細(xì)小的圓角和倒角等特征，然后導(dǎo)入Moldflow進(jìn)行網(wǎng)格劃分和修復(fù)，得到的網(wǎng)格模型如圖2所示[6]。

圖2 網(wǎng)格模型

2 注射成型工序選擇

2.1 澆口位置選擇

黑色部分和紅色部分因產(chǎn)品較大，熔體流程較長(zhǎng)，為了防止充填不足，考慮選擇1或2個(gè)澆口方案中選取。使用Moldflow進(jìn)行澆口位置分析，并根據(jù)分析得到的最佳澆口（如圖3）進(jìn)行“充填+保壓+翹曲”分析。

圖3 澆口最佳進(jìn)澆位置

如圖4a所示，黑色部分采用1點(diǎn)進(jìn)澆最大注射壓力為91.10MPa，而采用2點(diǎn)進(jìn)澆最大注射壓力為52.48MPa，考慮還有流道和澆口等的壓力損失，故采用2點(diǎn)進(jìn)澆為最佳；如圖4b所示，紅色部分采用1點(diǎn)進(jìn)澆時(shí)充填平衡，無(wú)明顯熔接線，若采用2點(diǎn)進(jìn)澆時(shí)，在產(chǎn)品中間部位會(huì)有一條明顯熔接線，嚴(yán)重影響其外觀質(zhì)量，故采用1點(diǎn)進(jìn)澆為最佳。

圖4 分析結(jié)果對(duì)比

2.2 注射成型工序選擇

如圖5所示，黑色部分Z向變形量為：-1.156～1.480mm，紅色部分Z向變形量為：-0.6035～1.127mm，白色部分Z向變形量為：-0.2530～0.2752mm，其中黑色部分變形最大，白色部分變形最小。為防止三色尾燈燈罩產(chǎn)生較大變形，影響裝配，同時(shí)為減小模具的復(fù)雜程度和節(jié)約成本考慮，確定變形最大的黑色部分作為第一注射，紅色部分為最后注射。

圖5 Z向翹曲變形圖

3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

3.1 模具排位

三色尾燈面罩左右兩側(cè)為鏡像結(jié)構(gòu)，為了減少模具成本，模具選用一模出一對(duì)。模具排位如圖6所示，其工作過(guò)程為：（1）合模，黑色部分注射完成后留在后模[7-8]；（2）開(kāi)模，后模旋轉(zhuǎn)120°；（3）合模，在黑色部分上注射白色部分，繼續(xù)一起留在后模；（4）開(kāi)模，后模繼續(xù)旋轉(zhuǎn)120°；（5）合模，最后注射紅色部分；（6）開(kāi)模，頂出整個(gè)塑件，后模繼續(xù)旋轉(zhuǎn)120°，回到初始位置。

圖6 模具排位圖

3.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

多色模具的澆注系統(tǒng)是相互獨(dú)立的，第一色注射成型后，其澆注系統(tǒng)必須與成型材料進(jìn)行分離，方便第二色注射。本產(chǎn)品采用動(dòng)模旋轉(zhuǎn)式三色模具，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，考慮到本產(chǎn)品透明件結(jié)合面處的外觀質(zhì)量，故選用針閥式熱流道系統(tǒng)。

根據(jù)圖3澆口位置并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)等微調(diào)其位置，結(jié)合產(chǎn)品壁厚、體積等計(jì)算出澆口、流道等尺寸，并根據(jù)Moldflow“填充”分析結(jié)果不斷對(duì)澆注系統(tǒng)進(jìn)行微調(diào)，確保塑料熔體在充模過(guò)程中保持充填平衡，優(yōu)化后的澆注系統(tǒng)如圖7和圖8所示，其尺寸如表1所示。由充填時(shí)間圖9可知，該模具的注射填充過(guò)程平穩(wěn)，流動(dòng)狀態(tài)良好。

圖7 澆注系統(tǒng)網(wǎng)格模型

圖8 澆注系統(tǒng)三維模型

表1 澆注系統(tǒng)尺寸

圖9 充填時(shí)間