透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道注塑模具設(shè)計

范玉，范佳琦，黃繼戰(zhàn)，肖根先

[1.江蘇建筑職業(yè)技術(shù)學(xué)院，江蘇徐州 221116； 2.施耐德電氣(中國)有限公司，上海 200042]

隨著人們生活水平的提高，智能化住宅越來越普遍，作為智能化家居的組成部分，自動化窗戶較好地解決了窗戶在不同光強下的透光率，提高了居家環(huán)境的舒適度，透光窗控制器是透光窗的核心部件，透光窗控制器面板是控制器的外觀零件?；趯Ξa(chǎn)品外觀與功能的要求，如要求產(chǎn)品一部分透光，為改善手感在硬膠產(chǎn)品上搭配軟膠，雙色注射成型得到了廣泛的應(yīng)用。透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道注塑模具的定模(型芯)部分安裝在注塑機的固定模板上，動模部分( 型腔)安裝在注塑機回轉(zhuǎn)裝置上，兩次注射的動模部分(型腔)完全相同，第一色基體塑件(硬膠)透明件注射成型后，注塑機的動模板旋轉(zhuǎn)180°，進行注射成型第二色包膠塑件(黑色軟膠)，經(jīng)過注射、保壓和冷卻定型后脫模，得到透光窗面板產(chǎn)品。

1 產(chǎn)品工藝性分析

透光窗控制器面板的外觀如圖1所示，外形尺寸為 78 mm×34 mm×15.8 mm，左側(cè)有一長方形透明窗口，右側(cè)四個按鍵，要求塑件表面光滑，透光性好。圖2為透光窗控制器面板一次注射成型部分及二次注射成型部分。圖2a 為產(chǎn)品一次注射成型部分，材料為無色聚碳酸酯(PC)。圖2b為二次注射成型部分，材料為具有橡膠的高彈性、可注塑加工特征的熱塑性彈性體(TPE)，第二次注射成型的TPE內(nèi)嵌于第一次注射成型的無色PC中。PC的收縮率為0.5%，雙色模具的收縮率取決于一次注射成型的塑料，收縮率也應(yīng)為0.5%。產(chǎn)品側(cè)面有10 個長方孔，每側(cè)有三個定位孔和兩個澆注孔，需要設(shè)計抽芯機構(gòu)才能實現(xiàn)脫模。一次注射成型部分PC和二次注射成型部分TPE的主要結(jié)構(gòu)厚度為0.5～1.2 m m，符合注射成型技術(shù)的要求。

圖1 透光窗控制器面板

圖2 透光窗控制器面板一次注射成型部分及二次注射成型部分

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 總體設(shè)計

根據(jù)雙色模的成型原理及結(jié)構(gòu)特點，確定透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道注塑模具采用倒裝模結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案，澆注系統(tǒng)設(shè)計在雙色塑件的非外觀側(cè)，雙色注塑模具的結(jié)構(gòu)采用分體模結(jié)構(gòu)，第一射注塑完成的無色塑件產(chǎn)品停留在第一射模具的型腔內(nèi)，型腔作為動模側(cè)旋轉(zhuǎn)180°進行第二射黑色塑件的成型，獲得該雙色塑件制品。圖3 為透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道模具。圖4為透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道模具第一射模具工程圖。圖5為透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道模具第二射模具工程圖。

圖3 透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道模具

圖4 透光窗控制器面板倒裝雙色熱流道模具第一射模具工程圖

2.2 澆注系統(tǒng)

考慮到一次注射成型后要求自動切斷澆口，因此選用熱流道+冷流道組合式潛伏式澆口，主流道采用熱流道，分流道和潛伏式澆口采用冷流道。潛伏式澆口可以在產(chǎn)品表面的任何位置澆注；澆注位置受到限制不能多點澆注。一次注射成型的澆注系統(tǒng)如圖6所示。

圖6 一次注射成型澆注系統(tǒng)

二次注射成型主要考慮澆口對外觀的影響，不能在塑件的外表面進料，只能選擇在塑件內(nèi)表面進料，采用熱流道點澆口進料，點澆口設(shè)計在4個按鍵的中心，熔料在充滿4個按鍵及其周圍后，再通過在一射時預(yù)留的靠近分型面的4個長方孔從內(nèi)部流出包裹在一射成型的塑件周圍，二次注射成型的澆注系統(tǒng)如圖7 所示。

圖7 二次注射成型澆注系統(tǒng)

2.3 抽芯機構(gòu)

在一次注射成型時，塑件的四周共有10處長方孔，需要設(shè)計抽芯機構(gòu)。因抽芯距較小，外側(cè)抽芯選用斜頂機構(gòu)，抽芯機構(gòu)如圖8 所示。該機構(gòu)利用注塑機的開模動力通過定距拉桿提供側(cè)向分型所需抽芯力，帶動推板、斜頂推出塑件；側(cè)向分型抽芯斜頂機構(gòu)同時也是推出機構(gòu)。同時，通過壓緊裝置，使塑件留在動模型腔內(nèi)。

圖8 抽芯機構(gòu)

2.4 推出機構(gòu)

