基于TPE彈性體的接觸開關(guān)蓋雙色模設(shè)計(jì)

吳 戈，李淑香，徐秋艷*，肖國華

(1. 浙江工商職業(yè)技術(shù)學(xué)院 機(jī)電工程學(xué)院，浙江 寧波 315012 2. 河南省計(jì)量科學(xué)研究院,河南 鄭州 450000)

0 引 言

雙料塑件中硬膠與軟膠的結(jié)合一般通過雙色模注塑或者二次注塑而成。雙色模是在同一臺注塑機(jī)上用兩套雙色子模具同步完成兩種塑料的注射黏合成型；二次注塑則是先用一臺注塑機(jī)和一副獨(dú)立模具完成硬膠殼件注塑，再把硬膠殼件放到另一臺機(jī)上及另一副獨(dú)立模具中完成軟膠的注塑黏合成型，其黏合度沒有雙色模注塑的好。鑒于生產(chǎn)效率和成型效果，雙色模注塑已成為雙料注塑成型的主要生產(chǎn)方式，而二次注塑只在塑件壁厚大于3 mm的工況下使用。

雙料雙色成型塑件中，第二種材料的注塑添加是實(shí)現(xiàn)塑功能的主要驅(qū)動因素，常用的有PVC， TPE， TPU； PVC為雙色成型工藝早期使用材料，現(xiàn)在已經(jīng)逐步被TPE和TPU所替代。

文章針對某接觸開關(guān)蓋塑件的雙色成型要求設(shè)計(jì)了基于PA和TPE材料成型的雙色成型模具，模具結(jié)構(gòu)布置有一定的難度，能為同類型塑件的雙色模具設(shè)計(jì)提供有益借鑒。

1 接觸開關(guān)蓋塑件描述

如圖1所示，接觸開關(guān)蓋塑件零件為一種雙色成型塑件，其底部底層硬殼塑件為尼龍(PA)成型硬殼，上部為TPE注塑成型的接觸外蓋。

本塑件設(shè)計(jì)中考慮了TPE與PA雙色成型中的以下要求：(1)TPE外層與底層硬殼塑料PA組分的相容性，兩者之間的溶解度接近分子相容性；(2)塑件結(jié)構(gòu)中避免出現(xiàn)尖角，確保TPE外層與PA底層硬殼之間接觸良好，增強(qiáng)了兩者的黏結(jié)效果；(3)表層厚度為5 mm， TPE的厚度須與使用者預(yù)期的觸感相匹配。整體上，硬膠與軟膠的厚度拆分時，硬膠厚度不小于2 mm，軟膠厚度不小于0.8 mm。

2 雙色成型模具方案分析

圖1中，底層硬殼塑件上有2處特征在脫模時需要實(shí)施側(cè)抽芯脫模，一處是倒扣b1，一處是環(huán)形槽倒扣b2。其中，倒扣b2在如圖1(a)所

(a) 塑件底層硬殼的示意圖

(b) 雙色塑件及分型示意

示底層硬殼塑件狀態(tài)時，實(shí)際上是不存在的。但雙色成型后，表層第二色軟膠的底部與倒扣b2下部的掛鉤形成如圖1(b)所示的倒扣b4，需要使用側(cè)抽芯脫模，因此在底層硬殼成型時，此處特別設(shè)置倒扣成型件，以滿足第二色成型軟膠外殼時的成型和脫模。而倒扣b2則須使用一組哈夫滑塊進(jìn)行成型和雙側(cè)面抽芯脫模。在成型底層硬殼時，倒扣b1使用1個單一滑塊機(jī)構(gòu)即可實(shí)現(xiàn)抽芯脫模。倒扣b1的成型滑塊頭抽芯抽走后，讓出的空間正好用于第二色軟膠在此處的充填需要。倒扣b1下端的倒勾可設(shè)計(jì)成由成型倒扣b4的兩個哈夫滑塊進(jìn)行成型。因此，第一次成型模腔的分型使用P1-P1分型面，但要增加一個用于倒扣b1局部分型的P1-P2面，如圖1(b)所示；在第二次成型模腔分型中，直接使用P1-P1分型面分型即可。

