IMD中冲切模模具设计

摘 要：冲切模是模内装饰成形技术的重要组成部分。文章介绍了冲切模的工艺成形原理，阐述了该类模具设计的基本原理、设计流程，总结了产品在制造和生产过程中常见的问题及处理措施，以及设计过程中的一些注意事项。对模具设计者具有一定的指导意义。

关键词：冲切模；设计；原因；措施

引言

IMD（In Mold Decoration）中文名叫模内装饰技术，是目前市面上流行的一种表面装饰技术，其表面是硬化透明薄膜，中间是印刷图案层，最后在背面有注塑层，油墨位于中间，这样产品表面不易被刮花，同时可以有效增加产品的耐磨性，并可长期保持油墨的鲜明颜色而不易退色。其产品集装饰性、功能性于一身，在家用电器、电子产品、汽车内饰等行业得到过广泛应用。IMD生产的主要工艺流程[1、2]：PC片背面印刷油墨→干燥→高压成型→剪切废边→注塑→后处理。冲切模主要用于在PC片材高压成形后，将片材上多余的废边切除掉，以形成最终IMD产品的外观形状。有了片材的保护，注塑成形后的产品外观面能长时间保持鲜艳的图案[3、4]。

1 冲切模成型原理

IMD冲切成型原理（如图1所示为模具闭合状态）：当模具的上、下模板安装在冲切机上，在冲切机作用力下将模具打开，将高压成形好的片材放入凸、凹模之间的刀口区，上模向下运动，在冲切凸模和冲切凹模共同作用下将片材按照要求進行切断，从而为最后的注塑成形提供带有装饰作用的片材。

2 模具设计流程及原理

2.1 收缩率的确定

由于冲切后的片材需要放入模腔中进行注塑成型，所以冲切模具的成型部分制作大小需要与塑料模的模腔保持一致，因此：冲切模收缩率=注塑模收缩率。

2.2 刀口设计原理

在冲切模具结构中，常见的冲切模结构有两种，一种是平面类片材冲切，一种是成形类3D冲切，两种模具结构设计简单介绍如下。

平面类片材冲切：此类片材产品都是平面的，凸模与片材接触面为平面，如图2所示的模具闭模状态图。此类模具加工简单，其工作原理为：在冲切机力的作用下，上板1往下运动，当压料板和片材5以及带有斜度便于落料的下刀口6面贴合后，压料板4压缩弹簧2，上刀口3相对下行，最终在上、下刀口的作用力下将片材分离。

成形类3D冲切：此类片材零件，具有一定的曲面形状，所以凸、凹模与片材接触的位置形状要吻合，工作原理如图3所示：片材5放置于冲切凸模6上，上模部分在冲切机力的作用下，压料板4与片材5贴合后，在弹簧2弹力作用下压紧片材，当凹模切口碰到片材后，继续相对运动，在与冲切凸模的共同作用下将片材切断，从而获得所需要的产品。

3 常见问题及处理措施

3.1 切不断

冲切动作完成后，在冲切位置没有将要切除的片材切掉。出现问题的主要原因有：（a）冲切行程不够，处理措施：检查冲切机下定位近接开关行程以及检查模具合模限位柱高度；（b）上下刀口配合间隙太大，处理措施：重新安装模具，以保证上下刀口顺畅啮合，避免四周间隙不一致现象；修改模具，刀口间隙尽量小，控制在间隙范围内。

3.2 扯断现象、毛边、披锋、起尘等

片材在切口位置不能整齐被切断，出现扯断现象以及出现毛边、披锋、起尘等现象。除了与1中（b）外，主要原因还有：（a）刀口钝化，处理措施：修模刀口，使刀口锋利；（b）局部切断处斜度太小，处理措施：修改模具，对局部缺口改用侧面冲切，或者建议客户修改产品设计；（c）片材硬度或油墨影响，处理措施：修改模具，对局部缺口改用侧面冲切，或者建议客户修改产品设计，增加切断出斜度；更换片材或油墨，采用热切等特殊方式。

