玩具手柄雙色注塑模具設(shè)計(jì)

陸建軍 　徐偉

(1.常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 常州，213000； 2.常州新科模具有限公司, 江蘇 常州, 213000)

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玩具手柄雙色注塑模具設(shè)計(jì)

陸建軍1徐偉2

(1.常州機(jī)電職業(yè)技術(shù)學(xué)院,江蘇 常州，213000； 2.常州新科模具有限公司, 江蘇 常州, 213000)

分析了雙色玩具手柄的結(jié)構(gòu)，基于雙色注射成型技術(shù)，完成了玩具手柄的成型零件、熱流道澆注系統(tǒng)和彈塊式定模抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。結(jié)果表明：該雙色注塑模具和成型零件設(shè)計(jì)合理，抽芯運(yùn)動(dòng)有序，有效地解決了雙色塑件注射成型時(shí)出現(xiàn)的料口堵塞、2次劃痕等質(zhì)量問(wèn)題。

雙色注塑熱流道注塑模具澆注系統(tǒng)玩具手柄

雙色注塑技術(shù)引領(lǐng)現(xiàn)代塑料成型技術(shù)的發(fā)展方向，非常適用于家電行業(yè)、電子電器、汽車行業(yè)等加工領(lǐng)域，在注射成型時(shí)減少了生產(chǎn)周期，提升了產(chǎn)品附加值，滿足日益增長(zhǎng)的市場(chǎng)需求[1-2]。雙色注塑技術(shù)無(wú)論是從使用還是技術(shù)領(lǐng)域來(lái)說(shuō)都擁有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，但雙色注塑制品在注射成型過(guò)程中，如模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，容易出現(xiàn)1次料頭切不斷、2次進(jìn)料口堵塞、2次型腔碰擦、制品表面劃痕等現(xiàn)象，這就需要在雙色注塑模具開(kāi)發(fā)時(shí)盡量避免上述現(xiàn)象的發(fā)生，下面設(shè)計(jì)了雙色注塑料玩具手柄。

1　　產(chǎn)品分析

圖1為某型玩具手柄模型，該玩具手柄屬于典型的雙色外觀注塑件，塑件最大長(zhǎng)度為130 mm，最大寬度為70 mm，最大高度為22 mm，背面布置有加強(qiáng)筋和凸臺(tái)。塑件結(jié)構(gòu)對(duì)稱，由硬質(zhì)基體塑料聚碳酸酯(PC)和軟質(zhì)塑料熱塑性彈性體(TPE)組成，表面分布有多個(gè)工藝孔，裝配時(shí)的定位精度要求高，對(duì)2種塑料的結(jié)合要求高。

圖1　產(chǎn)品

2　成型零件設(shè)計(jì)

2.11次成型零件設(shè)計(jì)

該玩具手柄是雙色制品，需2次成型，故需分2次設(shè)計(jì)成型零件，第1次分型時(shí)需選用制品部分作為分模載體，第2次分型時(shí)需選擇最終塑件制品作為分模載體，選用第1次注射成型PC的收縮率作為該雙色注塑模具的收縮率。從圖1可以看出，該玩具手柄在豎直方向有4個(gè)螺絲柱和2個(gè)圓凸臺(tái)，在模具分型布局時(shí)，需優(yōu)先保證，綜合考慮模具開(kāi)模方向和產(chǎn)品脫模的方便，該模具分型布局如圖2所示，選用斜向階梯式分型面。

圖2　模具分型布局

圖3是玩具手柄的1次成型零件。在成型零件設(shè)計(jì)時(shí)，考慮到后續(xù)零件加工方便和成本的因素，圖3紅色部分的加強(qiáng)筋均采用電極成型，螺絲柱均采用鑲件成型，同時(shí)手柄尾部加設(shè)模具枕位，以使分型面貼合緊密，避免產(chǎn)生溢料而影響產(chǎn)品質(zhì)量。

2.22次成型零件設(shè)計(jì)

