双色模设计原理及Moldflow分析

双色模设计原理及Moldflow分析

一. 双色模分类

双色模（Overmolding）：两种塑胶材料在同一台注塑机上注塑，分两次成型，但是产品只出模一次的模具。一般这种模塑工艺也叫双料注塑，通常由两幅模具,一半装在机器的固定板上,另一半装在回转板上. 两幅模具的公模是完全一样的,一次母模和二次母模不一样。当第一种颜色的塑料注塑完毕,公母模打开一次，公模带着一次产品旋转180 度,到达第二种颜色注塑的位置上,进行二次注射,即可取得双色制件.如此循环,每个成型周期内都会有一模一次产品及二次产品产生（如图1、3所示）.

包胶模(Insert Molding)：有时又叫假双色，两种塑胶材在不同注塑机上注塑，分两次成型；产品从一套模具中出模取出后，再放入另外一套模具中进行第二次注塑成型（所以我们把第一射叫做insert）。一般这种模塑工艺通常由2套模具完成，而不需要专门的双色注塑机（图2）。

二. 选择双色模具,一般不外乎以下几种情况.

1）產品功能的要求. 例如电源开关,手机按键,键盘指示灯,汽车开关等,要求LED的部分能够透光.例如电源开关按钮,LED 灯需要透光

2）改善手感. 一些手持產品,要求在手持部位使用Rubber,手感会比较舒适. 例如对讲机外壳, 电动工具把手,扳手,起子把手,牙刷柄,保温杯等.

3）增加美感,作為装饰品. 如一些外观件的Logo,如果採用双色注塑,又漂亮又不用担心它会被摩掉.

4）產品局部区域需要电镀.在塑料家族中,只有ABS 和聚砜(PSU)表面可以电镀, 如果要求產品的局部区域或者单侧需要电镀,就要把电镀区域注射為ABS,把不需要电镀的区域注射為其他材料如PC 等.

三. 双色模设计要求

目前市场上双色模已经非常普遍，并且由于这种工艺可以使产品的外观更加漂亮，易于换颜色而可以不用喷涂，非常符合市场潮流。双色模具再设计要点归纳如下：

1) Cavity的两个形状是不同的，分别成型1种产品，而Core的两个形状完全一样。

2) 模具的前、后模以中心旋转180度后，必须吻合。设计时必须做这个检查动作。

3) 注意顶棍孔的位置，最小距离210mm。大的模具须适当增加顶棍孔的数量。并且，由于注塑机本身附带的顶棍不够长，所以我们的模具中必须设计加长顶棍，顶棍长出模胚底板150mm左右。后模底板上必须设计2个定位圈。

4) 前模面板加A板的总厚度不能少于170mm。请仔细查看这种型号的注塑机的其它参考数据，比如，最大容模厚度、最小容模厚度、顶棍孔距离等。

5) 三板模的水口最好能设计成可以自动脱模动作。特别要注意软胶水口的脱模动作是否可靠。

6) 前侧SPRUE的深度不要超过65mm。上侧（大水口）SPRUE的顶部到模胚中心的距离不小于150mm。

7) 在设计第二次注塑的CAVITY时，为了避免CAVITY插（或擦）伤第一次已经成型好的产品胶位，可以设计一部分避空。但是必须慎重考虑每一处封胶位的强度，即：在注塑中，是否会有在大的注塑压力下，塑胶发生变形，导致第二次注塑可能会有批锋产生的可能。

8) 注塑时，第一次注塑成型的产品尺寸可以略大，以使它在第二次成型时能与另一个CAVITY压得更紧，以达到封胶的作用。

9) 注意在第二次注塑时，塑胶的流动是否会冲动第一次已经成型好的产品，使其胶位变形，如果有这个可能，一定要想办法改善。

10) 在A、B板合模前，要注意前模Slider或Lifter是否会先复位而压坏产品。如此，必须想办法使在A、B板先合模，之后前模的SLIDER或LIFET才能复位。

11) 两CAVITY和CORE的运水布置尽量充分，并且均衡、一样。

12) 99%的情况是先注塑产品的硬胶部分，再注塑产品的软胶部分。因为软胶易变形。

13) 为了使两种塑胶“粘”得更紧，要考虑材料之间的“粘性”以及模具表面的粗糙度。双色注塑有专门的TPU；而模具表面越光滑，它们“粘‘得更紧。

14) 注意前后模的定位；所有插穿、靠破面的斜度落差尽量大些，要0.1mm以上。

四. Moldflow双色分析

由于Moldflow3D技术目前已经比较成熟，可以非常方便的模拟overmolding成型过程。通过Moldflow分析可以预测出两射产品的充填情况，压力、温度、结合线困气位置、表面收缩，以及产品相互粘合及变形情况，帮我们及时地避免双色成型中的风险。

五. Overmolding分析案例

以下这个案例是一个电动工具把手，产品为双色注塑品，第一射为ABS塑料，第二射为TPE塑料（如图所示。在开模之前没有经过模流分析优化流道系统，结果在T1及T2时第二射出现大量的飞边（如图4绿色部分），平均每个把手需要10分钟时间来处理飞边，这使得我们的产量受到很大的影响

1）解决方案第一步，利用Moldflow找出原始方案问题点

如图5所示，将产品原始流道设计导入Moldflow分析，发现通一模产品充填时间差异很大（红色部分为最后充填部分），充填不一致会导致模腔压力分布不均，局部过保压出现飞边。这时可以运用Moldflow中的流动平衡分析对流道、浇口的位置和尺寸进行分别优化（如图6、7）

2）解决方案第二步，根据Moldflow结果进行改模设变

将优化过流道浇口的模型再次进行Moldflow分析，可以从充填时间上判断现在已经充填平衡（红色部分为最后充填部分，均匀的分布在产品的两侧，说明熔胶到达产品末端时间相等，图9），之后进行改模设变，成型出产品外观OK，生产很稳定，如图9所示，产品OK。

六. 包胶模分析案例

如图10是包胶模产品，第一射为硬浇PC材料，第二射采用软胶TPE材料，成型后产品问题点为：两射产品局部不相粘，产品良率非常低

1）解决问题第一步：利用Moldflow找出问题点

将第一射、第二射产品分别导入Moldflow（分析模型如图11所示），定义成3D网格模型，选择分析材料之后进行分析，从分析结果“Re-melt zone”可以发现产品边缘拐角处没有熔融区域（如图12），这就意味着实际产品在成型中会有不相粘的情况发生，实际成型的产品的确在相应位置会出现不相粘区域（如图13），之后又通过温度结果发现产品在易断裂的区域温度较低，这是导致不相粘的主要原因，之后我们针对此问题点进行了相应改善

2）解决问题第二步：利用Moldflow寻找优化方案

通过多种方案分析我们最终找到一种最简单、成本最低的改模方式（保证原始设计的三板模不变）如图14所示.通过在拐角区域增加浇口，Moldflow分析发现这种方法能有效解决不相粘问题（图15），结果改模问题得到解决，如图16所示。

七．总结

双色成型过程比较难以控制，但是利用Moldflow 3D分析技术进行Overmolding或包胶模分析，可以帮我们很快找到其中问题点，对产品或模具进行优化，以最快最省的方式解决问题，使得复杂问题变得简单，切实给企业带来更大的效益。