摘要：本文针对某汽车中控面板内饰件制程工艺需要采用模内装饰（IMD）工艺中的模内贴膜（IMF）技术被覆桃木纹理三维复杂曲面薄膜的生产要求，设计了成型所需膜预成型模具、预成型膜片冲裁模具、注塑模具3副组合模具，而所设计的组合模具有效地提高了中控面板IMF产品的膜成型良品率。
关键词：模内装饰；模内贴膜；模具设计
1、中控面板产品分析
汽车内饰大型塑料件采用IMF工艺成型时，其难点主要体现在3方面：①预成型膜的良品率低；②注塑时容易渗胶到膜外，变成反包胶废品；③注射成型时薄膜跑偏。这些问题的产生，主要与成型过程中的模具结构相关。中控面板IMF产品如图1所示，为提高产品外观档次，产品外观采用IMF方式成型，产品面部设计有膜片厚度为0.125mm的桃木纹路的聚合物膜片，膜片基材为PC塑料，膜片包覆面一直延伸到产品外形及内孔边缘处，边缘底部收边R角为R1，中央3个内孔则采用直壁收边；产品外缘直壁深度左端曲面段为5mm，有段平直段为7mm，面部内孔边缘转角为R3，背面侧设计有18处Ø6mm深度不一的螺丝柱；内侧壁上同时设计有数处壁厚为1mm的加强筋；产品注塑层平均壁厚3mm，注塑材料为丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料（ABS）+PC。
图（1）中控面板IMF产品
2、膜预成型模具设计
2.1模具结构
膜片预成型模具整体结构如图2所示。可分为上模组件、下模组件。下模组件包括型腔进气接头、面板、型腔板、型腔成型辅助压块、压边框、型腔镶件；型腔镶件为膜片压制成型的上压膜件，其通过螺钉安装于型腔板上，型腔板通过螺钉紧固安装于面板上，型腔进气接头通过管螺纹联接安装于型腔镶件上，型腔成型辅助压块通过螺钉紧固安装于型腔板上，零件间的落空周边采用密封胶圈密封，压边框通过螺钉安装于型腔板，其材质为橡胶，保持一定的弹性，当其被压紧时，压缩量为1～1.5mm，以保证上下腔的密封性；型腔成型辅助压块为仿形压膜头，其作用是保证膜的侧边形状与第一型芯镶件、第二型芯镶件、第三型芯镶件贴近。下模腔组件包括型芯套框、气道垫板、底板、型芯进气快速接头、型芯气道、导柱、弹簧扶针、弹簧、第一型芯镶件、第二型芯镶件、第三型芯镶件、弹力胶；第一型芯镶件、第二型芯镶件、第三型芯镶件通过螺钉安装于气道垫板，其上部设计有膜片定位销子，零件间螺孔周边设置有密封橡胶圈，3个镶件的外围套有型芯套框，镶件与型芯套框之间间隙为0.5mm，间隙与气道垫板上开设的型芯气道连通，型芯进气快速接头通过管螺纹安装于气道垫板上，并与型芯气道连通，气道垫板通过螺钉安装于底板上。弹簧、弹力胶用于型芯套框的向上浮动顶出。当上、下模组件闭合时，上模腔和下模腔皆为密闭空腔，并有各自对应的进气快速接头与外接气辅设备连通。
2.2工作原理
模具工作时，模具安装于IMF热压成型机上，开模状态下，手工膜片置于下模上，并由型芯镶件上的定位销子对膜片进行定位，而后，热压成型机加热装置启动，对膜片进行加热，待膜片被加热到一定温度软化后，模具闭合。上模腔型腔镶件将膜片挤压到贴近下模腔型芯镶件表面上，上、下模腔组件贴紧后，上、下模腔各自形成密封空腔，此时，气辅装置启动，通过型腔进气接头向上模腔内注入压缩空气，同时，通过型芯进气快速接头将型芯空腔内的气体抽走，形成真空空间，这样，软化膜片能快速贴近各型芯镶件，形成预成型膜片。待预成型膜片硬化后，上、下模腔打开弹簧、弹力胶推动型芯套框向上浮动顶出，从而将膜片从各型芯镶件上顶出。
3、膜片冲裁成型模具设计
3.1模具结构
膜片预成型后，需要依据最终产品的形状对其进行裁边处理，依据实际所需膜片的形状与特点，裁切模具设计时，需要对预成型膜片的裁切区域进行分区处理，分别采用不同的滑块裁切冲头进行裁切。
3.2工作原理
模具上模组件在冲压机的带动下，上、下模组件打开，手工将预成型膜片放入冲切模具的型芯上，并依靠膜片上的定位孔与型芯上的定位销配合定位；模具闭合时，以滑块组件为例，膜片处在型腔压膜镶件、侧边压膜块的推压下，侧边冲切头安装于滑块体上，在滑块斜导柱的驱动下，滑块体带着侧边冲切头向膜片侧边靠拢，由于滑块斜导柱与滑块体上的斜导柱孔留有1mm间隙，故完全合模时，滑块体运动到一定位置后，将不能被滑块斜导柱驱动，处于停留状态；此时，膜片侧边被侧边压膜块压紧，正面已被冲切模头完成冲切，侧边有待进一步的冲切；接着，模具气辅装置启动，气缸推动滑块体向内进行冲切，距离为1mm，完成侧边包边及冲切，冲切完成，模具打开，手工将冲切好的成型膜片取出，而后等待下一工作循环。
图（2）膜预成型模具结构
4、注塑模具设计
模具为普通三板模结构，采用一模一腔，两次开模的形式，浇注系统采用热流道延伸嘴与冷流道潜伏式进浇方式，顶出采用顶针和顶管联合顶出方式。
模具工作原理为：注塑时，模具打开，手工或者机械手将裁切好的膜片放入模具型腔镶件中，模具闭合，注塑机注塑完毕；模具打开时，先第一个分型面处打开，热流道嘴与冷流道分离，模具继续打开，而后在第二个分型面处打开，产品留于动模型芯镶件上，动模部分继续后退，在某一位置注塑机顶杆顶住推板，从而推动顶管及顶针将产品从型芯镶件上顶出，实现产品的完全脱模；复位时，第二个分型面先闭合，而后是第一个分型面闭合，模具完全闭合，等待下一个注塑循环。
结束语：
综上所述，IMD技术是一种在注塑模具内放置印刷有修饰纹理或图案薄膜来装饰塑料件外观表面的新技术，在汽车内饰技术中得到了长足的发展，当前，传统的以提高塑料件表面光洁度或者外饰纹理为主的注塑修饰工艺已逐渐被淘汰。因此，加强汽车中控面板IMD成组模具设计的研究就显得尤其重要。
参考文献：
[1]李刚.鼠标外壳模外装饰贴膜技术工艺参数分析[J].工程塑料应用，2013.
[2]李彦甲.IMD 薄膜热成型性能试验研究[D].杭州：浙江工业大学，2015.
论文作者:曾声梅
论文发表刊物:《基层建设》2017年第23期
论文发表时间:2017/11/16
标签：膜片论文; 模具论文; 侧边论文; 产品论文; 滑块论文; 螺钉论文; 气道论文; 《基层建设》2017年第23期论文;