農(nóng)應(yīng)斌，封 旭

（1.百色職業(yè)學(xué)院，廣西 百色 533000；2.柳州城市職業(yè)學(xué)院，廣西 柳州 545036）

0 引 言

汽車內(nèi)飾件中，對(duì)于手經(jīng)常觸及的塑件，因磨損較大，一般主機(jī)廠都采用模內(nèi)裝飾技術(shù)（in-mould decovate,IMD）生產(chǎn)，以保證內(nèi)飾件光亮的狀態(tài)。IMD生產(chǎn)的過(guò)程包括2個(gè)部分：一是膜片的預(yù)成型；二是膜片預(yù)成型后的模內(nèi)注射成型。預(yù)成型中，一般采用油墨印刷方式將功能鍵等圖案印制于PC膜片上后，再通過(guò)預(yù)成型模將膜片制成一定形狀的殼件，然后使用沖裁模將膜片周邊余料切除，獲得最終的預(yù)成型膜片以備注射成型。預(yù)成型的膜片在注射時(shí)，先將膜片通過(guò)機(jī)械手或人工放置于模具型腔內(nèi)定位貼緊，注射模閉合，經(jīng)充填、保壓、冷卻后取件，獲得最終的IMD塑件。針對(duì)某汽車風(fēng)槽的模內(nèi)注射成型，在獲得預(yù)成型膜片的基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)了該塑件成型所需的注射模，以供同類塑件模具設(shè)計(jì)參考。

1 預(yù)成型膜片分析

汽車風(fēng)槽塑件的IMD預(yù)成型膜片如圖1所示，表面為仿金屬拉絲風(fēng)格，厚度為0.2 mm，材料為PC。膜片預(yù)成型的難點(diǎn)在于膜片邊緣圓角的變形控制，邊緣圓角最小控制在R1.2 mm以上，過(guò)渡部位的圓角控制在R3 mm以上。

圖1 風(fēng)槽IMD預(yù)成型膜片

膜片的IMD有2種方法，一種是把印刷好的薄膜（film）制作成循環(huán)滾筒卷狀帶，安裝在注塑機(jī)和注射模內(nèi)；另一種是將薄膜印刷好后經(jīng)過(guò)成型機(jī)（forming）成型，再經(jīng)過(guò)剪切后放置在注射模內(nèi)生產(chǎn)。該膜片選擇第2種方法成型，使用IMD高壓成型機(jī)。IMD高壓成型機(jī)上、下模有溫度顯示，能確保膜片成型穩(wěn)定，發(fā)熱系統(tǒng)耗材價(jià)格便宜且耐用；全機(jī)采用數(shù)控方式進(jìn)行控制，控制指標(biāo)包括液壓、工作部件位置信息、氣壓、熱壓機(jī)的成型周期等，生產(chǎn)中具有成型穩(wěn)定，成型塑件內(nèi)應(yīng)力小，快速成型，高拉伸成型等優(yōu)點(diǎn)。IMD高壓成型機(jī)安裝了感應(yīng)探頭，上、下模各4個(gè)，操作面安裝安全閥門，氣缸帶動(dòng)鐵網(wǎng)，鐵網(wǎng)下面裝有軟膠以防沖擊，并配接近開關(guān)。

2 塑件成型分析

預(yù)成型膜片經(jīng)注射成型后的塑件如圖2所示，材料為改性合金ABS+PC，收縮率為0.53%～0.58%，塑件上設(shè)置有上、下2個(gè)窗口，最大外形尺寸為267 mm×159 mm×72 mm。塑件注射成型的難點(diǎn)有6個(gè)：①塑件正、反面上都存在較多的筋特征，易導(dǎo)致塑件成型后包緊力大而脫模困難，也給成型零件的加工帶來(lái)一定難度，需要使用鑲件分拆或電火花加工；②塑件中央的2個(gè)側(cè)面存在4個(gè)側(cè)孔，需在狹小的空間內(nèi)設(shè)計(jì)對(duì)向抽芯機(jī)構(gòu)，且塑件前端存在2個(gè)倒扣，需要使用滑塊進(jìn)行側(cè)抽芯脫模；③塑件中央兩側(cè)存在2個(gè)卡槽，卡槽包緊力大，也需要采取特殊的脫模機(jī)構(gòu)；④塑件內(nèi)壁A區(qū)、B區(qū)的加強(qiáng)筋較多，包緊力大且成型困難，需要單獨(dú)采用鑲件設(shè)計(jì)；⑤塑件內(nèi)壁轉(zhuǎn)角C區(qū)、D區(qū)成型困難，也需要采用鑲件設(shè)計(jì)；⑥塑件內(nèi)壁前端處的2個(gè)卡腳成型困難，也需要使用鑲件成型。

圖2 塑件結(jié)構(gòu)

3 型腔設(shè)計(jì)

型腔使用單分型面進(jìn)行分型，分型設(shè)計(jì)如圖3所示。型腔直接在定模板中加工，即整體式型腔板，以保證型腔的強(qiáng)度[1-3]。澆口采用扁平扇形偏置澆口，開設(shè)于型腔板一側(cè)，截面尺寸為5 mm×1 mm。流道使用圓形截面的流道，為縮短流道長(zhǎng)度，主澆道使用熱噴嘴[5,6]。為避免注射時(shí)膜片起皺，型腔邊緣排氣使用點(diǎn)式排氣后，集中使用排氣槽排氣。針對(duì)塑件正面筋位特征成型困難的問(wèn)題，使用小鑲件成型。

圖3 分型設(shè)計(jì)

