IMD中沖切模模具設(shè)計(jì)

摘 要：沖切模是模內(nèi)裝飾成形技術(shù)的重要組成部分。文章介紹了沖切模的工藝成形原理，闡述了該類模具設(shè)計(jì)的基本原理、設(shè)計(jì)流程，總結(jié)了產(chǎn)品在制造和生產(chǎn)過(guò)程中常見(jiàn)的問(wèn)題及處理措施，以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的一些注意事項(xiàng)。對(duì)模具設(shè)計(jì)者具有一定的指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：沖切模；設(shè)計(jì)；原因；措施

引言

IMD（In Mold Decoration）中文名叫模內(nèi)裝飾技術(shù)，是目前市面上流行的一種表面裝飾技術(shù)，其表面是硬化透明薄膜，中間是印刷圖案層，最后在背面有注塑層，油墨位于中間，這樣產(chǎn)品表面不易被刮花，同時(shí)可以有效增加產(chǎn)品的耐磨性，并可長(zhǎng)期保持油墨的鮮明顏色而不易退色。其產(chǎn)品集裝飾性、功能性于一身，在家用電器、電子產(chǎn)品、汽車(chē)內(nèi)飾等行業(yè)得到過(guò)廣泛應(yīng)用。IMD生產(chǎn)的主要工藝流程[1、2]：PC片背面印刷油墨→干燥→高壓成型→剪切廢邊→注塑→后處理。沖切模主要用于在PC片材高壓成形后，將片材上多余的廢邊切除掉，以形成最終IMD產(chǎn)品的外觀形狀。有了片材的保護(hù)，注塑成形后的產(chǎn)品外觀面能長(zhǎng)時(shí)間保持鮮艷的圖案[3、4]。

1 沖切模成型原理

IMD沖切成型原理（如圖1所示為模具閉合狀態(tài)）：當(dāng)模具的上、下模板安裝在沖切機(jī)上，在沖切機(jī)作用力下將模具打開(kāi)，將高壓成形好的片材放入凸、凹模之間的刀口區(qū)，上模向下運(yùn)動(dòng)，在沖切凸模和沖切凹模共同作用下將片材按照要求進(jìn)行切斷，從而為最后的注塑成形提供帶有裝飾作用的片材。

2 模具設(shè)計(jì)流程及原理

2.1 收縮率的確定

由于沖切后的片材需要放入模腔中進(jìn)行注塑成型，所以沖切模具的成型部分制作大小需要與塑料模的模腔保持一致，因此：沖切模收縮率=注塑模收縮率。

2.2 刀口設(shè)計(jì)原理

在沖切模具結(jié)構(gòu)中，常見(jiàn)的沖切模結(jié)構(gòu)有兩種，一種是平面類片材沖切，一種是成形類3D沖切，兩種模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單介紹如下。

平面類片材沖切：此類片材產(chǎn)品都是平面的，凸模與片材接觸面為平面，如圖2所示的模具閉模狀態(tài)圖。此類模具加工簡(jiǎn)單，其工作原理為：在沖切機(jī)力的作用下，上板1往下運(yùn)動(dòng)，當(dāng)壓料板和片材5以及帶有斜度便于落料的下刀口6面貼合后，壓料板4壓縮彈簧2，上刀口3相對(duì)下行，最終在上、下刀口的作用力下將片材分離。

成形類3D沖切：此類片材零件，具有一定的曲面形狀，所以凸、凹模與片材接觸的位置形狀要吻合，工作原理如圖3所示：片材5放置于沖切凸模6上，上模部分在沖切機(jī)力的作用下，壓料板4與片材5貼合后，在彈簧2彈力作用下壓緊片材，當(dāng)凹模切口碰到片材后，繼續(xù)相對(duì)運(yùn)動(dòng)，在與沖切凸模的共同作用下將片材切斷，從而獲得所需要的產(chǎn)品。

3 常見(jiàn)問(wèn)題及處理措施

3.1 切不斷

沖切動(dòng)作完成后，在沖切位置沒(méi)有將要切除的片材切掉。出現(xiàn)問(wèn)題的主要原因有：（a）沖切行程不夠，處理措施：檢查沖切機(jī)下定位近接開(kāi)關(guān)行程以及檢查模具合模限位柱高度；（b）上下刀口配合間隙太大，處理措施：重新安裝模具，以保證上下刀口順暢嚙合，避免四周間隙不一致現(xiàn)象；修改模具，刀口間隙盡量小，控制在間隙范圍內(nèi)。

3.2 扯斷現(xiàn)象、毛邊、披鋒、起塵等

片材在切口位置不能整齊被切斷，出現(xiàn)扯斷現(xiàn)象以及出現(xiàn)毛邊、披鋒、起塵等現(xiàn)象。除了與1中（b）外，主要原因還有：（a）刀口鈍化，處理措施：修模刀口，使刀口鋒利；（b）局部切斷處斜度太小，處理措施：修改模具，對(duì)局部缺口改用側(cè)面沖切，或者建議客戶修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)；（c）片材硬度或油墨影響，處理措施：修改模具，對(duì)局部缺口改用側(cè)面沖切，或者建議客戶修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，增加切斷出斜度；更換片材或油墨，采用熱切等特殊方式。