2次成型零件的設(shè)計(jì)，需要以最終的產(chǎn)品為載體，由圖1產(chǎn)品可知，該模具2次成型時(shí)的型芯結(jié)構(gòu)沒(méi)有變化，主要是型腔的結(jié)構(gòu)需2次設(shè)計(jì)。為便于手柄尾部2次TPE的成型，避免2次型腔成型時(shí)發(fā)生碰擦、1次成型制件表面劃痕等現(xiàn)象，在型腔結(jié)構(gòu)上采用彈塊結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)定模抽芯。

圖3 1次成型零件

3　澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為避免注射成型時(shí)出現(xiàn)1次料頭切不斷、2次進(jìn)料口堵塞等現(xiàn)象，該玩具手柄采用熱流道模具(三板式點(diǎn)澆口模具進(jìn)行成型)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)是熱流道模具設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。結(jié)合玩具手柄雙色注射成型工藝，該模具選擇三板式旋轉(zhuǎn)注塑模結(jié)構(gòu)，以保證自動(dòng)脫料。如圖4所示，該模具設(shè)計(jì)有點(diǎn)澆口和潛伏式澆口2個(gè)澆注系統(tǒng)，用于2次成型。具體充填過(guò)程是：1次成型時(shí)采用點(diǎn)澆口，PC熔融塑料通過(guò)熱噴嘴和主流道后直接進(jìn)入1次型腔成型。2次成型時(shí)為不影響1次成型制品質(zhì)量和便于脫模，采用潛伏式澆口，TPE熔融塑料通過(guò)熱噴嘴、主流道、分流道和潛澆口后進(jìn)入2次型腔成型。

圖4　澆注系統(tǒng)結(jié)構(gòu)

4　抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具抽芯裝置采用鏟機(jī)結(jié)構(gòu)，其外形小，結(jié)構(gòu)緊湊，安裝空間小，開(kāi)模時(shí)可將模具開(kāi)模力轉(zhuǎn)成橫向抽芯力，從而實(shí)現(xiàn)模具行位的側(cè)向抽芯運(yùn)動(dòng)。由產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸分析可知，1次成型時(shí)，其抽芯距需要10 mm，設(shè)定安全距離2 mm，結(jié)合模具結(jié)構(gòu)安裝要求，設(shè)計(jì)鏟機(jī)的結(jié)構(gòu)如圖5所示，安裝時(shí)選用2根M8×20的螺釘將其固定在流道板上。

圖5　鏟機(jī)結(jié)構(gòu)

2次成型時(shí)，由于手柄尾部存在倒扣，需要采用定模抽芯，為便于減小模具安裝空間尺寸，采用定模彈塊抽芯機(jī)構(gòu)，具體見(jiàn)模具結(jié)構(gòu)圖6，主要由彈塊、彈簧和限距螺釘組成，彈塊的開(kāi)合力主要依靠彈簧彈力來(lái)實(shí)現(xiàn)，彈塊的行程主要通過(guò)限距螺釘來(lái)實(shí)現(xiàn)。

5　模具工作過(guò)程

圖6和圖7是玩具手柄雙色注塑模具的總裝配主視圖和左視圖，其具體工作過(guò)程如下。

圖6 模具結(jié)構(gòu)主視圖

1)PC熔融塑料從熱噴嘴14經(jīng)澆注系統(tǒng)流入1次成型型腔，成型塑件硬質(zhì)塑料部分；同時(shí)在模具另一側(cè)，TPE熔融塑料從熱噴嘴10、主流道、分流道和潛澆口流入后進(jìn)入2次型腔，在已經(jīng)完成的1次成型塑件PC的基體上成型塑件TPE后，模具分模。

2)分模時(shí)，由于扣機(jī)組件12的作用，模具首先在分型面Ⅰ處打開(kāi)，打開(kāi)距離由限距螺釘25控制。隨著分模的進(jìn)行，水口扣針15開(kāi)始工作，使得分流道凝料與塑件PC部分分離。同時(shí)，彈塊23在彈簧24彈力作用下，脫離塑件PC尾部扣位，彈出距離由限距螺釘25控制。與此同時(shí)，行位18在鏟機(jī)20斜面的作用下，開(kāi)始向外做抽芯運(yùn)動(dòng)。