3.3 偏位

片材冲切后与所需要的产品零件发生位置上的偏差。其主要原因有：（a）高压成型偏位或尺寸不准，处理措施：检查上一步成形的高压成形产品，尺寸是否与冲切模一致；（b）冲切操作不当，处理措施：产品放入模具贴合后再冲切；（c）压料影响，处理措施：减小压料板横向活动间隙，同时增大压料板摩擦力；（d）定位不准，处理措施：平面采用定位孔定位，3D冲切尽量以产品外形或内孔定位，必要时增加真空吸附定位功能。

3.4 尺寸不符

出现产品尺寸与图纸标注尺寸不符。其主要原因有：（a）高压成型产品尺寸不准，处理措施：根据实际调整成型参数或者修改模具收缩率；（b）模具问题，处理措施：调整压料板弹簧，要求压力平衡、压力大小适中，增加真空吸附定位功能，改善刀口设计或加工尺寸；（c）产品设计不合理，处理措施：建议客户修改产品设计。

3.5 压痕

在成形产品的外观出现凹印等压痕现象。其主要原因有：（a）压料板弹簧弹力太大，处理措施：减少弹簧数量，或更换弹力较小的弹簧，或修模、减小弹簧预压缩量；（b）压料板与下模配合不好，处理措施：检查压料板与下模配合面，有配合问题则返工，压料板加贴膜保护。

3.6 刮伤

在成形产品的外上观出现表面刮伤，其主要原因有：（a）压料板横向间隙太大，处理措施：更换压料板；（b）上刀口刮伤产品侧边，处理措施：建议客户修改产品设计，加大拔模斜度；（c）模具抛光不够，处理措施：压料板抛光，压料板加贴膜保护。

4 设计注意事项

在进行冲切模设计时，由于其特殊的要求，与其它类型的模具设计相比，尤其要注意以下一些事项：

4.1 模具加工精度

由于片材都比较薄，为保证切片后产品的尺寸精度和形状精度，模具在制造和装配上都需要精度保证。刀口尺寸靠CNC加工完成，为保证刀口的硬度和耐用度，不要采用电火花放电加工；模具装配后要保证冲切模的单边间隙不能大于0.005mm。

4.2上下模导向机构

由于冲切模配合后间隙很小，为保证模的使用寿命，需要选择精度高的滚珠导套和导柱作为导向机构；由于压板需要在刀口位置上下移动，为保证压板活动运动顺畅，冲切模的压板与刀口的需要保证双边间隙小于0.01mm，所以需要为压料板单独设计一定的定位导向机构。

4.3 压料板设计

压料板在模具冲切过程中通过弹簧起着压紧片材的作用，保证冲裁出所需要的零件。若压料板弹压力过小，则会引起片材偏位等现象；若压料板弹压力太大就有可能压伤片材。同时，压料板在装配后的自由状态下，其高度必须高于上刀口的任何一个高度，否则会让片材移位，产生偏位现象。

5 结束语

本文针对模内装饰设计中冲切模的设计原理、设计流程以及设计过程中的注意事项进行说明。有助于设计人员从本质上找出产品工艺以及模具结构设计的缺陷，并提出相应的对策和方法，从而缩短新产品开发的周期和缺陷，提高产品的质量和生产效率，保证最终的产品获得市场好评。

参考文献

[1]吴松山.也谈IMD/IMS工艺[J].北京：网印工业，2004（3）：34-38.

[2]陈德山，任凤霞.浅谈IMD技术[J].北京：丝网印刷，2001（5）：11-13.

[3]陈德山.IMD技术及IMD技术专用油墨的应用要求[J].北京：网印工业，2006（3）：20-22.

[4]黄能会，许树勤.IMD中高压模模具设计[J].上海：模具技术，2010（5）：15-17.

作者简介：黄能会（1983，1-），男，汉族，湖北荆门，硕士研究生，职称：工程师，工作单位：湖北文理学院理工学院，研究方向：现代材料加工与模具技术。