INSERT MOLDING 模具開發(fā)注意事項(xiàng)

廣州城建職業(yè)學(xué)院 傅潔瓊 戴護(hù)民

富士康科技集團(tuán) 丘斯波

INSERT MOLDING模具中嵌件一般是沖壓件，或者是螺紋嵌件，在注射合模前，它們必須在模具中保持一固定位置，而后在注射沖模完成后，最終與塑膠部分牢固的結(jié)合在一起，是非機(jī)械的連接。此類產(chǎn)品的一般在產(chǎn)品開發(fā)中作為結(jié)構(gòu)件出現(xiàn)，產(chǎn)品的強(qiáng)度要求較高，因此在選擇塑膠材料上多選用含玻纖（GF）的料，一般有PC+GF，PA+GF，其中GF的含量一般在10%～50%。

玻纖是用玻璃制成的纖維，玻纖是標(biāo)準(zhǔn)的彈性體，伸長(zhǎng)變形與應(yīng)力成正比，直到斷裂之前也沒有屈服點(diǎn)，一旦去除應(yīng)力，形變可完全恢復(fù)，從而具有優(yōu)良的尺寸穩(wěn)定性。同時(shí)其在300度下強(qiáng)度保持不變，致使玻纖的增強(qiáng)塑料的拉伸強(qiáng)度提高2倍以上，其成型制品的強(qiáng)度與剛度都有所提高。另外含玻纖的增強(qiáng)塑料具有較低的熱傳導(dǎo)性能和熱變形溫度，易于熔體在模腔內(nèi)的充填，能在較高的溫度下開模取出制品，因而縮短了模塑周期。

由于INSERT MOLDING產(chǎn)品結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性及材料的特殊性，決定了其產(chǎn)品設(shè)計(jì)及模具設(shè)計(jì)需要注意的細(xì)節(jié)。產(chǎn)品設(shè)計(jì)方面：肉厚平均1.5mm，才能滿足充填的流動(dòng)特性和成型工藝要求，嵌件與塑件的結(jié)合才牢固。脫模斜度比一般的塑件要大，因?yàn)楫a(chǎn)品的表面粗糙度差，脫模時(shí)摩擦力大。模具設(shè)計(jì)方面：1）成品縮水率，由于產(chǎn)品的嵌件部分無(wú)收縮，所以要根據(jù)產(chǎn)品中嵌件的區(qū)域來(lái)放分段放縮水及不等方向放縮水來(lái)實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品的尺寸要求。有以下幾種情況：塑件部分很少，絕大部分是嵌件的產(chǎn)品不放縮水率；塑件部分占少數(shù)，大面積都是嵌件部分不放縮水，反之部分按產(chǎn)品結(jié)構(gòu)情況在XYZ三個(gè)方向放不等量縮水。由于是分段放縮水率，因此分段后的整合技巧對(duì)模具設(shè)計(jì)人員就提出了相當(dāng)高的設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)和水平。

INSERT MOLDING的定位一般在模具上設(shè)置定位凸臺(tái)，且需要對(duì)嵌件的X和Y方向進(jìn)行精確定位。嵌件定位孔最好為平面孔，盡可能避免為折彎面或拉伸面（此類面的精度較差且變形量過(guò)大），定位凸臺(tái)和嵌件配合高度為1.5-2倍的嵌件的厚度，頭部盡可能大錐度以便于嵌件的放置，定位凸臺(tái)高度最小3mm，以便于嵌件的放置。對(duì)于嵌件中有懸臂梁結(jié)構(gòu)的伸長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，模具除了作主定位外，需要做輔助定位。輔助定位凸臺(tái)只是導(dǎo)正嵌件放置過(guò)程中的變形防止壓模，其凸臺(tái)側(cè)邊可做0.1～0.2mm的淘料。模具結(jié)構(gòu)有用嵌件進(jìn)行封膠的盡可能做成靠破避免做成插破，尤其是細(xì)長(zhǎng)結(jié)構(gòu)，防止壓模。

嵌件在模具中的定位后還需要固定，因?yàn)榍都谀＞唛]合過(guò)程中因?yàn)榛蝿?dòng)可能造成掉落而造成壓模。INSERT MOLDING一般采用吸盤吸附嵌件，吸盤吸附嵌件的位置盡可能為平面，避免折彎面和拉伸面。INSERT MOLDING產(chǎn)品如果定位凸臺(tái)是對(duì)稱但結(jié)構(gòu)不是對(duì)稱的，還特別注意要在放置嵌件時(shí)候放反而壓模，因此需要增加防呆凸臺(tái)結(jié)構(gòu)，防呆凸臺(tái)一定要比定位凸臺(tái)高。