4 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

針對(duì)塑件成型及脫模困難的問(wèn)題，設(shè)置了相應(yīng)的機(jī)構(gòu)，如圖4所示。針對(duì)塑件中央2個(gè)側(cè)面的4個(gè)側(cè)孔，分別設(shè)置了斜推機(jī)構(gòu)X1、X2進(jìn)行脫模；針對(duì)塑件前端的2個(gè)倒扣，分別使用斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)型滑塊機(jī)構(gòu)S1、S2進(jìn)行側(cè)抽芯脫模；針對(duì)塑件反面上窗口兩側(cè)多處筋位成型及脫模困難問(wèn)題，使用了推桿推出型推塊機(jī)構(gòu)D1～D6；針對(duì)塑件反面下窗口兩側(cè)區(qū)域筋位成型困難問(wèn)題，設(shè)置了鑲件c、d、e、f進(jìn)行分拆式成型，以降低成型難度[7-9]。針對(duì)塑件尾端C、D區(qū)，使用了鑲件a、b進(jìn)行成型。

圖4 機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

使用10條水路對(duì)型腔板進(jìn)行均衡冷卻，如圖5所示，防止塑件收縮不均而產(chǎn)生表面褶皺。其中水路W1～W5用于塑件表面的冷卻，水路W6～W9用于型芯的冷卻。

圖5 冷卻水路設(shè)計(jì)

5 模具結(jié)構(gòu)

模具采用兩板模結(jié)構(gòu)[7,8]，如圖6所示，1模1腔布局。澆注系統(tǒng)采用熱流道+普通流道的形式，直接在定模板2中加工整體式型腔，型芯則使用鑲件形式。型芯鑲件20周邊設(shè)置多塊按一定斜度放置的耐磨定位板3，以確保與型腔板的穩(wěn)定配合，冷卻水路的接入接出使用PT1/8標(biāo)準(zhǔn)接頭。推出機(jī)構(gòu)零件分別為推桿18、斜推桿14、推塊10、拉料桿，其中斜推桿14上須設(shè)置耐磨桿套以防磨損。推出機(jī)構(gòu)由2個(gè)側(cè)面設(shè)置的液壓缸19提供動(dòng)力實(shí)現(xiàn)平衡推出。推桿固定板11與推板12由推板導(dǎo)柱16導(dǎo)向。為保證動(dòng)模板4的使用壽命和強(qiáng)度，動(dòng)模座板8上設(shè)置4個(gè)支撐柱15以增加動(dòng)模板4底面的強(qiáng)度。推桿固定板11與推板12由復(fù)位桿17推回復(fù)位，并由兩端的2個(gè)行程開關(guān)9測(cè)定其準(zhǔn)確復(fù)位信息，熱噴嘴22的加熱控制線由插線座21進(jìn)行控制。定模板2與動(dòng)模板4之間采用虎口定位，即在四角導(dǎo)柱周圍設(shè)置4個(gè)定位錐臺(tái)，以保證模具閉合時(shí)的復(fù)位閉合精度。模具每次打開與閉合時(shí)，須使用計(jì)數(shù)器6以確保模具注射次數(shù)的數(shù)據(jù)可靠。

圖6 模具結(jié)構(gòu)

塑件材料為ABS+PC合金，模具成型零件的材料可使用合金鋼S136、NAK80、DC51。ABS+PC材料注射時(shí)會(huì)產(chǎn)生腐蝕性氣體，因此要求成型零件具有一定的耐腐蝕和耐磨損性能，材料表面需進(jìn)行硬化處理，硬化處理后的上述鋼材可滿足模具的使用要求。定模板2與型芯鑲件20使用合金鋼S136，推塊與斜推桿采用8407。耐磨零件采用硬化DC51，可使模具使用壽命達(dá)到100萬(wàn)沖次。

6 模具工作原理

（1）模具閉合。模具在打開狀態(tài)下，通過(guò)機(jī)械手將圖1所示的預(yù)成型膜片放置在定模板2內(nèi)的型腔，模具在注塑機(jī)滑塊的推動(dòng)下閉合，等待注射。

（2）注射。注塑機(jī)向型腔內(nèi)注入熔融塑料，經(jīng)充填、保壓、冷卻完成后開模。

（3）開模。注射完畢，模具在PL處打開，同時(shí)滑塊機(jī)構(gòu)完成側(cè)抽芯動(dòng)作。

（4）脫模。模具打開完畢，液壓缸19驅(qū)動(dòng)推桿固定板11、推板12動(dòng)作，通過(guò)4種推出零件將塑件及流道凝料完全推出。

（5）復(fù)位。復(fù)位前液壓缸19動(dòng)作，帶動(dòng)推桿固定板11、推板12先復(fù)位，然后由注塑機(jī)滑塊推動(dòng)模具動(dòng)模與定模閉合。

7 結(jié)束語(yǔ)

結(jié)合塑件模內(nèi)注射成型需要，設(shè)計(jì)了1副1模1腔兩板注射模。模內(nèi)注射時(shí)，使用機(jī)械手將預(yù)成型膜片放入型腔，澆注系統(tǒng)采用熱流道+普通流道的形式，排氣采用點(diǎn)式排氣，使用10條水路增強(qiáng)冷卻，確保了型腔冷卻的均衡性，最后通過(guò)4種推出零件實(shí)現(xiàn)塑件脫模。通過(guò)設(shè)置多個(gè)小鑲件降低塑件成型難度，使用液壓缸頂出+行程開關(guān)限位、模板四角增設(shè)定位虎口、采用計(jì)數(shù)器與精定位塊等結(jié)構(gòu)，確保了模具工作的可靠性及使用壽命，為同類塑件的模具設(shè)計(jì)提供了借鑒。