趙利平，溫煌英，羅哲，劉付國宇

(1.廣東科技學(xué)院，廣東東莞 523000； 2.湖南科技學(xué)院智能制造學(xué)院，湖南永州 425199； 3.東莞市偉源五金有限公司，廣東東莞 523000)

近年來，隨著對塑料產(chǎn)品外觀及功能的要求越來越高，雙色注射成型應(yīng)用得越來越廣泛。關(guān)于雙色注射成型模具創(chuàng)新設(shè)計等方面，很多學(xué)者做了相關(guān)研究，劉慶東[1]以賓利轎車內(nèi)飾件為研究對象，設(shè)計了轎車內(nèi)飾件雙色注塑模具，并針對產(chǎn)品為扁平的長方形框狀結(jié)構(gòu)澆注困難，采用了多點澆注的點澆口澆注系統(tǒng)設(shè)計方法。陸建軍等[2]以車門外邊擋條塑件為例，介紹了一款新型閘刀片式雙色注塑模具設(shè)計方式，閘刀片選用鑲拼結(jié)構(gòu)，通過控制閘刀片的升降運動，硬塑料和軟塑料在一個組合型腔中完成注射成型。張小清[3]以塑件檢測儀手柄為例，闡述了一種動模平行移動式熱流道雙色注塑模具設(shè)計方法，在傳統(tǒng)的單一料筒臥式注塑機基礎(chǔ)上加裝了立式注塑炮筒并改造了兩個炮筒相互垂直的新型注塑機解決雙色注塑功能的問題。筆者以某汽車燈飾面蓋零件塑件成型特性為例，介紹雙色模注射成型原理：雙色模注射是在一臺注塑機上使用兩個獨立的注射系統(tǒng)，將不同材質(zhì)或不同顏色的塑料，分別先后注射入模具內(nèi)的成型方法，稱之為雙色注射成型[4–5]。雙色模具的定模部分(型腔)安裝在注塑機的固定模板上；動模部分(型芯)安裝在注塑機回轉(zhuǎn)裝置上，動?？尚D(zhuǎn)180°；兩副模具分別在兩個注射系統(tǒng)和兩副模具共用一個合模系統(tǒng)[6–9]。當(dāng)其中一個注射系統(tǒng)向腔模內(nèi)注射A塑料后，開模后動模旋轉(zhuǎn)180°，再次合模后將已成型的A塑料零件放入到另外一個注射系統(tǒng)上注射B塑料，注入的B塑料對A塑料進(jìn)行全包覆或半包覆；經(jīng)過注射、保壓和冷卻定型后脫模，得到兩種不同材質(zhì)或不同顏色的成型塑料產(chǎn)品。與單色注塑對比，雙色注射成型具有生產(chǎn)效率高、產(chǎn)品質(zhì)量好、可實現(xiàn)自動化生產(chǎn)等的成型特點，越來越適合現(xiàn)代的生產(chǎn)需求[10–14]。綜合以上各位專家學(xué)者的研究，該汽車燈飾面蓋零件熱流道雙色注塑模具采用了熱流道轉(zhuǎn)冷流道設(shè)計的方法[15]，采用熱流道斜方向針閥熱嘴點澆注方式，很好地解決了塑件澆注困難及熱塑性硫化橡膠(TPV)軟膠部位脫膠問題。為了解決塑件多方向倒扣脫模問題，采用兩方向后?；瑝K、兩方向隧道滑塊、兩方向后模先抽滑塊的抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模[16]，同時設(shè)計了扣機來控制開模順序，保證了各個零部件正常工作。經(jīng)過實際生產(chǎn)驗證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理，成型的產(chǎn)品質(zhì)量較好，均能滿足實際的生產(chǎn)要求。

1 塑件結(jié)構(gòu)和工藝性分析

某汽車雙色注射成型塑件為復(fù)雜形狀的燈飾面蓋，圖1為塑件燈飾面蓋產(chǎn)品圖，該塑件的外形尺寸為285 mm×33 mm ×63 mm，平均壁厚為3 mm，質(zhì)量為93 g，塑件外觀質(zhì)量要求高，要求外觀表面光滑，產(chǎn)品表面不能有澆口痕跡。

圖1 燈飾面蓋產(chǎn)品圖

塑件的嵌件部分是該塑件二次注射成型部分。二次注射材料為TPV，其收縮率為1.2%，主要是由聚丙烯/三元乙丙橡膠(PP/EPDM)組成的動態(tài)硫化橡膠，由于其是由硫化的乙丙橡膠分散在連續(xù)的PP相中，相對苯乙烯類熱塑性彈性體，熱塑性橡膠材料具有摩擦系數(shù)更大、防滑性更好、使用溫度高等特點。

