陳義龍,于正云,蘇金玲,劉江輝
(群達(dá)模具(深圳)有限公司,廣東深圳 518116)
針對(duì)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(qiáng)度和硬度較好,在塑件裝配時(shí),能滿足塑件本身的強(qiáng)度和使用要求,但是對(duì)于接觸件,手感和質(zhì)感相對(duì)較差;軟膠部分一般材料是TPU、TPE,這類軟膠材料的特點(diǎn)是,材料強(qiáng)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(yīng)用,同時(shí)也得到客戶的高度認(rèn)可。
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(duì)復(fù)雜,如果設(shè)計(jì)旋轉(zhuǎn)雙色注射成型,注塑機(jī)選用的機(jī)臺(tái)會(huì)很大,模具重量以噸計(jì)算,一般的旋轉(zhuǎn)雙色注塑機(jī)不能滿足生產(chǎn),如果設(shè)計(jì)包膠或者平移雙色,那么需要設(shè)計(jì)兩副尺寸大小相同的模具,這樣模具成本會(huì)大大增加,且不利于自動(dòng)化和高效率的生產(chǎn),如果設(shè)計(jì)滑塊刀片雙色注射模,使得注塑機(jī)的選用和塑件高效率生產(chǎn)以及實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)成為可能,但是對(duì)模具設(shè)計(jì)思路,模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度以及模具加工,工藝和工裝的要求較高,設(shè)計(jì)作為模具生產(chǎn)的前端,只有有了完善的設(shè)計(jì),才能使模具實(shí)現(xiàn)成為可能,因此,該模具在設(shè)計(jì)方面需要較大的突破。
圖1 塑件最大外形尺寸
滑塊刀片模具的一大特點(diǎn)是模具尺寸可以在實(shí)現(xiàn)雙色成型的同時(shí),使模具最小化,這個(gè)特點(diǎn)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(jī),而非專用的雙色注塑機(jī),其二是提高生產(chǎn)效率,實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化。
如圖2所示,模具沒有復(fù)雜的旋轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu),在緊湊的尺寸里實(shí)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(shí)現(xiàn)客戶要求1,200t普通注塑機(jī)的生產(chǎn)需求。
圖2 模具結(jié)構(gòu)簡圖
滑塊刀片雙色注射成型是在同一個(gè)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(jì)在模具的面板上,與注塑機(jī)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(jì)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(jī)原配的,是為了使普通注塑機(jī)實(shí)現(xiàn)雙色成型在根據(jù)實(shí)際需求另配的,具有可移動(dòng)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(diǎn)。
圖3 硬膠熱流道系統(tǒng)
圖4 軟膠熱流道系統(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(jī)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(jì)時(shí),這部分會(huì)單獨(dú)設(shè)計(jì)塊,使用較好的鋼料,甚至需要進(jìn)行氮化和熱處理工藝,使得成型零件到達(dá)模具生產(chǎn)要求的強(qiáng)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(jī)構(gòu)等都設(shè)計(jì)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(duì)塑件的要求,圖5c為滑塊機(jī)構(gòu),滑塊機(jī)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(jì)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(jì)刀片,通過刀片結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)雙色成型,如圖5d所示。
圖5 塑件成型系統(tǒng)
冷卻系統(tǒng)式模具結(jié)構(gòu)中非常重要的一個(gè)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(jì)中,這也是設(shè)計(jì)難點(diǎn),因?yàn)榈镀Y(jié)構(gòu)已經(jīng)占據(jù)了模具較大的空間,且滑塊因?yàn)橐傃b刀片結(jié)構(gòu),使得滑塊設(shè)計(jì)運(yùn)水的空間變小了,如果不設(shè)計(jì)運(yùn)水,或者設(shè)計(jì)的運(yùn)水不充分,導(dǎo)致運(yùn)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(gè)方向的運(yùn)水在理論分布上比較均勻,沒有明顯的膠位面遠(yuǎn)離運(yùn)水,冷卻系統(tǒng)能均勻冷卻模具,且運(yùn)水的走向?yàn)闄M向,運(yùn)水的排布方向有利于注射時(shí)通過運(yùn)水調(diào)整運(yùn)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)
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(shí),為了避免披鋒的產(chǎn)生,在模具分型面的設(shè)計(jì)上和實(shí)際的鉗工裝配上,動(dòng)定模是貼合的,如果沒有排氣,塑件填充時(shí),型腔的困氣會(huì)集中到填充末端,導(dǎo)致缺膠甚至燒焦,也會(huì)使得結(jié)合位置的熔接線更加明顯,因此模具設(shè)計(jì)中的排氣設(shè)計(jì)非常的重要,如圖7所示,模具型腔部分均勻的設(shè)計(jì)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)
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(jì)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(jì)中,經(jīng)過多方詳細(xì)的評(píng)審和檢查,以及客戶對(duì)軟膠件不允許存在頂桿印的要求,只在硬膠位置設(shè)計(jì)頂桿和頂塊,軟膠因?yàn)槠渥陨磔^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)
圖9所示為開模狀態(tài),刀片雙色通過滑塊刀片的位置運(yùn)動(dòng),在塑件一個(gè)成型周期內(nèi),同時(shí)完成軟膠和硬膠的注射成型,在注塑機(jī)的選擇上,本注塑機(jī)比旋轉(zhuǎn)雙色注塑機(jī)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(shí)現(xiàn)自動(dòng)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(jì)和開發(fā)上,有了越來越突出的優(yōu)勢。
圖9 定、動(dòng)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(yùn)動(dòng)過程,圖10a顯示塑件滑塊部分各個(gè)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(yùn)動(dòng)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(shí)硬膠通過熱流道實(shí)現(xiàn)第一次注射成型,使得硬膠按照設(shè)計(jì)的形狀和尺寸完成成型。
第二次軟膠成型:當(dāng)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(yùn)動(dòng),如圖10c所示,由于滑塊刀片往后移動(dòng),使得硬膠的截面與軟膠的型腔相接觸,此時(shí)軟膠的熔膠通過熱流道系統(tǒng)進(jìn)入型腔,完成軟膠的成型。
滑塊刀片雙色注射模不僅使得復(fù)雜的雙色塑件實(shí)現(xiàn)出模,還使得塑件品質(zhì)等方面得到提升,其特點(diǎn)是:①模具尺寸最小化,控制了注塑機(jī)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(gè)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(dòng)實(shí)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(shí)際的應(yīng)用中也越來越廣泛。