一些发泡模具设计标准

1. 基本准则

1.1材料

通常采用铸造铝合金、环氧树脂、铝-镁-硅系合金6061-T6作为主要材料。

主要材料的选择和替换必须由客户确认。

温控的运动块（如滑块）尽可能与本体的材料相同，或者与其热导性相同。

1.2 发泡漏料

通常情况下，不允许有发泡漏料区域，需设计密封结构。

若产品上存在难以避免漏料的特殊结构和部位，需明确处理措施并得到客户的确认，并商定后续处理办法。

漏料不应降低任何装置的性能，例如：滑块上的气缸或者感应开关。

1.3 接头

通常情况下，根据客户的标准或者要求选择接头。

如果客户未做指定，一般根据所采用气动元件的品牌选择对应的气动接头。

水路、气路、真空等接头应固定牢靠，密封严密；外接接口必须与客户确认。

1.4维护

在不需拆卸的情况下，模具必须可完成以下操作：

充气密封条、硬密封条的更换

骨架真空吸盘替换

易于清理漏料

真空环路和真孔眼必须能够清理（以应对在无表皮或者骨架时发泡，发泡料流入真空眼和真空回路的情况）。

1.5 模具动作流程

根据客户动作及控制要求编制，并经客户确认。

1.6气动元件

气动元件的选择根据客户的标准或者要求。一般采用 “Festo”或“SMC”品牌元件。

如果客户未做指定，一般根据模具等级选择对应的气动元件。

1.7 承压板

上、下模必须装有承压板，闭合后上模向下的压力完全由下模上的承压板承受。

根据模具的大小，选择对应的承压板。常用D60（标准型）、D40（小型）两种规格。

与工艺定位导套、工艺定位导柱配套的承压板（标准型）配3只M6螺钉，装配示意图如下图所示。

带工艺定位导套的承压板（标准型）

普通承压板（标准型）配1只M6螺钉，装配示意图如下图所示。

不带工艺定位导套的承压板（标准型）

1.8工艺定位导柱

对于浇注环氧的发泡模，需设计至少2处工艺定位导柱以实现模具制造过程中上模、下模的定位，并在对应位置设置带工艺定位导套的承压板以安装工艺定位导柱，如下图示意。

工艺定位导柱安装示意图

工艺定位导柱直径20mm，只在模具制造过程中使用，在生产过程中已卸除。

1.9 直导板

通常在发泡模中需要设置直导板以满足以下要求（下图所示为适用于IP发泡模的直导板组件装配图，配M12螺钉）：

直导板组件（适用于IP发泡模）

在生产过程中上、下模的导向定位（消除模架产生的上、下位置）。

在排气过程中，模具开启10mm范围内，直导板始终保持导向状态，并且支撑住滑块使保持闭合状态。

跨板应在支板上平稳滑动，确保上、下模在合模过程中对中。

1.10模具定位的控制面

模具上、下模定位的准确性通过精确的控制面来保证。

在模具制造过程中，作为控制面的工艺定位导套（导柱）及配套承压板安装面、直导板安装面必须做精铣加工。

2. 型腔

2.1 型腔基本要求

如下图所示：铸造铝合金支撑壁厚不小于20mm，加强筋厚度不小于15mm，外框壁厚不小于20mm；环氧层厚度约8mm，厚度应均匀，误差小于3mm。

铸造铝合金、环氧厚度

采用工艺模浇注方式制作环氧层，确保环氧层无裂纹、无气孔、无脱离、无塌陷等异常缺陷。

型腔本体上需设置方便可靠的吊装孔或装置。

M12以下螺钉与铸造铝合金连接，均需要放置自攻螺丝钢套。

2.2 型腔温度

型腔通入温水并用模温机控制温度，温度可调范围为30℃ 到 60℃。

根据工艺需要确定所需模温，型腔实际模温偏差控制在±3℃范围内。

在型腔的发泡部位（尽可能装置在最敏感的部位，如气囊或者帽檐处 ）设置温度感应器，对模温进行自动监控。

温水必须先进入型腔本体之后再流入各个滑块。

水孔直径推荐为12mm，不得小于8mm。

水管分布均匀，每100mm-150mm必须有一路水管通过，水管弯曲角度不小于R50。

所在区域保温工况允许的条件下，整副模具冬季保证能在2小时内升温到工艺要求。

2.3 型腔中的运动块

设计运动块使操作者容易将产品取出，避免产品损伤。运动块主要有滑块、顶块、翻块、带导向的活动镶块。

运动块的分型面必须设计合理，不得存在运动方向上不允许的倒勾。

所有硬脱模的倒勾必须与客户协商确认。 一般情况下0.8mm以下的倒勾可以接受。

发泡产品不允许因模具原因出现明显的痕迹（分型线、刮痕、凹痕等）；痕迹可以出现在之后将被去除的部位上（被下道工序铣掉或者冲裁掉的区域内）；在运动块打开时，产品工艺边上不能产生任何滑痕。

