汽車飾板注射模設計

王 穎，文學紅，秦 龍

（1.佛山職業技術學院，廣東 佛山 528137；2.成都航天模塑股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引 言

塑料在汽車飾件中應用廣泛，其中注射成型所占比例最高。傳統模具設計中，設計師一般依靠經驗進行模具設計，但注射成型的塑件結構越來越復雜，質量要求越來越高，稍有不慎就會造成模具返工維修，甚至報廢，浪費人力物力，也影響交貨周期。模具設計初期，設計師可通過MoldFlow分析待成型塑件的澆口位置、注射壓力、熔體前沿溫度、氣穴、熔接痕位置、縮痕指數、翹曲變形等，為模具結構優化設計提供依據，減少試模、修模次數，縮短生產周期，降低制造成本。

1 塑件工藝分析

塑件為汽車飾件，外形結構如圖1所示，材料為PA6+GF15，玻璃纖維增強尼龍力學性能優良，耐熱耐磨并且具備良好的成型能力和外觀，收縮率取1.004 5。塑件結構特點：①塑件外形尺寸約為345 mm×286 mm×65 mm，平均壁厚為2 mm，模具結構要求1模2腔，屬于大型模具；②塑件內側有3處倒扣，1模2腔共6個倒扣，其中倒扣L1為大型倒扣，倒扣L2、L3處有較深的加強筋，需要用斜推結構與鑲件成型，模具結構復雜。模具外形尺寸較大，熔融塑料流長比有限，需要使用熱流道，模具結構中側向抽芯機構和熱流道澆注系統設計是關鍵。

圖1 汽車飾板

2 模具結構設計

2.1 成型零部件設計

模具型腔布局為1模2腔結構，采用熱流道澆注系統，模架為非標準大型模架，外形尺寸為900 mm×700 mm×531 mm，模具結構如圖2所示。

圖2 模具結構

模具外形尺寸較大，動模有6個側向抽芯機構，成型零部件設計為鑲拼式，動、定模的成型零件均設計成2塊，方便加工。由于塑件材質為玻璃纖維增強尼龍，注射成型時熔融塑料對模具零件壁面的摩擦較大，動、定模型芯均采用進口模具鋼2738，表面進行碳氮共滲處理，提高其耐磨性。為了保證動、定模精準合模，動、定模四角部位設計管位互鎖，動、定模型芯結構如圖3所示。

圖3 型芯結構

2.2 澆注系統設計

模具采用1模2腔結構，其外形尺寸較大，成型塑件內表面加強筋較多，部分壁厚較薄，充填阻力較大，充填型腔困難，需提高注射壓力，澆注系統采用熱流道和側澆口，待成型塑件類似平板型。圖4所示為汽車飾板的進料方案，4個側澆口，尺寸為2 mm×12 mm。通過模流分析可知該進澆方案充填良好，成型塑件無缺陷，模流分析如圖5所示。

圖4 進澆方案

圖5 模流分析

2.3 側向抽芯機構設計

模具共有6個側向抽芯機構，全部在待成型塑件內側，其中2個大型倒扣部位采用斜推塊+方形推桿側抽芯機構，傾斜角度為10°，其余4個倒扣部位設計成斜推桿+鑲件側抽芯機構，傾斜角度為10°，側抽芯斜推機構如圖6所示。斜推桿底座采用整體式，斜推桿導向塊材料采用青銅+石墨，耐磨性和熱傳導性能好。

圖6 斜推結構

2.4 溫度控制系統設計

定模溫度控制系統采用直通水管+隔片水管的組合形式，動模溫度控制系統采用直通式水管形式。直通式水管方便加工，冷卻均勻，生產效率高。冷卻水管之間平均間隔距離為50～60 mm，冷卻水管直徑為φ15 mm，隔片運水水井直徑為φ25 mm。大型斜推結構尺寸較大，也需要設計冷卻水路，斜推結構采用N形冷卻形式，模具溫度控制系統設計如圖7所示。

圖7 溫度控制系統

2.5 脫模結構設計

模具采用推桿+斜推結構組合脫模形式，結構如圖8所示。模具完成開模后，注塑機頂出裝置通過模具推板推動推桿固定板，推桿固定板帶動推桿與斜推結構聯合推出成型的塑件。由于用于脫模的斜推結構較多，角度也較大，為確保推出平衡，在推桿固定板上設計了推板導柱和推板導套，推出系統由彈簧實現預復位，由復位桿實現準確復位。

圖8 脫模結構

2.6 模具排氣系統設計

模具型腔內有大量空氣，為保證塑料熔體順利充填型腔，型腔內的空氣必須及時排出，否則會影響成型塑件的質量。模具的排氣系統由斜推桿、推桿、鑲件和分型面等組成，除此之外在模具定模型芯分型面上還開設排氣槽，排氣槽設計在離澆口較遠的位置，排氣槽深度為0.5 mm，寬度為5 mm，排氣系統設計如圖9所示。

圖9 排氣系統

3 模具工作過程

模具合模后，熔融塑料經過噴嘴進入熱流道，依次流經分流道、側澆口進入型腔，然后保壓補縮冷卻；冷卻到合適溫度后，注塑機開模裝置開始帶動模具動模側移動。開模完成后，注塑機的頂出裝置通過推板推動推桿固定板，推桿固定板帶動推桿與斜推結構聯合推出塑件，推出成型塑件的同時6個斜推結構完成成型塑件內部倒扣的脫模，使塑件能順利脫模；推出行程到達設計距離后，取出塑件，推出系統由彈簧實現預復位，然后合模，合模完成后開始下一周期注射成型。

4 結束語

模具設計前期借助MoldFlow軟件進行模流分析，預先解決注射成型中可能出現的熔接痕、困氣、充填和收縮變形等問題，避免了后期不必要的修模試模，縮短了生產周期，降低了制造成本。實際生產證明模具結構合理，投產后模具運行平穩，成型的塑件符合客戶要求。