IMD中沖切模模具設計

摘 要：沖切模是模內裝飾成形技術的重要組成部分。文章介紹了沖切模的工藝成形原理，闡述了該類模具設計的基本原理、設計流程，總結了產品在制造和生產過程中常見的問題及處理措施，以及設計過程中的一些注意事項。對模具設計者具有一定的指導意義。

關鍵詞：沖切模；設計；原因；措施

引言

IMD（In Mold Decoration）中文名叫模內裝飾技術，是目前市面上流行的一種表面裝飾技術，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，這樣產品表面不易被刮花，同時可以有效增加產品的耐磨性，并可長期保持油墨的鮮明顏色而不易退色。其產品集裝飾性、功能性于一身，在家用電器、電子產品、汽車內飾等行業得到過廣泛應用。IMD生產的主要工藝流程[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產品的外觀形狀。有了片材的保護，注塑成形后的產品外觀面能長時間保持鮮艷的圖案[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）：當模具的上、下模板安裝在沖切機上，在沖切機作用力下將模具打開，將高壓成形好的片材放入凸、凹模之間的刀口區，上模向下運動，在沖切凸模和沖切凹模共同作用下將片材按照要求進行切斷，從而為最后的注塑成形提供帶有裝飾作用的片材。

2 模具設計流程及原理

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 刀口設計原理

在沖切模具結構中，常見的沖切模結構有兩種，一種是平面類片材沖切，一種是成形類3D沖切，兩種模具結構設計簡單介紹如下。

平面類片材沖切：此類片材產品都是平面的，凸模與片材接觸面為平面，如圖2所示的模具閉模狀態圖。此類模具加工簡單，其工作原理為：在沖切機力的作用下，上板1往下運動，當壓料板和片材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，當凹模切口碰到片材后，繼續相對運動，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品。

3 常見問題及處理措施

3.1 切不斷

沖切動作完成后，在沖切位置沒有將要切除的片材切掉。出現問題的主要原因有：（a）沖切行程不夠，處理措施：檢查沖切機下定位近接開關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象；修改模具，刀口間隙盡量小，控制在間隙范圍內。

3.2 扯斷現象、毛邊、披鋒、起塵等

片材在切口位置不能整齊被切斷，出現扯斷現象以及出現毛邊、披鋒、起塵等現象。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，對局部缺口改用側面沖切，或者建議客戶修改產品設計；（c）片材硬度或油墨影響，處理措施：修改模具，對局部缺口改用側面沖切，或者建議客戶修改產品設計，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品零件發生位置上的偏差。其主要原因有：（a）高壓成型偏位或尺寸不準，處理措施：檢查上一步成形的高壓成形產品，尺寸是否與沖切模一致；（b）沖切操作不當，處理措施：產品放入模具貼合后再沖切；（c）壓料影響，處理措施：減小壓料板橫向活動間隙，同時增大壓料板摩擦力；（d）定位不準，處理措施：平面采用定位孔定位，3D沖切盡量以產品外形或內孔定位，必要時增加真空吸附定位功能。

3.4 尺寸不符

出現產品尺寸與圖紙標注尺寸不符。其主要原因有：（a）高壓成型產品尺寸不準，處理措施：根據實際調整成型參數或者修改模具收縮率；（b）模具問題，處理措施：調整壓料板彈簧，要求壓力平衡、壓力大小適中，增加真空吸附定位功能，改善刀口設計或加工尺寸；（c）產品設計不合理，處理措施：建議客戶修改產品設計。

3.5 壓痕

在成形產品的外觀出現凹印等壓痕現象。其主要原因有：（a）壓料板彈簧彈力太大，處理措施：減少彈簧數量，或更換彈力較小的彈簧，或修模、減小彈簧預壓縮量；（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，有配合問題則返工，壓料板加貼膜保護。

3.6 刮傷

在成形產品的外上觀出現表面刮傷，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）上刀口刮傷產品側邊，處理措施：建議客戶修改產品設計，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。

4 設計注意事項

在進行沖切模設計時，由于其特殊的要求，與其它類型的模具設計相比，尤其要注意以下一些事項：

4.1 模具加工精度

由于片材都比較薄，為保證切片后產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上下模導向機構

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套和導柱作為導向機構；由于壓板需要在刀口位置上下移動，為保證壓板活動運動順暢，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設計一定的定位導向機構。

4.3 壓料板設計

壓料板在模具沖切過程中通過彈簧起著壓緊片材的作用，保證沖裁出所需要的零件。若壓料板彈壓力過小，則會引起片材偏位等現象；若壓料板彈壓力太大就有可能壓傷片材。同時，壓料板在裝配后的自由狀態下，其高度必須高于上刀口的任何一個高度，否則會讓片材移位，產生偏位現象。

5 結束語

本文針對模內裝飾設計中沖切模的設計原理、設計流程以及設計過程中的注意事項進行說明。有助于設計人員從本質上找出產品工藝以及模具結構設計的缺陷，并提出相應的對策和方法，從而縮短新產品開發的周期和缺陷，提高產品的質量和生產效率，保證最終的產品獲得市場好評。

參考文獻

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

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

[3]陳德山.IMD技術及IMD技術專用油墨的應用要求[J].北京：網印工業，2006（3）：20-22.

[4]黃能會，許樹勤.IMD中高壓模模具設計[J].上海：模具技術，2010（5）：15-17.

作者簡介：黃能會（1983，1-），男，漢族，湖北荊門，碩士研究生，職稱：工程師，工作單位：湖北文理學院理工學院，研究方向：現代材料加工與模具技術。