2 模具結(jié)構(gòu)總體設(shè)計

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計

雙色注塑模澆注系統(tǒng)設(shè)計難點：塑件內(nèi)部碰穿多，容易有夾線缺陷；其四周滑塊多，布置澆口、設(shè)計流道困難。因為產(chǎn)品外觀表面品質(zhì)要求高，正面外觀不能有澆口痕跡，所以一次注射成型選擇熱流道轉(zhuǎn)冷流道，在隱蔽的側(cè)面澆注，每個產(chǎn)品使用兩個澆注口，一次注射成型模使用兩個熱嘴，該系統(tǒng)如圖2所示。二次注射成型由于TPV軟膠產(chǎn)品結(jié)構(gòu)與開模方向有一定斜度，為了保證澆口位置材料的均勻性和填充的順暢性，采用熱流道斜方向針閥熱嘴點澆口進(jìn)料。解決了軟膠部位因澆口處受熱不均，有脫膠現(xiàn)象問題，開模以后沒有殘留的澆口痕跡，設(shè)置二次注塑系統(tǒng)如圖3所示。

圖2 一次注塑系統(tǒng)

圖3 二次注塑系統(tǒng)

一次注射成型流道無法自動脫離，需要脫模后再人工分離。二次成型的前模腔與流道和澆口配合位置需要適當(dāng)留2 mm間隙，為了避免壓傷產(chǎn)品，二次成型的前模腔封料位有15 mm的范圍做緊配，其它位置的前模腔需要避空0.7 mm。二次注射的部位位于前模一側(cè)，采用整體設(shè)計結(jié)構(gòu)可以使模具結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，產(chǎn)品得到良好的外觀。

2.2 抽芯機構(gòu)設(shè)計

塑件四周有6處多方向后?；瑝K抽芯機構(gòu)如圖4所示。需要抽芯后頂出才能完成脫模。塑件主體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其長方向的兩側(cè)扣位，選用兩方向后模滑塊如圖4a所示，塑件底面2處內(nèi)部的梯形孔扣位，采用兩方向后模隧道滑塊如圖4b所示，其中另外2處帶有加強筋的螺絲柱同時有6°的倒扣角，采用兩方向后模先抽滑塊抽芯機構(gòu)如圖4c所示。

圖4 后?；瑝K抽芯機構(gòu)

該模具抽芯部位較多，都是一次注塑時的后?；瑝K抽芯，同時還需要推后模抽芯。一次注塑模具的設(shè)計思路要點：塑件主體結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，其長方向的兩側(cè)分別有一個長形凹槽扣位，另外一側(cè)有兩個小方形凹槽扣位，這些凹槽扣位均采用滑塊抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模，如圖4的兩方向后模滑塊所示。其底面內(nèi)部的兩端筋位上面有梯形孔扣位，這兩端的方形孔扣位均采用隧道滑塊抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模，如圖4的兩方向后模隧道滑塊所示。同時，兩端帶有加強筋的螺絲柱也是有6°的倒扣角，傾斜的螺絲柱采用后模(推出)滑塊抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模，一次注塑的后?；瑝K抽芯結(jié)構(gòu)如圖4的兩方向后模先抽滑塊抽芯機構(gòu)所示。二次注射時后?；瑝K不需要抽芯，為了避免在二次注射滑塊重新復(fù)位造成塑件損壞，因此二次注射的滑塊抽芯機構(gòu)相應(yīng)位置不做斜導(dǎo)柱和鏟機，以保證二次注射合模時滑塊不會重新復(fù)位。

2.3 注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具的總體結(jié)構(gòu)圖如圖5所示。

圖5 雙色注塑模具結(jié)構(gòu)圖

該塑件模具設(shè)計為分體模，其結(jié)構(gòu)特點是兩套注塑模具的后模結(jié)構(gòu)相同，前模結(jié)構(gòu)的二次注塑位置不同。為了塑件的外觀要求和高產(chǎn)能要求，模具設(shè)計為：一模兩腔的模具結(jié)構(gòu)布局；采用兩板模的熱流道澆注系統(tǒng)；一次成型采用熱流道轉(zhuǎn)冷流道側(cè)澆口進(jìn)料，成型主體部分；二次成型采用熱流道直接點澆口形式。設(shè)計難點是燈飾面蓋尺寸中等大小，一次注塑成型時中間有多處碰穿，容易出現(xiàn)夾線問題；同時其結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，脫模困難，長方向的兩側(cè)分別有長形凹槽扣位和兩個小方形凹槽扣位，需要做滑塊抽芯機構(gòu)；還有底面內(nèi)部的兩端筋位上面有梯形孔扣位，需要采用隧道滑塊抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模；再有兩端帶有加強筋的螺絲柱也有6°的倒扣角，需要采用后模(推出)滑塊抽芯機構(gòu)來實現(xiàn)脫模，同時采用扣機來控制開模順序，以保證后模(推出)抽芯的順利進(jìn)行。

2.4 成型零件的設(shè)計

一次注塑的前模芯、后模芯和后模滑塊1均采用整體式結(jié)構(gòu)，有利于保證產(chǎn)品的尺寸精度。后?；瑝K2，3，4，5，6成型部位尺寸較小，容易變形或者斷裂，采用組合式結(jié)構(gòu)，見圖5所示。由于一次注塑的塑件，其外觀面是二次注塑TPV軟膠的外表面，為了避免在二次注塑時滑塊重新復(fù)位造成塑件損壞，保證外觀品質(zhì)，二次注塑的成型部位前模鑲件采用整體式結(jié)構(gòu)。分別在前模仁和后模仁的4個角位置都設(shè)計虎口定位結(jié)構(gòu)，來承受注塑時產(chǎn)生的側(cè)向力，同時也可以保證合模時的裝配精度。

