汽車風箱左蓋注塑模設計

張維合

（廣東科技學院，廣東 東莞523083）

0 前言

汽車塑料配件注塑模具和其他注塑模具相比沒有本質的區別，但和其他塑件相比，汽車塑料配件要求環保、品質好、尺寸精度高、壽命長。因此，汽車塑料配件注塑模具要求強度剛度更好，尺寸精度更高，壽命更長，而且動作要求穩定、安全、可靠。汽車配件注塑模具從設計到制造，除了必須有一支優秀的工程技術人員隊伍，還要求有精良的加工設備，先進合理的加工工藝，干凈整潔的工廠環境，以及嚴格規范的管理制度[1]。當然，好的模具首先要有好的模具結構設計，本文所述寶馬汽車風箱左蓋注塑模是一副典型的大型高效、高精度和長壽命的汽車塑料配件注塑模具。

1 塑件分析

本塑件是寶馬汽車的塑料風箱左蓋，詳細結構見圖1。材料：聚酰胺6（PA6）＋聚酰胺66（PA66）＋玻璃纖維（GF）30%，收縮率：0.35%。塑件有以下特點：

（1）塑件投影面積大：塑件最大尺寸198 mm×194 mm×82 mm，屬于中偏大型塑件，塑件外觀品質和尺寸精度都要求很高，模具澆注系統設計是重點之一；

（2）塑件壁厚尺寸大：最大壁厚4.00 mm，最小壁厚1.80 mm，加上塑件批量較大，所以模具的冷卻系統設計也是模具設計的重點之一；

（3）塑件結構復雜，側向抽芯數量多，抽芯方向多，其中橫向側向抽芯有6個（S1～S6），斜向側抽芯有7個（S7～S13），共有13處側向抽芯，且側向抽芯機構S1、S2和側向抽芯機構S5、S6還相互干涉。側向抽芯機構是本模具最復雜的核心結構，是模具設計的最大難點。

2 模具結構設計

由于塑件尺寸較大，模具采用單型腔，根據塑件的結構特點，模架采用非標模架，外形尺寸650 mm×650 mm×758 mm。模具總質量為1900 kg，其中定模為1100 kg，動模為800 kg。模具定模側有2個斜向抽芯，這2個斜向抽芯必須在動、定模打開之前完成抽芯，因此定模側需增加一個開模面。這種模架就是沒有流道推板的簡化型三板模結構，俗稱兩板半模架[1]。模具詳細結構見圖2。

圖1 汽車塑料風箱左蓋零件圖Fig.1 Part diagram of cars′airtank-left

2.1 澆注系統設計

塑件屬于中偏大型，加上成型品質要求高，批量大，模具采用了熱流道澆注系統。熱流道澆注系統由一級熱射嘴55、熱流道板54和二級熱射嘴53組成。

2.2 側向抽芯機構設計

本模具最復雜的結構當屬側向抽芯機構，共有13處之多，這也是這副模具結構的最大亮點。其中橫向抽芯機構S1采用“斜導柱＋滑塊”的常規結構，由斜導柱32、斜導柱固定塊31（兩塊，卡住斜導柱）、滑塊28、側抽芯限位裝置27、楔緊塊30和耐磨塊29組成。橫向抽芯機構S2采用了“彎銷＋滑塊”的結構，主要由彎銷6、彎銷固定塊8、滑塊10、楔緊塊5、滑塊限位裝置9和側抽芯11組成。橫向抽芯機構S3則采用斜頂結構，由斜頂41、斜頂導向塊40和斜頂底座42組成。橫向抽芯機構S4也采用“斜導柱＋滑塊”常規結構，主要由斜導柱52、斜導柱固定塊51、滑塊49、滑塊限位裝置48和耐磨塊47、50組成。橫向抽芯機構S5和S6都采用“彎銷＋滑塊”結構，分別由彎銷57、小滑塊58、T形導向塊7和彎銷60、滑塊59、導向塊26、限位裝置25組成。滑塊58和滑塊59都分別在滑塊10和滑塊28內滑動，俗稱“大滑塊內跑小滑塊”[2]。以上側向抽芯機構詳見圖2。

斜向抽芯機構S7、S8和S9見圖3的C-C′（局部旋轉）剖視圖，主要由斜導柱64、斜導柱固定塊65、底座66、斜向抽芯63、斜滑塊68、斜滑塊座限位裝置67和斜滑塊座62組成。分型面Ⅰ打開時斜導柱64撥動斜滑塊座62，斜滑塊座62一邊帶動斜向抽芯63作斜向抽芯，一邊帶動二個斜滑塊67、68側向脫離倒扣。斜滑塊座62的移動距離由側面限位裝置控制。

斜向抽芯機構S10、S11和S12和斜向抽芯機構S7、S8和S9結構大致相同，見圖3的D-D′（局部旋轉）剖視圖，主要由斜導柱71、斜導柱固定塊70、底座69、斜向抽芯73、斜滑塊74和斜滑塊座72組成。分型面1打開時，斜導柱71撥動斜滑塊座72，斜滑塊座72一邊帶斜向抽芯73作斜向抽芯，一邊帶動二個斜滑塊74作側向移動脫離塑件倒扣。斜滑塊座72的限位裝置與斜滑塊座62相同，圖中未標明。

圖2 汽車風箱左蓋模具結構圖Fig.2 Mold diagram of cars′airtank-left

斜向抽芯機構S13見圖3中的H-H′（局部旋轉）剖視圖，主要由斜向抽芯78、斜向抽芯鑲件75、滑塊77，滑塊限位裝置76、滑塊楔緊塊79、斜導柱82和斜導柱固定塊81組成。分型面1打開時，楔緊塊79離開滑塊77，同時斜導柱82撥動滑塊77橫向移動，滑塊77通過斜向導槽拉動斜向抽芯固定座78抽芯，抽芯距離最終由滑塊77的限位裝置76控制。

