初探多色模具成型塑件拼接防裂结构

戚月珍

（江苏省常州市建东职业技术学院，江苏 常州 213022）

1 插脚镶件多色塑料注塑模具

1.1 概述

随着车灯类产品结构的多样化、复杂化发展，注塑模具结构也紧随着日渐复杂。作为多色模具结构封料筋条通常用到的插脚镶件，更是成为了不可或缺的部分。常规插脚镶件非常适用于产品筋条过深在生产过程中此类结构反复开合模具动作，易导致筋条发生诸如变形、弯曲、开裂等种种现象，增加了用户使用过程中维修频率。为了方便损坏过程中可以拆下便于维修，在原有插脚镶件结构中结合产品缺陷对其进行改善优化，通过更改插脚镶件封胶面造型对产品加大其结合处的接触面积来解决双色及多色灯罩拼接处结合处易开裂的缺陷问题，适合于某些拼接式多色产品的注塑模具。模具中的实际使用结果表明：该结构改善完全适合使用在多色注塑产品的模具中，且运行效果良好。

由模具注塑所成型的塑料产品在现今生活中的使用越来越广泛，大量塑料产品的使用，小到日常生活用品（如：手机、圆珠笔壳、文件夹、计算器），大到汽车、轮船、航空产品等等。广泛的应用范围，促使模具技术不断发展，为了塑料产品的大批量生产，这就要求塑料注塑模具的机械强度足够高，才能不间断地提供产品，满足市场的大量需求。塑料注塑模具机械强度的高低在于最脆弱的那个点，而在这其中用于一种多色产品成型的插脚镶件为重中之重。

1.2 插脚镶件在多色塑料注塑模具中的应用和现状

插脚镶件在多色塑料注塑模具中的应用历来存在并且非常广泛，近几十年来随着科学技术水平的提高，相应地促进了模具行业的快速发展，计算机辅助设计的普及和应用，设计人员整体素质的上升推动了模具设计经验的逐渐积累，从而使得模具实际制造水平的持续上升，各种各样的塑料产品在人们日常生活中的比例越来越高。俗话说良好的开端是成功的一半，任何一个产品的质量都取决于设计的合理与否。同样的道理，模具结构的设计质量的高低也决定了塑料产品的质量优缺。在塑料模具的结构设计中，镶嵌件是必须引起重视的问题。因为相对于整体模具而言，镶嵌件结构的模具，它的优点在于不但可以节省材料，而且加工的时候更加方便，缩短模具制造周期。特别是型腔的加工，由于是内表面，如果是整体式的加工非常困难。而镶嵌件由于嵌件之间存在间隙，可以增加排气，从而有利于塑料产品的成型，提高了塑件的质量。另外由于制造周期短从而使产品能够提前面市，可以为公司抢占市场做好基础和准备。

在多色成型模具技术的快速发展阶段，模具的强度要求也越来越高，并且模具已经能够制造成模块化，像拼积木一样，各组件可方便快捷地更换。传统的普通插脚镶嵌件如图1所示的结构已满足不了双色或多色模具成型的要求，为避免这类缺陷，必须在模具前期设计分析的时候加以充分考虑，本设计任务就是对这种结构进行相应地改善。

图1 常规插脚镶件示意图

本课题准备设计一种新型的模具插脚镶嵌件结构，这样可以解决双色及多色拼接式塑料产品在使用过程中容易出现的开裂现象。

2 镶嵌的件设计和加工

2.1 整体结构设计思路

本课题的思路就是想通过对多色塑料结合的地方筋条的镶嵌件结构进行更改，加大其结合处两者之间的接触面积，就是将结合处原来的平面拼接方式改为阶梯式拼接的方式，原先的平面指任意两点的连线整个落在此面上，平面拼接方式由两个平面拼接而成，而阶梯式拼接方式由三个或三个以上的平面拼接而成，并且阶梯式拼接方式没有固定规则拼接方式。如图2所示。