設(shè)計(jì)時，第一色模腔和第二色模腔都開設(shè)排氣通道，確保成型時腔內(nèi)氣體能及時排出。第一色模腔經(jīng)表面處理，使底層硬殼塑件表面達(dá)到Ra1.6～Ra3.2的表面粗糙度，以增加第二色注塑時軟、硬材料黏結(jié)面的黏結(jié)力，增強(qiáng)黏結(jié)效果[8-11]。

3 模具結(jié)構(gòu)

模具由兩副子模具組合而成，模具的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括三方面的工作：一是第一色子模具的設(shè)計(jì)；二是第二色子模具的設(shè)計(jì)；三是注塑工藝的設(shè)計(jì)。兩副子模具的動模的結(jié)構(gòu)相同，定模的結(jié)構(gòu)不同，主要是型腔構(gòu)成上的差異[12-14]。雙色成型兩色兩種型腔的布置設(shè)計(jì)如圖2所示。

1～4-倒扣b1成型滑塊；5-第一色型腔鑲件；6， 6′, 7， 7′-哈夫滑塊鎖緊塊；8， 8′-水平流道；9， 9′-定模板長拉桿；10， 10′-樹脂開閉器；11， 11′-流道板短拉桿；12～15-彎銷；A1～A4-第一色型腔編號；A′1～A′4-第二色型腔編號；16-第二色型腔鑲件圖2 子模具定模結(jié)構(gòu)布置

3.1 第一色子模具定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

單副子模具模腔布局為一模四腔，第一色子模具定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2中左圖所示，定模型腔分別為腔A1～A4，一起設(shè)置在第一色型腔鑲件5內(nèi)，單腔的澆注使用點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注，由流道8為4個模腔供料。為實(shí)現(xiàn)單個塑件中P1-P2分型區(qū)域部分的先抽芯脫模，4個定模型腔A1～A4中分別設(shè)置了一個定模先抽芯機(jī)構(gòu)的成型滑塊1～4，4個定模先抽芯滑塊使用倒裝在動模一側(cè)的4個彎銷(件12～15)分別驅(qū)動。相應(yīng)地，為滿足倒扣b2及倒扣b1下端倒鉤的脫模，需要設(shè)置1組2個哈夫滑塊機(jī)構(gòu)，該組哈夫滑塊機(jī)構(gòu)的鎖緊塊分別為鎖緊塊6、鎖緊塊7。4個模腔的澆注使用點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注，水平澆注流道8使用S形流道。定模結(jié)構(gòu)中，使用三板模定模結(jié)構(gòu)，定模的打開和閉合控制使用4個定模板長拉桿9、 4個樹脂開閉器10、 4個流道板短拉桿11進(jìn)行控制。

3.2 第二色子模具定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

如圖2右圖所示，第二色子模具定模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)同第一色子模具定模結(jié)構(gòu)相似，不同之處在于第二色型腔鑲件16與第一色型腔鑲件5的設(shè)置不同。第二色型腔鑲件16中，取消了第一色型腔鑲件5中所安裝的4個定模先抽芯滑塊(件1～4)，在第二色型腔鑲件16中對應(yīng)于將件12～15的頂端位置，設(shè)置了4個空槽，以供件12～15插入。第二色定模型腔分別為腔A′1～A′4，一起設(shè)置在第二色型腔鑲件5內(nèi)，單腔的澆注也使用點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注，由流道8′為4個模腔供料。 相應(yīng)地，第二色定模內(nèi)也設(shè)置了鎖緊塊6′、鎖緊塊7′。4個模腔的澆注也使用點(diǎn)澆口進(jìn)行澆注，水平澆注流道8′使用S形流道。定模結(jié)構(gòu)中，使用三板模定模結(jié)構(gòu)，定模的打開和閉合控制使用4個定模板長拉桿9′、4個樹脂開閉器10′、 4個流道板短拉桿11′進(jìn)行控制。

3.3 動模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

兩副子模具的動模結(jié)構(gòu)一模一樣[15-17]，以第一色子模具動模結(jié)構(gòu)布置設(shè)計(jì)為例，其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖3所示。結(jié)構(gòu)中，哈夫滑塊17、 18用壓條安裝在動模板上，彎銷12～15則安裝在動模墊板上。型芯鑲件19安裝在動模板上，用于圖1(b)中所示P1-P1分型面以下的硬殼塑件的成型。