INSERT MOLDING成型工藝條件模溫在65-120度，料溫在260-320度的范圍內(nèi)。當(dāng)然不同的原料配比有不同的溫度范圍，材料的料溫都是一個(gè)區(qū)間溫度，供應(yīng)商會(huì)提供其上下限溫度。上限溫度表示材料開始碳化分解的溫度，下限溫度表示材料開始流動(dòng)的溫度，成型中若溫度低于下限，則材料的流動(dòng)性不足，成型螺桿塑化不足易造成螺桿斷裂和產(chǎn)品無(wú)法正常充填；材料溫度高于上限粘度下降，易碳化并產(chǎn)生瓦斯氣體，腐蝕模仁及成型機(jī)螺桿，且產(chǎn)品易脆化，難以通過(guò)相關(guān)的機(jī)械性能測(cè)試。而模具的溫度需要根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和模具的結(jié)構(gòu)在材料的溫度范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)試，尋找一個(gè)最佳的溫度。

INSERT MOLDING產(chǎn)品常出現(xiàn)的問(wèn)題主要有以下幾個(gè)，也是工程人員解決此類模具的難點(diǎn)所在。

1）溢膠：常出現(xiàn)在用嵌件的R角進(jìn)行封膠的部位。因?yàn)榍都蹚澓驲角的精度達(dá)不到圖紙理論尺寸，因此與塑模配合時(shí)會(huì)留下間隙造成塑膠溢出。若嵌件的材料越厚，硬度越硬，沖壓后彈性形變?cè)酱?，溢膠越明顯。所以盡可能避免用R角進(jìn)行封膠，或者建議客戶盡量把R角做大，減少溢膠的危險(xiǎn)。若R角的精度無(wú)法再進(jìn)一步提高，則需要鉗工按實(shí)際的R角對(duì)模具進(jìn)行合配。

2）INSERT MOLDING的結(jié)合力：因?yàn)镮NSERT MOLDING產(chǎn)品是嵌件和塑件靠結(jié)構(gòu)結(jié)合在一起的，因此產(chǎn)品會(huì)出現(xiàn)結(jié)合力不足的的現(xiàn)象。結(jié)合力不足，將會(huì)出現(xiàn)各種外觀和性能的缺陷，從而影響產(chǎn)品的使用。對(duì)于此種問(wèn)題，可以通過(guò)修改增加塑件和嵌件的結(jié)合面積或者結(jié)合方式進(jìn)行改善。由于改變嵌件的結(jié)構(gòu)需要變更沖模的結(jié)構(gòu)，動(dòng)作幅度大存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。因此可考慮用其它方式變更個(gè)邊的嵌件的結(jié)構(gòu)做測(cè)試用，確認(rèn)能夠解決問(wèn)題了再對(duì)沖模進(jìn)行改進(jìn)。

3）INSERT MOLDING產(chǎn)品最難以解決的問(wèn)題就是其變形問(wèn)題。產(chǎn)品中因?yàn)榍都粫?huì)收縮，而塑膠部分在充填過(guò)程中遇到嵌件就會(huì)變冷，使得保壓無(wú)法正常的進(jìn)行，冷卻收縮后易引起變形。變形問(wèn)題的解決難度較大，并且需要多次從不同的方面進(jìn)行嘗試。一般可以從以下幾個(gè)方面進(jìn)行解決：首先考慮是否是塑件和嵌件的結(jié)合力不夠而造成的收縮變形，其次看能否在模具上改善水路的排布以排除冷卻不均造成的收縮變形，另外可以采用換料的方式進(jìn)行取樣驗(yàn)證變形或者改變澆口的位置和數(shù)量。前面兩種方式只是從模具方面進(jìn)行變更改善，后面兩種方法是從根本上進(jìn)行嘗試，一般效果比較顯著，但是實(shí)驗(yàn)的成本也較高。因此對(duì)于此類問(wèn)題的解決可以先從小處著手，再做大的變更，以節(jié)約成本和時(shí)間。

INSERT MOLDING模具的開發(fā)是一項(xiàng)艱巨的任務(wù)，因材料，模具結(jié)構(gòu)及成型工藝的不同往往會(huì)有許多新問(wèn)題的出現(xiàn)。工程人員應(yīng)該仔細(xì)分析進(jìn)行，找出問(wèn)題的關(guān)鍵，力求縮短解決問(wèn)題的時(shí)間。

[1]王文廣,雁主編.料配方設(shè)計(jì)——第二版[M].化學(xué)工業(yè)出版社,2004．

[2]劉彥國(guó)主編.料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M].人民郵電出版社,2009．

[3]洪慎章主編.用注塑成型及模具設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社,2006．