地面鋪草具有三大好處：保濕、降溫、防草。本地在山藥生長時期經(jīng)常遭受長期連續(xù)的高溫干旱，嚴(yán)重影響山藥的正常生長，地面全層鋪草技術(shù)已成為本地奪取山藥高產(chǎn)的一條必不可少的重要措施。方法是在山藥出苗后搭一個矮架或插樁，然后在壟背上鋪一層柴草，柴草就地取材，麥秸、蘆葦、油菜殼等均可。鋪草后在多雨季節(jié)易發(fā)生蝸牛，要注意及時防治。

2.5 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

塑件長方向的尺寸較大，寬度和高度尺寸小，而且其四周都有滑塊，其底部也有許多脫模頂針，在設(shè)計冷卻系統(tǒng)是采用直通式冷卻水道，水道順著產(chǎn)品的長度方形和四周排布，可以冷卻均勻防止產(chǎn)品變形，如圖6a，圖6b所示。后?；瑝K1相對較大，需要設(shè)計獨立的冷卻水道，如圖6c所示。設(shè)計水道時需要避開其四周的滑塊、螺絲等相關(guān)的零件。

圖6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

2.6 模具注射成型過程

模具設(shè)計的原則是選用標(biāo)準(zhǔn)模架，方便直接購買，既可降低模具成本，又可縮短制模周期。經(jīng)過上述的模具結(jié)構(gòu)確定，需要設(shè)計帶有墊板的兩板模架：選用DI-5565-A165-B155-C135 的標(biāo)準(zhǔn)模架，所以前模導(dǎo)柱需要加長80 mm的高度。由于模具需要推出后模來進(jìn)行后?；瑝K脫模，墊板高度為50 mm。模具的總體閉合高度為612 mm。

塑件的整個注射成型周期過程如下：

(1)首次合模。抽芯機構(gòu)和扣機進(jìn)入工作狀態(tài)。

(2)第一次注塑。熔融狀態(tài)的ASA/PC注入一次注塑模里面成型燈飾面蓋主體部分，完成一次注射。

(3)首次開模?？蹤C23按順序開始工作。首先是扣機23拉開，B板4與墊板5之間第一次開模，使得后模先抽滑塊5-6 18脫模；同時(彈簧和限位螺絲)限位機構(gòu)28給B板4定位。其次是扣機23拉開，使得前模斜導(dǎo)柱抽芯機構(gòu)帶動后模滑塊1 13，后模滑塊2 15，后模隧道滑塊3-4 22相繼抽芯脫模。后模隧道滑塊3-4 22的開模動作與后模先抽滑塊5-6 18的開模動作是沒有干涉的。

(4)整個后模部分旋轉(zhuǎn)180°后，再次合模。一次注塑模具的滑塊抽芯機構(gòu)和扣機相繼復(fù)位，一次注塑模具合模壓緊塑件，準(zhǔn)備注塑。二次的前模部位不安裝斜導(dǎo)柱和扣機零件，所有抽芯機構(gòu)不復(fù)位，不工作以防止碰傷塑件。

(5)再次注塑。一次注塑模注入熔融狀態(tài)的ASA/PC，同時二次注塑也注入熔融狀態(tài)的TPV；此時，一次注塑模和二次注塑模同時工作。既完成燈飾面蓋硬膠部位注射，又完成二次嵌件部位注射。

(6)頂出工作。完成二次注射以后，只有二次注射模的頂針板7工作把產(chǎn)品頂出脫模。重復(fù)上述的工作過程，一次注射沒有頂出產(chǎn)品脫模環(huán)節(jié)。

(7)熱流道雙色模再次重復(fù)上述的開模和合模的工作，形成連續(xù)生產(chǎn)。

3 結(jié)論

根據(jù)上述方案設(shè)計和制造出來的雙色注塑模具，經(jīng)實際試模、打樣后，塑件檢驗符合設(shè)計要求，模具結(jié)構(gòu)合理、工作順暢、生產(chǎn)塑件質(zhì)量穩(wěn)定、可滿足生產(chǎn)要求。

(1)雙色注塑模的澆注系統(tǒng)設(shè)計采用熱流道斜方向針閥熱嘴澆注方式，很好地解決了塑件TPV軟膠部位因澆口處受熱不均，有脫膠現(xiàn)象等問題。

(2)雙色注塑模采用側(cè)向滑塊抽芯機構(gòu)解決了塑件側(cè)面的孔位倒扣的問題；采用后模推板脫模結(jié)構(gòu)解決了塑件底部柱子斜孔的扣位問題。

(3)雙色注塑模采用扣機結(jié)構(gòu)，解決了模具開模順序的問題，保證各個零部件的順序工作。