双（多）色塑料注射成型模具设计案例优化

1.双色塑件注射成型工艺性分析

控制开关面板双色塑件的结构尺寸如图5-14所示，该塑件的材质为单一的ABS塑料，其内面板采用红色的ABS，外边框及固定框架采用乳白色的ABS，两部分塑件的材质相同，只是颜色不同，故塑件材料的相容性很好；塑件周界尺寸为72mm×64mm×6.5mm，均匀壁厚为2.5mm，由于面板与框架之间由0.3mm厚的薄片连接，型腔充模较困难。塑件尺寸公差等级为MT4～MT5级，属中等精度要求。塑件拟在DemagErgot-echmulti125（P型）双色塑料注射机上生产，该双色注射机的两个塑化装置呈水平排列，两个塑化装置的理论注射量均为80／120cm³，其动模板配备有平面旋转转盘，可带动注射模动模部分进行正、反向180°旋转，完成塑件半成品的换位，因此，该双色注射模不必设置模内旋转换位机构。

图5-13 双色注射模推出机构形式

1—双色塑件推出机构顶杆 2—双色塑件推出机构 3—第二色料浇注系统 4—定模型腔镶块 5—第一色料浇注系统 6—第一色料浇道凝料推出机构 7—第一色料流道凝料推出机构顶杆

2.双色注射模结构设计

双色塑料注射模因生产所使用的双色注射机类型（分为P型、V型、R型等）和半成品件的换位方式（分平面转盘换位、托芯转盘换位和机械手移动换位等）的不同，其模具的浇注系统和模具各部分的结构形式存在许多差异。因此，双色注射模的结构设计应注意模具结构与设备结构类型的匹配问题，以免影响正常生产。

（1）分型面与型腔数的确定

1）分型面的选择。控制开关面板塑件为扁平件，其分型面位置通常选在塑件最大轮廓面的边界上，如图5-15所示，第一色塑件的分型面选在A—A位置，第二色塑件的分型面选在B—B位置。由于双色塑件第一色注射成型的半成品塑件需在下一次注射前旋转换位至第二色注射工位，它要求两种颜色塑件的分型面一致，因此，分型面应选择在二者的公共面上，以方便模具的制造，保证双色注射模的动模旋转180°之后能与定模分型面完全吻合。

2）型腔数的确定。因控制开关面板塑件的生产批量较大，且为中小型塑件，塑件结构较简单，在设备注射量和锁模力允许的情况下，可选用一模多腔成型，但考虑注射成型时模具需要旋转换位，型腔数太多将造成冷却系统管路连接困难，且模具尺寸受双色注射机装模空间的限制，不宜太大，因此确定采用一模两腔的成型方案，模具型腔布局如图5-16所示。

图5-14 控制开关面板双色塑件的结构尺寸

a）第一次注射成型塑件 b）第二次注射成型塑件 c）第一次注射的内面板（红色） d）第二次注射的外边框及固定框架（乳白色） e）第二次注射成型后的塑件

图5-15 控制开关面板双色注射模塑件分型面选择

a）第一色料塑件分型面 b）第二色料塑件分型面

图5-16 控制开关面板双色注射模型腔布局

a）定模部分镶块布局 b）动模部分镶块布局

1、4、9、10—镶块精定位锁扣位置 2、5—点浇口位置 3、6、8、12—水道系统 7、11—顶杆位置

（2）模具浇注系统的设计 塑件材质为不同颜色的ABS塑料，其注射成型性能较好，对浇注系统的类型和尺寸无特殊要求。因对控制开关面板的外表面有外观要求，其外露表面上不允许有浇口痕迹存在，所以浇口位置应设置在塑件非外露表面位置。由于在双色塑料制品生产过程中，每次注射完成后，均需将浇注系统和已成型的双色制品顶出脱模，而第一色料注射成型的半成品则不允许脱模，必须随动模转换至第二色料的注射工位。因此，通常要求第一色塑件所选浇注系统应具有与塑件自动分离的功能，可选的浇注系统类型主要有潜伏式浇口和点浇口。考虑到塑件为扁平件，如采用潜伏式浇口，需要增设注料浇口的工艺柱，它会影响塑件的脱模，使模具结构变得复杂，故选用点浇口更为合适。考虑到第一色塑件的4个内面板两两相连，内面板之间仅由2.5mm宽、0.3mm厚的薄片与梯形凸台连接，塑料熔体充模比较困难，宜采用四点浇口进料，以保证各型腔达到较好的流动平衡。第二色塑件结构与第一色塑件有类似的特点，所以也采用四点浇口进料。浇注系统总体结构采用平衡式布置，如图5-17所示。因塑件的注射量较小，浇口尺寸不宜太大，依经验选用点浇口的内浇口尺寸为ϕ1.0mm，分流道截面为梯形，最大宽度为4mm，深度3mm，侧面斜度取8°。