分型线必须设置在产品圆角处，不能设置在平面上。要求分型面与圆角法向夹角不大于30°（需浇注环氧时尽量不大于20°），并根据圆角大小、运动方向、厚度需要、加工需要确定分型线在圆角上的位置（如下图所示，按需设计在圆角的起点、中部、末端），确保本体和运动块上无锐边。

分型面示意图

滑块、顶块、翻块通常由气缸（或带连杆结构）驱动，某些情况下也可采用气垫驱动；带导向的活动镶块在产品脱模时随产品一起移动，并依靠自重复位。

气缸带接近开关以控制气缸运动是否到位。

运动块与本体接触面保证有2°-10°拔模角。

尺寸较大的运动块需设置水管。

运动块上应充分考虑真空布置，设置真空密封条、真空腔、真空线路、管接头安装结构。

运动块的原理图和示例图：

滑块：由气缸（或带连杆结构）驱动的平移运动。

滑块的原理图和示例图

内部滑块：由气缸（或带连杆结构）驱动的内部平移运动；必须锁定以防在发泡压力下移动。

内部滑块的原理图和示例图

翻块：由气缸（或带连杆结构）驱动，做旋转运动。

翻块的原理图和示例图

顶块：由气缸（或带连杆结构）驱动，在发泡后驱动产品向顶件方向运动。

顶块的原理图和示例图

带导向的活动镶块：产品脱模时随产品一起移动，并依靠自重复位；如果是重的活动镶块，设计由气缸（或带连杆结构）驱动。

带导向的活动镶块原理图和示例图

2.4型腔中的固定镶块

设置固定镶块，有利于对应区域（主要是零件配合面，如：风口、扬声器和防冻修整机的面)的真空设置及维护（固定镶块边界面和型腔本体间有0.2mm的间隙用于抽真空）。

固定镶块有利于清理型腔里的发泡漏料。

固定镶块的原理图如下图所示：

固定镶块原理图

2.5 真空回路

通常情况下型腔设置两路真空并分别控制。需得到客户认可。

a. 一路为内部真空（包括所有内部真空腔、所有运动块及固定镶块边界面上真空间隙、内部真空眼接头），需2级控制：1级为50%，2级为100%

b. 一路为外部真空（工艺边真空槽的真空）

真空密封条是模具维护时能够更换的标准件（详见密封条和工艺条标准）。

型腔上必须在合适位置安装真空压力表（位置应该设置在操作者容易观测的部位）。

型腔应该保证有-0.8bar的真空度。

推荐采用固定镶块及运动块边界面上真空间隙、内部真空眼、内部真空腔、工艺边真空槽和背面管接头方式布置整副模具的真空系统。

对于背部盖板式真空腔，应尽量减少真空腔容积，以达到快速抽真空目的；真空腔易于维护维修，方便清除内部杂物。

2.6 表皮检测

根据客户要求，选择检测方法：

第一种方法是根据真空压力表检测型腔真空度，以确定是否安放了表皮。

第二种方法是在产品不可见区域安装光电传感器检测表皮。

2.7 表皮弱化检测

根据客户要求，决定是否检测表皮弱化。

在表皮弱化探测孔下安装光电传感器用来检测表皮是否通过了弱化工序。

2.8型腔发泡密封

与客户协商确定密封方案，包括充气密封和硬密封的位置、连接方式等。

密封条边缘距离产品切割线需满足最小距离要求。

密封条及接头需方便安装和维护。

密封条走势避免急剧拐弯或陡降。

2.8.1充气密封条

发泡密封推荐使用充气密封条，设置于工艺边上对应位置上（要求密封条边缘距离最近内部圆角边缘7 mm -10mm）。合模状态中密封条充气，以阻止发泡漏料。

充气密封条相互独立，并尽量根据产品外形、工艺要求安排分段控制。

充气密封条的直径为10mm。

密封条充气时超出型腔面最大高度为1.5mm；放气时超出型腔面最大高度为0.5mm，以便顺利排气。

