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）

1 引言

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。

2 塑件特點(diǎn)

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

3 模具整體結(jié)構(gòu)

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

4 澆注系統(tǒng)

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)

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(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)

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(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)

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(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)

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(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)

9 模具開合模效果和滑塊動(dòng)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(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。

10 總結(jié)

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。