图5-17 控制开关面板双色注射模浇注系统设计(www.xing528.com)

a）第一色料注射的浇注系统 b）第二色料注射的浇注系统

图5-18 控制开关面板双色注射模成型镶块结构

a）第一色料注射定、动模成型镶块 b）第二色料注射定、动模成型镶块

1—第一色料注射动模镶块 2、7—动模小镶块 3—定模小镶块 4—第一色料注射定模镶块 5—第二色料注射定模镶块 6—第二色料注射动模镶块

（3）成型零件的结构设计控制开关面板塑件虽然形状较为简单，但因生产批量大，塑件外观质量要求高，对成型零件的加工要求较高，因此选用性能良好的预硬钢P20制造镶块，并预硬化处理至35～37HRC，动、定模镶块结构如图5-18所示，塑件外表面由动、定模大镶块整体成型，而内孔部分采用局部镶拼结构，这样有利于内孔成型镶块的表面加工。在定、动模镶块的四角专门设置了锁扣精定位结构（图5-18的E、F处），它可以提高动、定模镶块的合模精度，并有利于模具制造时动、定模镶块在模外的修配。

（4）模具温度控制系统的设计 ABS塑料注射成型的模温通常为40～60℃，模具上可设置水道系统，依靠模温机给模具温度控制系统提供热水或冷水，以调节双色注射模成型区域的模具温度。模具刮料板上设置的冷却循环水道主要对浇注系统进行冷却，如图5-19所示；定模和动模镶块上设置的循环水道系统（图5-16、图5-18）主要用于塑件的冷却。

（5）模具推出机构的设计 双色注射模推出机构的工作过程与其他注射模有所不同，当第一色注射成型后塑件并不脱模，只取出浇注系统凝料，第一色料注射模的推出机构在注射机顶出动作过程中一般不工作或只推出流道凝料，而第二色料注射成型后需要将塑件和浇注系统凝料同时脱模，其推出机构需要推出塑件和流道凝料。因此，双色注射模第一色料注射和第二色料注射的推出机构即使在同一副模具上也应分别设置，以满足双色塑件的脱模要求。因控制开关面板双色塑件的浇注系统类型是多点浇口，开模后浇注系统凝料由定距分型机构驱动刮料板使其脱模，无需推出机构顶出，如此可简化模具推出机构的设计。

控制开关面板双色塑件内面板部分要求光洁平整，不允许设置顶杆，且四个内面板依靠细小外边框和固定框架连为一体，如果顶杆数量不足或布置不合理，极易造成塑件脱模变形或损坏。因受塑件尺寸限制，只能选用ϕ2.5mm的顶杆，考虑到边框和凸台处的脱模力较大，适宜布置顶杆，因此，在每个塑件上均匀设置了27根顶杆，以保证塑件的脱模，顶杆的布局如图5-16b所示。

（6）模具合模精度与刚度的加强 为了提高模具的合模精度，该模具除模架上的导柱导套定位外，还专门设置了两组圆锥形精密定位锁（参见图5-19件8）来加强动、定模合模精度。为了改善动、定模镶块的修配工艺，在定模镶块和动模镶块的四个角部还设置了定位锁扣结构，进一步提高了动、定模镶块的合模精度。

为增强模具的整体刚度，提高注射模分型面的配合精度，保证分型面的密封效果，模具在支承板下增设了8根支承柱，其中ϕ32mm和ϕ42mm的支承柱各4根。

3.双色注射模结构设计的要点

进行双色注射模结构设计时，应注意以下几点：

1）根据双色注射机两组注射装置的排布形式和所能提供的塑件换位方式，正确选择双色注射模的结构类型，以适应双色注射机的工作要求。

2）第一色料注射的浇注系统类型宜选用塑件与流道凝料能自动分离的点浇口或潜伏式浇口，而第二色料注射的浇注系统类型选择较为灵活，可视实际需要而定。

3）双色注射模推出机构的动作过程与其他注射模不同，通常第一色料注射模的推出机构不顶出塑件，只顶出流道凝料；第一色料注射与第二色料注射同在一副模时，推出机构应分别设置。

4）塑件采用旋转换位方式时，其型腔布局应围绕旋转中心相对旋转180°布置。

图5-19 控制开关面板双色注射模装配图

a）主视图 b）俯视图 c）左视图 d）仰视图

1—定模座板 2—刮料板 3—型腔板 4、10—拉料杆 5—浇口套 6—定模小镶块 7—第一色料定模镶块 8—圆锥精密定位锁 9—定位圈 11—动模小镶块 12—水道密封圈 13—第二色料定模镶块 14—小导柱 15—限位钉 16—顶板 17、20—顶杆固定板 18—小导套 19—限位块 21—第一色料动模镶块 22—顶杆 23—复位杆 24—弹簧 25—动模板 26、30—定距拉杆 27—动模小型芯 28—尼龙拉钉 29—支承柱