在正常的模具操作时，密封条必须保持在密封槽内，不能脱离密封槽。

在充气密封条外面必须设置真空槽以使表皮贴合型腔。

充气密封条端部为实心的密封条端接头。

密封条满足厚度在一定范围内变化的骨架和表皮的使用要求(一般情况下总偏差±0.4mm)。

2.8.2骨架硬密封筋

骨架硬密封筋设置在骨架工艺边上（要求安置面法向与脱模方向夹角不小于30°），合模状态中压住表皮以阻止发泡漏料。

2.8.3型腔硬密封条

单独的硬密封条理想的安装状态设置于工艺边对应位置上（要求安置面法向与脱模方向夹角不小于30°，以避免压力损失导致发泡漏料）。

与骨架硬密封筋配合的硬密封条理想的安装状态如图15所示，设置于工艺边上与硬密封筋对齐的位置（要求安置面法向与脱模方向夹角不小于30°，以避免压力损失导致发泡漏料）。

2.9 收缩率

型腔面相对于表皮的收缩率按照客户要求设置。

3. 型芯

3.1 型芯基本要求

铸造铝合金支撑壁厚不小于20mm，加强筋厚度不小于15mm，外框壁厚不小于20mm。

型芯本体上需设置方便可靠的吊装孔或装置。

M12以下螺钉与铸造铝合金连接，均需要放置自攻螺丝钢套。

3.2型芯温度

型芯通入温水并用模温机控制温度，温度可调范围为30℃ 到 60℃。

根据工艺需要确定所需模温，型芯实际模温偏差控制在±3℃范围内。

在发泡部位（尽可能装置在最敏感的部位，如气囊或者帽檐处 ）设置温度感应器，对模温进行自动监控。

水孔直径推荐为12mm，不得小于8mm。

水管分布均匀，每100mm-150mm必须有一路水管通过，水管弯曲角度不小于R50。

所在区域保温工况允许的条件下，整副模具冬季保证能在2小时内升温到工艺要求。

3.3骨架固定

型芯与骨架B面接触面必须足够大，以防止骨架在发泡时失去支撑导致变型。

型芯与骨架非B面位置（如加强筋……）需留有足够间隙（ 2mm～3mm），以易于骨架安装在型芯上，并且可以防止在精度范围内尺寸增大的骨架与型芯干涉。

骨架上未被型芯支撑的部位必须获得客户确认。

要求客户提供合格的骨架以便调整型芯，使上模能最大程度与骨架匹配。

按需设置真空吸盘或有效机械结构来固定骨架：

a. 常用2.5褶硅胶吸盘，外径30mm。

b. 吸盘运动方向与该位置的法向偏差不大于20°，否则吸盘应增带气缸伸缩结构。

c. 一模多腔的吸盘气路每腔应独立控制。

d. 真空吸盘的数量、位置须经客户确认。

必须在型芯合适位置安装真空压力表（位置应该设置在操作者容易观测的部位）。

型芯应该保证有-0.6bar的真空度。

3.4骨架检测

在型芯上安装光电传感器探测骨架。

3.5 收缩率

型芯面相对于骨架的收缩率按照客户要求设置。

3.6型芯运动块

如果型芯上有运动块，必须按一定规律运动。

若是滑块（如气囊滑块），须在发泡过程中锁定（在发泡压力下不允许滑块后移）。

4. 人机界面

对于模具，一般需设置以下按钮以满足操作要求：

双手按钮控制滑块、顶块等的复位和退出。

上模真空按钮控制骨架的吸附和取消。

下模内腔真空按钮控制内腔真空的2级设置和取消：50%、100%。

下模外腔真空按钮控制工艺边真空的设置和取消。

5. 模架相关

获得模架装配图纸，掌握相关安装信息：如上、下工作台固定模具的螺钉孔位置和大小、允许合模高度、允许模具大小、对模具的定位结构等。

获取模架动作和操作资料，利用人机工程学确认模具在模架中的位置；涉及到操作的内容须获得客户确认。

获取模架与模具间接口信息。

6. 安全

模具应满足所有安全规定和要求。