INSERT MOLDING 模具开发注意事项

广州城建职业学院 傅洁琼 戴护民

富士康科技集团 丘斯波

INSERT MOLDING模具中嵌件一般是冲压件，或者是螺纹嵌件，在注射合模前，它们必须在模具中保持一固定位置，而后在注射冲模完成后，最终与塑胶部分牢固的结合在一起，是非机械的连接。此类产品的一般在产品开发中作为结构件出现，产品的强度要求较高，因此在选择塑胶材料上多选用含玻纤（GF）的料，一般有PC+GF，PA+GF，其中GF的含量一般在10%～50%。

玻纤是用玻璃制成的纤维，玻纤是标准的弹性体，伸长变形与应力成正比，直到断裂之前也没有屈服点，一旦去除应力，形变可完全恢复，从而具有优良的尺寸稳定性。同时其在300度下强度保持不变，致使玻纤的增强塑料的拉伸强度提高2倍以上，其成型制品的强度与刚度都有所提高。另外含玻纤的增强塑料具有较低的热传导性能和热变形温度，易于熔体在模腔内的充填，能在较高的温度下开模取出制品，因而缩短了模塑周期。

由于INSERT MOLDING产品结构的复杂性及材料的特殊性，决定了其产品设计及模具设计需要注意的细节。产品设计方面：肉厚平均1.5mm，才能满足充填的流动特性和成型工艺要求，嵌件与塑件的结合才牢固。脱模斜度比一般的塑件要大，因为产品的表面粗糙度差，脱模时摩擦力大。模具设计方面：1）成品缩水率，由于产品的嵌件部分无收缩，所以要根据产品中嵌件的区域来放分段放缩水及不等方向放缩水来实现产品的尺寸要求。有以下几种情况：塑件部分很少，绝大部分是嵌件的产品不放缩水率；塑件部分占少数，大面积都是嵌件部分不放缩水，反之部分按产品结构情况在XYZ三个方向放不等量缩水。由于是分段放缩水率，因此分段后的整合技巧对模具设计人员就提出了相当高的设计经验和水平。

INSERT MOLDING的定位一般在模具上设置定位凸台，且需要对嵌件的X和Y方向进行精确定位。嵌件定位孔最好为平面孔，尽可能避免为折弯面或拉伸面（此类面的精度较差且变形量过大），定位凸台和嵌件配合高度为1.5-2倍的嵌件的厚度，头部尽可能大锥度以便于嵌件的放置，定位凸台高度最小3mm，以便于嵌件的放置。对于嵌件中有悬臂梁结构的伸长结构，模具除了作主定位外，需要做辅助定位。辅助定位凸台只是导正嵌件放置过程中的变形防止压模，其凸台侧边可做0.1～0.2mm的淘料。模具结构有用嵌件进行封胶的尽可能做成靠破避免做成插破，尤其是细长结构，防止压模。

嵌件在模具中的定位后还需要固定，因为嵌件在模具闭合过程中因为晃动可能造成掉落而造成压模。INSERT MOLDING一般采用吸盘吸附嵌件，吸盘吸附嵌件的位置尽可能为平面，避免折弯面和拉伸面。INSERT MOLDING产品如果定位凸台是对称但结构不是对称的，还特别注意要在放置嵌件时候放反而压模，因此需要增加防呆凸台结构，防呆凸台一定要比定位凸台高。

INSERT MOLDING成型工艺条件模温在65-120度，料温在260-320度的范围内。当然不同的原料配比有不同的温度范围，材料的料温都是一个区间温度，供应商会提供其上下限温度。上限温度表示材料开始碳化分解的温度，下限温度表示材料开始流动的温度，成型中若温度低于下限，则材料的流动性不足，成型螺杆塑化不足易造成螺杆断裂和产品无法正常充填；材料温度高于上限粘度下降，易碳化并产生瓦斯气体，腐蚀模仁及成型机螺杆，且产品易脆化，难以通过相关的机械性能测试。而模具的温度需要根据产品的结构和模具的结构在材料的温度范围内进行调试，寻找一个最佳的温度。

INSERT MOLDING产品常出现的问题主要有以下几个，也是工程人员解决此类模具的难点所在。

1）溢胶：常出现在用嵌件的R角进行封胶的部位。因为嵌件折弯后R角的精度达不到图纸理论尺寸，因此与塑模配合时会留下间隙造成塑胶溢出。若嵌件的材料越厚，硬度越硬，冲压后弹性形变越大，溢胶越明显。所以尽可能避免用R角进行封胶，或者建议客户尽量把R角做大，减少溢胶的危险。若R角的精度无法再进一步提高，则需要钳工按实际的R角对模具进行合配。

2）INSERT MOLDING的结合力：因为INSERT MOLDING产品是嵌件和塑件靠结构结合在一起的，因此产品会出现结合力不足的的现象。结合力不足，将会出现各种外观和性能的缺陷，从而影响产品的使用。对于此种问题，可以通过修改增加塑件和嵌件的结合面积或者结合方式进行改善。由于改变嵌件的结构需要变更冲模的结构，动作幅度大存在一定的风险。因此可考虑用其它方式变更个边的嵌件的结构做测试用，确认能够解决问题了再对冲模进行改进。

3）INSERT MOLDING产品最难以解决的问题就是其变形问题。产品中因为嵌件不会收缩，而塑胶部分在充填过程中遇到嵌件就会变冷，使得保压无法正常的进行，冷却收缩后易引起变形。变形问题的解决难度较大，并且需要多次从不同的方面进行尝试。一般可以从以下几个方面进行解决：首先考虑是否是塑件和嵌件的结合力不够而造成的收缩变形，其次看能否在模具上改善水路的排布以排除冷却不均造成的收缩变形，另外可以采用换料的方式进行取样验证变形或者改变浇口的位置和数量。前面两种方式只是从模具方面进行变更改善，后面两种方法是从根本上进行尝试，一般效果比较显著，但是实验的成本也较高。因此对于此类问题的解决可以先从小处着手，再做大的变更，以节约成本和时间。

INSERT MOLDING模具的开发是一项艰巨的任务，因材料，模具结构及成型工艺的不同往往会有许多新问题的出现。工程人员应该仔细分析进行，找出问题的关键，力求缩短解决问题的时间。

[1]王文广,雁主编.料配方设计——第二版[M].化学工业出版社,2004．

[2]刘彦国主编.料成型工艺与模具设计[M].人民邮电出版社,2009．

[3]洪慎章主编.用注塑成型及模具设计[M].机械工业出版社,2006．