3.3 偏位

片材沖切后與所需要的產(chǎn)品零件發(fā)生位置上的偏差。其主要原因有：（a）高壓成型偏位或尺寸不準(zhǔn)，處理措施：檢查上一步成形的高壓成形產(chǎn)品，尺寸是否與沖切模一致；（b）沖切操作不當(dāng)，處理措施：產(chǎn)品放入模具貼合后再?zèng)_切；（c）壓料影響，處理措施：減小壓料板橫向活動(dòng)間隙，同時(shí)增大壓料板摩擦力；（d）定位不準(zhǔn)，處理措施：平面采用定位孔定位，3D沖切盡量以產(chǎn)品外形或內(nèi)孔定位，必要時(shí)增加真空吸附定位功能。

3.4 尺寸不符

出現(xiàn)產(chǎn)品尺寸與圖紙標(biāo)注尺寸不符。其主要原因有：（a）高壓成型產(chǎn)品尺寸不準(zhǔn)，處理措施：根據(jù)實(shí)際調(diào)整成型參數(shù)或者修改模具收縮率；（b）模具問(wèn)題，處理措施：調(diào)整壓料板彈簧，要求壓力平衡、壓力大小適中，增加真空吸附定位功能，改善刀口設(shè)計(jì)或加工尺寸；（c）產(chǎn)品設(shè)計(jì)不合理，處理措施：建議客戶修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)。

3.5 壓痕

在成形產(chǎn)品的外觀出現(xiàn)凹印等壓痕現(xiàn)象。其主要原因有：（a）壓料板彈簧彈力太大，處理措施：減少?gòu)椈蓴?shù)量，或更換彈力較小的彈簧，或修模、減小彈簧預(yù)壓縮量；（b）壓料板與下模配合不好，處理措施：檢查壓料板與下模配合面，有配合問(wèn)題則返工，壓料板加貼膜保護(hù)。

3.6 刮傷

在成形產(chǎn)品的外上觀出現(xiàn)表面刮傷，其主要原因有：（a）壓料板橫向間隙太大，處理措施：更換壓料板；（b）上刀口刮傷產(chǎn)品側(cè)邊，處理措施：建議客戶修改產(chǎn)品設(shè)計(jì)，加大拔模斜度；（c）模具拋光不夠，處理措施：壓料板拋光，壓料板加貼膜保護(hù)。

4 設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

在進(jìn)行沖切模設(shè)計(jì)時(shí)，由于其特殊的要求，與其它類型的模具設(shè)計(jì)相比，尤其要注意以下一些事項(xiàng)：

4.1 模具加工精度

由于片材都比較薄，為保證切片后產(chǎn)品的尺寸精度和形狀精度，模具在制造和裝配上都需要精度保證。刀口尺寸靠CNC加工完成，為保證刀口的硬度和耐用度，不要采用電火花放電加工；模具裝配后要保證沖切模的單邊間隙不能大于0.005mm。

4.2上下模導(dǎo)向機(jī)構(gòu)

由于沖切模配合后間隙很小，為保證模的使用壽命，需要選擇精度高的滾珠導(dǎo)套和導(dǎo)柱作為導(dǎo)向機(jī)構(gòu)；由于壓板需要在刀口位置上下移動(dòng)，為保證壓板活動(dòng)運(yùn)動(dòng)順暢，沖切模的壓板與刀口的需要保證雙邊間隙小于0.01mm，所以需要為壓料板單獨(dú)設(shè)計(jì)一定的定位導(dǎo)向機(jī)構(gòu)。

4.3 壓料板設(shè)計(jì)

壓料板在模具沖切過(guò)程中通過(guò)彈簧起著壓緊片材的作用，保證沖裁出所需要的零件。若壓料板彈壓力過(guò)小，則會(huì)引起片材偏位等現(xiàn)象；若壓料板彈壓力太大就有可能壓傷片材。同時(shí)，壓料板在裝配后的自由狀態(tài)下，其高度必須高于上刀口的任何一個(gè)高度，否則會(huì)讓片材移位，產(chǎn)生偏位現(xiàn)象。

5 結(jié)束語(yǔ)

本文針對(duì)模內(nèi)裝飾設(shè)計(jì)中沖切模的設(shè)計(jì)原理、設(shè)計(jì)流程以及設(shè)計(jì)過(guò)程中的注意事項(xiàng)進(jìn)行說(shuō)明。有助于設(shè)計(jì)人員從本質(zhì)上找出產(chǎn)品工藝以及模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的缺陷，并提出相應(yīng)的對(duì)策和方法，從而縮短新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的周期和缺陷，提高產(chǎn)品的質(zhì)量和生產(chǎn)效率，保證最終的產(chǎn)品獲得市場(chǎng)好評(píng)。

參考文獻(xiàn)

[1]吳松山.也談IMD/IMS工藝[J].北京：網(wǎng)印工業(yè)，2004（3）：34-38.

[2]陳德山，任鳳霞.淺談IMD技術(shù)[J].北京：絲網(wǎng)印刷，2001（5）：11-13.

[3]陳德山.IMD技術(shù)及IMD技術(shù)專用油墨的應(yīng)用要求[J].北京：網(wǎng)印工業(yè)，2006（3）：20-22.

[4]黃能會(huì)，許樹(shù)勤.IMD中高壓模模具設(shè)計(jì)[J].上海：模具技術(shù)，2010（5）：15-17.

作者簡(jiǎn)介：黃能會(huì)（1983，1-），男，漢族，湖北荊門(mén)，碩士研究生，職稱：工程師，工作單位：湖北文理學(xué)院理工學(xué)院，研究方向：現(xiàn)代材料加工與模具技術(shù)。