图2 三个接触面拼接式插脚镶件示意图

本结构就是通过增加汽车尾灯灯罩焊筋结合处的接触面积（如图3所示），从而达到保证焊筋处高强度的目的，并且可以减少接触处的应力集中，大大减少了在生产过程中的结合处容易出现的开裂现象，另外设计工作简单不需要刻意多出任何的工作量，只是变换了一下思路，就可以给生产省去不必要的麻烦。做成台阶式的插脚镶件不仅设计工作不要太多的额外工作，生产上还方便加工，减少加工工艺步数，极大地提高了工作效率，做到了结构简单，构造合理，比较适合大范围应用。

图3 改善效果示意图

2.2 脚插镶嵌件的应用

常见的插脚镶嵌件，不仅在塑料模具中的定模、动模中可以应用，在滑块和斜顶中也可以使用。在实际模具生产过程中主要在以下几种情况下考虑增加镶嵌件，从而方便模具的加工和排气。

比如在一些结构比较复杂的模具中，在有比较深度的筋条的位置情况下或者有奇形怪状的位置时，这时加工非常困难，通常采用镶件的方法方便后道工序的加工，而由于嵌件之间存在间隙，便于产品在较深位置时产生困气，从而产生烧焦现象等。而且在后期的模具使用过程中维护镶件的使用也能节省维护的成本，比如插脚损坏，采用镶件式的就不需要更换本体，只需更换镶件的插片就可以实现模具的维修。

本课题的改进镶嵌件主要应用于双色或者多色塑料模具，比较深度的筋条的位置且用于封胶的插脚镶件结构，比如广泛应用于现代汽车车灯行业中，双色或多色尾灯灯罩多采用拼接式造型，产品拼接处接触面较小且易造成应力集中，另外由于接触面处的强度较低，易造成插脚断裂或者拉伤。灯罩后续工序还有需要做防雾、焊接、总装。在这些过程中易受到外力的作用或者操作不当造成灯罩拼接处筋条易开裂，有可能导致产品报废，造成不必要浪费。如图4所示，A、B结合处易开裂。

图4 产品示意图

2.3 插脚镶嵌件的常见形式

插脚镶嵌件在模具中有多种存在形式，其主要镶件存在形式有以下两种形式：通孔式和盲孔式。

本课题研究的是通孔式镶件，在各种镶件的存在形式中，由于通孔式镶件的先天优越性，要优先选用通孔式，如图5所示。

图5 改善镶件及通孔式镶嵌件示意图

通孔式的加工方法非常方便，一般采用直接线切割加工或直接钻孔后再经过铰孔，所以这种镶件应用很广泛。

2.4 插脚镶嵌件设计要点

由此可知，插脚镶件的设计在塑料模具结构设计中占有一定的重要位置，因此以下几点在设计插脚镶件过程中应加以注意。

（1）在镶拼插脚镶件时，要在拼接处打磨光滑，避免尖锐角度。

（2）在改善插脚镶件时，需要考虑到筋条强度。

（3）如果碰到只有单边承受注射压力，而另一侧无有效固定位的镶件的模具，为了防止镶件冲偏，为了加强强度必须另做加强筋。

2.5 插脚镶件的加工和制作

首先备料，按照数据图的尺寸，购买尺寸稍大的方块钢料（一般采用718HH）和插片的钢料（由线切割剖料成片状），加工步骤如下：

（1）由编程人员根据3D数据图计算出加工的刀路，经审核下发到下道工序数控加工。

（2）数控加工人员，根据所编程序确定工件原料和基准，经打表分中取数试刀进行加工，加工完成后经检测合格后方可移交下道工序钳工装配。

（3）装配时经过打磨倒角等一系列工序，将配合间隙控制在0.1 mm左右，装配固定完成后，再次移交数控加工。

（4）移交数控加工后重复（1）（2）两道工序，经检测合格后算完成加工，如若不合格还需要返工，直到检测合格为止。

3 结 语

本文设计了一种改善插脚镶件结构方案，通过对双色或多色产品结合面的接触面积的改善，用来增加产品结合处的接触面积，合理地改善了产品结合处易开裂现象。通过实际使用结果来看，相对特殊造型的结构还是有明显改善效果。有鉴于此，有必要提供一种拼接处防开裂结构，该结构能够解决上述技术中存在的费用昂贵问题，降低工作成本，提高生产效率。拼接产品类模具可以在前期，针对开裂现象对其结合处进行改善，从而达到减少产品开裂、镶件断裂的问题。