3)1次分型后，在注塑機(jī)分模動(dòng)作的持續(xù)作用下，模具開(kāi)始在Ⅱ處分模，分模行程由限距螺釘9調(diào)節(jié)，該過(guò)程主要是推出澆注系統(tǒng)凝料。

4)隨著動(dòng)模的繼續(xù)運(yùn)動(dòng)，最后模具在Ⅲ處打開(kāi)，模具打開(kāi)距離由注塑機(jī)控制，該行程行位18與塑件分離，行位運(yùn)動(dòng)結(jié)束，脫離塑件。

5)系列開(kāi)模動(dòng)作后，在注塑機(jī)頂管的作用下，推板推動(dòng)頂桿4、司筒3將雙色注塑完成的雙色玩具手柄成品塑件頂出動(dòng)模。值得提出的是，此過(guò)程中1次成型得到的PC部分仍保留在模具上，以保證每次注射都得到1組單色PC半成品和1組雙色玩具手柄的成品。

6)玩具手柄成品塑件脫模后，動(dòng)模部分在注塑機(jī)機(jī)臺(tái)的作用下旋轉(zhuǎn)180°，旋轉(zhuǎn)到位后，在注塑機(jī)合模裝置作用下，模具復(fù)位合模，開(kāi)始下1個(gè)注射成型周期。

圖7 模具結(jié)構(gòu)左視圖

6　結(jié)語(yǔ)

結(jié)合雙色模具設(shè)計(jì)難點(diǎn)，分別設(shè)計(jì)了2次成型零件、2個(gè)熱流道澆注系統(tǒng)以及彈塊式定模抽芯機(jī)構(gòu)等關(guān)鍵模具零部件。尤其是在模具的抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，為提升產(chǎn)品表觀質(zhì)量，避免2次成型時(shí)的碰檫問(wèn)題，選擇了定模抽芯的彈塊結(jié)構(gòu)和結(jié)構(gòu)緊湊的鏟機(jī)結(jié)構(gòu)相結(jié)合，簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu)，保證了機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)高效有序。實(shí)例證明，該玩具手柄雙色模具注塑制品表面質(zhì)量高，PC和TPE結(jié)合度好，制品缺陷少，為同類結(jié)構(gòu)特點(diǎn)的雙色熱流道注塑模具設(shè)計(jì)提供了參考。

[1]張維合. 按鍵雙色注塑模設(shè)計(jì)[J]. 現(xiàn)代塑料加工應(yīng)用，2013，25(4):46-48.

[2]王建華，徐佩弦. 注射模的熱流道技術(shù)[M]. 北京: 機(jī)械工業(yè)出版社，2006：1.

Bicolor Injection Mold Design for Toy Handle

Lu Jianjun1Xu Wei2

(1.Changzhou Institute of Mechatronic Technology, Changzhou，Jiangsu, 213000;2. Changzhou Shinco Mould Co.Ltd., Changzhou，Jiangsu, 213000)

The structure of the bicolor toy handle is analyzed.Based on bicolor injection molding technology, design of molding parts，hot runner gating system and core-pulling mechanism of bomb-block of the toy handle are completed. The results show that design of injection mold and molding parts is reasonable,and core-pulling mechanism movement is order. Spout blockage, secondary scratches and other quality problems during bicolor injection molding are solved effectively.

bicolor injection； hot runner；injection mold； gating system；toy handl

2016-01-04;修改稿收到日期:2016-05-07。

陸建軍 (1978—)，江蘇泰興人，副教授，從事模具CAD/CAE/CAM方面的研究。E-mail:lunv66@163.com。

江蘇省2015年度高級(jí)訪問(wèn)學(xué)者研訓(xùn)項(xiàng)目(2015FX009)；江蘇高校品牌專業(yè)建設(shè)工程資助項(xiàng)目(TAPP,PPZY2015B187)。

機(jī)械與模具

10.3969/j.issn.1004-3055.2016.04.014