雙色模具有2 套互相獨立的推出機構(gòu)，考慮到無色塑件模具成型后，塑件產(chǎn)品需要留在模具型腔側(cè)，設(shè)計壓緊裝置將塑件產(chǎn)品留在型腔內(nèi)，同時在定模部分(型芯側(cè))設(shè)計了斜頂機構(gòu)來成型產(chǎn)品的側(cè)面倒扣結(jié)構(gòu)，實現(xiàn)對產(chǎn)品側(cè)面倒扣結(jié)構(gòu)的脫模。二次注射成型模具采用頂針頂出的脫模方式，頂出的部位選擇塑件的端面處，頂出元件采用扁頂針，在頂桿墊板上的定距拉桿帶動下，頂針板帶動頂針運動實現(xiàn)頂出脫模。其推出機構(gòu)如圖9所示。

圖9 頂出機構(gòu)

2.5 冷卻系統(tǒng)

合理的冷卻水路設(shè)計對提高塑料制品的成型質(zhì)量非常重要，透光窗面板倒裝雙色熱流道注塑模具的水道在產(chǎn)品和澆道凝料的上下方附近環(huán)繞通過，冷卻均勻、效果好，冷卻系統(tǒng)如圖10所示。

圖10 冷卻系統(tǒng)

2.6 塑件壓緊機構(gòu)

雙色塑料模具在第一次注射、保壓、冷卻定型、頂出后，為確保塑件留在動模型腔中，設(shè)計了一套壓緊裝置，壓緊機構(gòu)如圖11 所示。包括:塑件1、活動壓塊2、斜鍥3；壓條4、螺栓5。斜鍥3 通過螺栓5固定在前模上，活動壓塊2 在模具定模內(nèi)壓條4 下可以沿箭頭方向移動；第一次注射、保壓、冷卻定型及分模后，斜鍥3 上的斜面壓緊活動壓塊2 內(nèi)的斜面，活動壓塊2 壓緊塑件的端部，使其留在后模(型腔)內(nèi)；后模旋轉(zhuǎn)至第二次注射位置后，合模澆注，此時斜鍥3 上的斜面壓緊活動壓塊2 的另一斜面，使活動壓塊2 與塑件脫離接觸，確保塑件從后模中脫模，澆注、保壓、冷卻定型后，在頂出系統(tǒng)的作用下實現(xiàn)自動脫模。通過該裝置實現(xiàn)了自動化生產(chǎn)；安全性好，效率高。

圖11 壓緊機構(gòu)

2.7 成型零件的設(shè)計

第一射無色塑件的模具型芯、型腔，模具鋼材采用的是德國生產(chǎn)的熱作模具鋼:1.2344 ESR，型腔、型芯的熱處理硬度為HRC46-48，塑料為無色透明的PC，型腔成型表面要進行拋光處理。

第二射黑色塑件模具型腔、型芯，第二射黑色塑件模具型腔與第一射白色塑件模具型腔完全相同，黑色塑件模具型腔、型芯鋼材選用進口熱作模具鋼1.2344ESR，熱處理硬度要求HRC46-48，同時型腔、型芯成型表面同樣需要進行拋光處理。第一射無色塑件、第二射黑色塑件的模具型芯、型腔及成型滑塊如圖12所示。

圖12 第一射白色塑件、第二射黑色塑件模具型芯、型腔及成型滑塊

2.8 雙色注塑模工作過程

塑件的注射成型過程為:透光窗控制器面板雙色倒裝熱流道模具生產(chǎn)時安裝在雙色注塑機上，在進行第一次注塑時，只注塑第一射無色透明PC 塑件模具，第二射黑色熱塑性彈性體(TPE)塑件模具不注塑，合模后首先注射PC塑料，完成第一次注射成型，開模拉斷潛伏式澆口，澆道凝料自動脫落，同時，斜鍥上的斜面壓緊活動壓塊內(nèi)的斜面，活動壓塊壓緊塑件的端部，使其留在后模內(nèi)，在頂桿墊板上的定距拉桿帶動下，頂桿墊板帶動斜頂塊運動實現(xiàn)頂出脫模，動模旋轉(zhuǎn)180°旋轉(zhuǎn)至第二次注射位置合模，注入TPE塑料，完成二次注射成型，開模拉斷熱流道點澆口，在定距拉桿帶動下頂桿板驅(qū)動頂桿實現(xiàn)產(chǎn)品的脫模，此時斜鍥上的斜面壓緊活動壓塊的另一斜面使活動壓塊與塑件脫離接觸，確保塑件從后模中脫模，在頂出系統(tǒng)的作用下實現(xiàn)自動脫模。圖13 為透光窗控制器倒裝面板雙色注塑模具實物圖。

圖13 透光窗控制器倒裝面板雙色注塑模具

3 結(jié)語

透光窗面板雙色模具采用倒裝模式熱流道模具結(jié)構(gòu)，型腔設(shè)計在動模，先注塑無色塑件，再注塑黑色塑件，設(shè)計的斜頂脫模機構(gòu)和壓緊機構(gòu)，保證了第一射無色塑件產(chǎn)品開模后留在動模型腔內(nèi)。經(jīng)過試模，塑件經(jīng)檢驗，塑件品質(zhì)穩(wěn)定，設(shè)計的雙色模具結(jié)構(gòu)合理，達到了預(yù)期設(shè)計目標(biāo)，動作可靠，可滿足生產(chǎn)要求。