2.3 定距分型機構設計

為了完成定模斜向抽芯，在模具的定模部分增加了一個開模面Ⅰ，這樣模具就有2個分型面。而且為了保證塑件開模后留在動模型芯上，定模側的分型面必須先打開，首先完成定模斜向抽芯，開模順序見圖4。為此模具設計了定距分型機構。本模具的定距分型機構由外置式扣基和內置限位桿88組成，外置式扣基包括由長拉鉤87、短拉鉤83、活動塊86、活動塊座84和彈簧85等零件，詳見圖4。

圖3 模具的7個斜向抽芯機構Fig.3 Diagram of the tilt direction core pulling

圖4 模具定距分型機構Fig.4 Diagram of the open distance control mechanism

2.4 冷卻系統設計

模具屬于大型模具，塑件品質要求高，壁厚尺寸較大，生產批量也較大，模具冷卻系統設計是重點。本模具主要采用直通式冷卻水管和“冷卻水膽＋隔片”聯合冷卻的冷卻系統。本模具冷卻系統特點是冷卻水路數量多，冷卻充分，所有的側向抽芯機構（包括抽芯和斜頂）都設置了冷卻水道。其中動、定模板的冷卻水路布置見圖5，側向抽芯機構的冷卻水路見圖2、圖3和圖5。

2.5 脫模機構設計

由于側向抽芯機構的作用，塑件開模后留在動模型芯上。又由于塑件內側結構較簡單，所以對動模型芯的包緊力并不大，模具只設計了5根推桿43。這里要說明的是，斜頂41雖然是側向抽芯機構，但在抽芯的過程中還起了推出塑件的作用，所以也可以看做是脫模零件[4]。

2.6 導向定位機構設計

對于大型模具，要保證其精度和長壽命，必須設計可靠的導向定位機構。本模具的導向定位機構由動、定模的導柱35、導套36、37，推桿固定板導柱45、導套44，以及動定模板之間的錐面定位塊61組成。另外，側向抽芯機構的所有活動零件都有可靠的導向槽和限位裝置。

3 模具工作過程

（1）塑料熔體經熱流道澆注系統的一級熱射嘴55、熱流道板54和二級熱射嘴53進入模具型腔，熔體填滿型腔后經保壓、冷卻、固化至足夠剛性后，注塑機拉動動模底板17打開模具；

（2）在外置式定距分型機構的作用下，模具先從分型面Ⅰ處打開，開模距離105 mm，由限位小拉桿88控制，在這一過程中，斜向抽芯機構S7、S8、S9、S10、S11、S12和S13分別在斜導柱64、71和82的撥動下完成抽芯；

圖5 動、定模冷卻系統簡圖Fig.5 Diagram of mold cooling system

（3）分型面Ⅰ打開105 mm后，外置式定距分型機構中的短拉鉤83脫離活動塊，模具再從分型面Ⅱ處打開，打開距離為200 mm，可由注塑機控制。在這一過程中，塑件脫離定模型腔，同時斜導柱32撥動滑塊28、彎銷6撥動滑塊10、斜導柱52撥動滑塊49、彎銷60撥動滑塊59，彎銷57撥動滑塊58，使側向抽芯機構S1、S2、S3、S5、S6完成側向抽芯；

（4）完成開模行程后，連接在模具推桿固定板上的注塑機頂棍推動推桿固定板，推桿固定板進而推動推桿和斜頂，在這一過程中，斜頂完成側向抽芯，同時和推桿一道將塑件推離動模型芯；

（5）塑件脫模后，注塑機頂棍拉動推桿固定板復位，當推桿固定板觸動行程開關后，注塑機動模板推動模具動模板合模，各側向抽芯機構滑塊在斜導柱和彎銷的作用下復位，模具完成一次注射成型，接著開始下一次注射成型。

4 注意事項

（1）對于大型模具，為了滿足模具結構的特殊要求，保證其剛性、強度和使用壽命，模架常采用非標模架；

（2）設置推桿時要注意，在斜頂41的附近不要加推桿（本模具中至少30 mm范圍內），否則推桿容易將塑件頂白[3]；

（3）對于中、大型模具，搬運和存放時必須用鎖模塊33將所有分型面鎖住，否則易發生安全事故。模具注塑生產時，應將鎖模塊拆開，但不要將它拆下，而應該用螺釘將它橫向固定在動模板上，以方便拆模后繼續用鎖模塊鎖住所有分型面[3]；

（4）定模部分的定位圈56的中心必須和動模部分定位圈19的中心在一條線上；

（5）吊模塊34是模具拆裝和搬運時用的，模具在注塑機上安裝后應拆除，并放在倉庫保管。

5 結論

（1）本模具屬大型模具，設計時模架常采用了非標模架，雖然提高了制造成本，但滿足了模具剛性和強度的特殊要求，有效保證其塑件精度和使用壽命，取得了很好的經濟效益；

（2）本模具良好的導向定位系統和定距分型機構，充分滿足了汽車配件注塑模具強度剛度好，尺寸精度高，壽命長，而且動作穩定、安全、可靠的要求；

（3）本模具采用熱流道澆注系統，而且冷卻系統充分，有效地保證了塑件的成型品質和模具的勞動生產率。

[1]張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京：化學工業出版社，2011：135-148.

[2]張維合.注塑模具復雜結構100例[M].北京：化學工業出版社，2010：130-146.

[3]張維合.注塑模具設計實用手冊[M].北京：化學工業出版社，2011：112-132.

[4]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，1996：115-127.