农应斌，封 旭

（1.百色职业学院，广西 百色 533000；2.柳州城市职业学院，广西 柳州 545036）

0 引 言

汽车内饰件中，对于手经常触及的塑件，因磨损较大，一般主机厂都采用模内装饰技术（in-mould decovate,IMD）生产，以保证内饰件光亮的状态。IMD生产的过程包括2个部分：一是膜片的预成型；二是膜片预成型后的模内注射成型。预成型中，一般采用油墨印刷方式将功能键等图案印制于PC膜片上后，再通过预成型模将膜片制成一定形状的壳件，然后使用冲裁模将膜片周边余料切除，获得最终的预成型膜片以备注射成型。预成型的膜片在注射时，先将膜片通过机械手或人工放置于模具型腔内定位贴紧，注射模闭合，经充填、保压、冷却后取件，获得最终的IMD塑件。针对某汽车风槽的模内注射成型，在获得预成型膜片的基础上，设计了该塑件成型所需的注射模，以供同类塑件模具设计参考。

1 预成型膜片分析

汽车风槽塑件的IMD预成型膜片如图1所示，表面为仿金属拉丝风格，厚度为0.2 mm，材料为PC。膜片预成型的难点在于膜片边缘圆角的变形控制，边缘圆角最小控制在R1.2 mm以上，过渡部位的圆角控制在R3 mm以上。

图1 风槽IMD预成型膜片

膜片的IMD有2种方法，一种是把印刷好的薄膜（film）制作成循环滚筒卷状带，安装在注塑机和注射模内；另一种是将薄膜印刷好后经过成型机（forming）成型，再经过剪切后放置在注射模内生产。该膜片选择第2种方法成型，使用IMD高压成型机。IMD高压成型机上、下模有温度显示，能确保膜片成型稳定，发热系统耗材价格便宜且耐用；全机采用数控方式进行控制，控制指标包括液压、工作部件位置信息、气压、热压机的成型周期等，生产中具有成型稳定，成型塑件内应力小，快速成型，高拉伸成型等优点。IMD高压成型机安装了感应探头，上、下模各4个，操作面安装安全阀门，气缸带动铁网，铁网下面装有软胶以防冲击，并配接近开关。

2 塑件成型分析

预成型膜片经注射成型后的塑件如图2所示，材料为改性合金ABS+PC，收缩率为0.53%～0.58%，塑件上设置有上、下2个窗口，最大外形尺寸为267 mm×159 mm×72 mm。塑件注射成型的难点有6个：①塑件正、反面上都存在较多的筋特征，易导致塑件成型后包紧力大而脱模困难，也给成型零件的加工带来一定难度，需要使用镶件分拆或电火花加工；②塑件中央的2个侧面存在4个侧孔，需在狭小的空间内设计对向抽芯机构，且塑件前端存在2个倒扣，需要使用滑块进行侧抽芯脱模；③塑件中央两侧存在2个卡槽，卡槽包紧力大，也需要采取特殊的脱模机构；④塑件内壁A区、B区的加强筋较多，包紧力大且成型困难，需要单独采用镶件设计；⑤塑件内壁转角C区、D区成型困难，也需要采用镶件设计；⑥塑件内壁前端处的2个卡脚成型困难，也需要使用镶件成型。

图2 塑件结构

3 型腔设计

型腔使用单分型面进行分型，分型设计如图3所示。型腔直接在定模板中加工，即整体式型腔板，以保证型腔的强度[1-3]。浇口采用扁平扇形偏置浇口，开设于型腔板一侧，截面尺寸为5 mm×1 mm。流道使用圆形截面的流道，为缩短流道长度，主浇道使用热喷嘴[5,6]。为避免注射时膜片起皱，型腔边缘排气使用点式排气后，集中使用排气槽排气。针对塑件正面筋位特征成型困难的问题，使用小镶件成型。