12～15-彎銷；17, 18-哈夫滑塊；19-型芯鑲件圖3 動模設(shè)計(jì)

4 模具結(jié)構(gòu)安裝

4.1 結(jié)構(gòu)安裝

兩副子模具的結(jié)構(gòu)安裝如圖4所示。第一色子模具的結(jié)構(gòu)安裝如圖4(a)所示。該子模具結(jié)構(gòu)為三板模結(jié)構(gòu)，但在其基礎(chǔ)上增加了動模墊板30，使得動模墊板30與動模板29之間能一次分型打開，因而，模具能分4次，分別在PL1～PL4處打開。其中，PL1面的打開用于彎銷15等4個彎銷驅(qū)動各自對應(yīng)的倒扣b1成型滑塊1完成定模先抽芯。PL2面的打開用于點(diǎn)澆口與塑件的分離。PL3面的打開用于點(diǎn)澆口流道廢料的脫模。PL4面用于第一色型腔A1～A4的打開。打開順序?yàn)镻L1→PL2→PL3→PL4，按PL2→PL3→PL4→PL1順序閉合。彈簧25用于保證PL1面先打開。復(fù)位桿24上必須安裝復(fù)位彈簧23，以確保模腔閉合前，頂出機(jī)構(gòu)必須先復(fù)位。

(a) 第一色子模具

(b) 第二色子模具

第二色子模具的結(jié)構(gòu)安裝與第一色結(jié)構(gòu)基本相同，如圖4(b)所示。不同的是，第二色子模具中，雙色塑件從型腔中脫出時，需要使用推出彈簧35將第二色型腔從鑲件33中推出，并由限位塊34對推出行程進(jìn)行限位。

4.2 工作原理

1) 單副子模具開模時按PL1→PL2→PL3→PL4順序打開，按PL2→PL3→PL4→PL1順序閉合。

2) 雙色注塑工作原理為：模具安裝在雙色注塑機(jī)上后，第一工位注塑時，第一色子模具閉合注塑，完成首件底層硬殼的注塑成型，第二色子模具閉合但不注塑；第一工位打開時，按PL1→PL2→PL3→PL4順序打開；打開后，注塑機(jī)動模帶動兩副子模具的動模旋轉(zhuǎn)180°，換到第二工位，然后兩副子模具都按PL2→PL3→PL4→PL1順序閉合；閉合后，兩副子模具都進(jìn)行注塑，第一色子模具完成底層硬殼的成型，第二色子模具完成軟膠的注塑成型；注塑完成后，模具按PL1→PL2→PL3→PL4順序打開，第二色子模具動模側(cè)有頂出，第一色子模具側(cè)沒有頂出。由第二色子模具所在工位的注塑機(jī)頂桿推動推板31′及其上的頂針36將雙色塑件頂出，實(shí)現(xiàn)雙色塑件的完全脫模。而后，模具動模反向逆轉(zhuǎn)180°回歸到第一工位，開啟雙色注塑循環(huán)。

生產(chǎn)時，有以下問題需要注意：

(1)保持TPE熔融溫度以確保黏合效果，TPE注射溫度選取范圍為190～240 ℃；(2)注塑前，須對TPE進(jìn)行干燥處理，以減少表面積水，獲得均勻的表面顏色。

5 結(jié) 論

針對接觸開關(guān)蓋雙色塑件的成型需要，做了以下工作。

1) 選用尼龍材料成型塑件的底層硬殼 ，選用TPE材料成型接觸外蓋。

2) 雙色成型模具由兩副獨(dú)立的子模具組成，子模具整體結(jié)構(gòu)相似，都為三板點(diǎn)澆口模具，分4次開模打開。

3) 為滿足雙色塑件第二色材料對第一色材料包緊的需要，第一色子模具中設(shè)置了4個倒裝式彎銷驅(qū)動定?；瑝K抽芯機(jī)構(gòu)，該種機(jī)構(gòu)的設(shè)置，其成型滑塊頭抽芯后為第二色的成型讓出填料位置。

本模具結(jié)構(gòu)構(gòu)思較為巧妙，希望能為其他雙色模設(shè)計(jì)提供參考。