图3 分型设计

4 机构设计

针对塑件成型及脱模困难的问题，设置了相应的机构，如图4所示。针对塑件中央2个侧面的4个侧孔，分别设置了斜推机构X1、X2进行脱模；针对塑件前端的2个倒扣，分别使用斜导柱驱动型滑块机构S1、S2进行侧抽芯脱模；针对塑件反面上窗口两侧多处筋位成型及脱模困难问题，使用了推杆推出型推块机构D1～D6；针对塑件反面下窗口两侧区域筋位成型困难问题，设置了镶件c、d、e、f进行分拆式成型，以降低成型难度[7-9]。针对塑件尾端C、D区，使用了镶件a、b进行成型。

图4 机构设计

使用10条水路对型腔板进行均衡冷却，如图5所示，防止塑件收缩不均而产生表面褶皱。其中水路W1～W5用于塑件表面的冷却，水路W6～W9用于型芯的冷却。

图5 冷却水路设计

5 模具结构

模具采用两板模结构[7,8]，如图6所示，1模1腔布局。浇注系统采用热流道+普通流道的形式，直接在定模板2中加工整体式型腔，型芯则使用镶件形式。型芯镶件20周边设置多块按一定斜度放置的耐磨定位板3，以确保与型腔板的稳定配合，冷却水路的接入接出使用PT1/8标准接头。推出机构零件分别为推杆18、斜推杆14、推块10、拉料杆，其中斜推杆14上须设置耐磨杆套以防磨损。推出机构由2个侧面设置的液压缸19提供动力实现平衡推出。推杆固定板11与推板12由推板导柱16导向。为保证动模板4的使用寿命和强度，动模座板8上设置4个支撑柱15以增加动模板4底面的强度。推杆固定板11与推板12由复位杆17推回复位，并由两端的2个行程开关9测定其准确复位信息，热喷嘴22的加热控制线由插线座21进行控制。定模板2与动模板4之间采用虎口定位，即在四角导柱周围设置4个定位锥台，以保证模具闭合时的复位闭合精度。模具每次打开与闭合时，须使用计数器6以确保模具注射次数的数据可靠。

图6 模具结构

塑件材料为ABS+PC合金，模具成型零件的材料可使用合金钢S136、NAK80、DC51。ABS+PC材料注射时会产生腐蚀性气体，因此要求成型零件具有一定的耐腐蚀和耐磨损性能，材料表面需进行硬化处理，硬化处理后的上述钢材可满足模具的使用要求。定模板2与型芯镶件20使用合金钢S136，推块与斜推杆采用8407。耐磨零件采用硬化DC51，可使模具使用寿命达到100万冲次。

6 模具工作原理

（1）模具闭合。模具在打开状态下，通过机械手将图1所示的预成型膜片放置在定模板2内的型腔，模具在注塑机滑块的推动下闭合，等待注射。

（2）注射。注塑机向型腔内注入熔融塑料，经充填、保压、冷却完成后开模。

（3）开模。注射完毕，模具在PL处打开，同时滑块机构完成侧抽芯动作。

（4）脱模。模具打开完毕，液压缸19驱动推杆固定板11、推板12动作，通过4种推出零件将塑件及流道凝料完全推出。

（5）复位。复位前液压缸19动作，带动推杆固定板11、推板12先复位，然后由注塑机滑块推动模具动模与定模闭合。

7 结束语

结合塑件模内注射成型需要，设计了1副1模1腔两板注射模。模内注射时，使用机械手将预成型膜片放入型腔，浇注系统采用热流道+普通流道的形式，排气采用点式排气，使用10条水路增强冷却，确保了型腔冷却的均衡性，最后通过4种推出零件实现塑件脱模。通过设置多个小镶件降低塑件成型难度，使用液压缸顶出+行程开关限位、模板四角增设定位虎口、采用计数器与精定位块等结构，确保了模具工作的可靠性及使用寿命，为同类塑件的模具设计提供了借鉴。