汽车饰板注射模设计

2021-05-20文学红

模具工业 2021年5期

王颖，文学红，秦龙

（1.佛山职业技术学院，广东佛山 528137；2.成都航天模塑股份有限公司，四川成都 610100）

0 引言

塑料在汽车饰件中应用广泛，其中注射成型所占比例最高。传统模具设计中，设计师一般依靠经验进行模具设计，但注射成型的塑件结构越来越复杂，质量要求越来越高，稍有不慎就会造成模具返工维修，甚至报废，浪费人力物力，也影响交货周期。模具设计初期，设计师可通过MoldFlow分析待成型塑件的浇口位置、注射压力、熔体前沿温度、气穴、熔接痕位置、缩痕指数、翘曲变形等，为模具结构优化设计提供依据，减少试模、修模次数，缩短生产周期，降低制造成本。

1 塑件工艺分析

塑件为汽车饰件，外形结构如图1所示，材料为PA6+GF15，玻璃纤维增强尼龙力学性能优良，耐热耐磨并且具备良好的成型能力和外观，收缩率取1.004 5。塑件结构特点：①塑件外形尺寸约为345 mm×286 mm×65 mm，平均壁厚为2 mm，模具结构要求1模2腔，属于大型模具；②塑件内侧有3处倒扣，1模2腔共6个倒扣，其中倒扣L1为大型倒扣，倒扣L2、L3处有较深的加强筋，需要用斜推结构与镶件成型，模具结构复杂。模具外形尺寸较大，熔融塑料流长比有限，需要使用热流道，模具结构中侧向抽芯机构和热流道浇注系统设计是关键。

图1 汽车饰板

2 模具结构设计

2.1 成型零部件设计

模具型腔布局为1模2腔结构，采用热流道浇注系统，模架为非标准大型模架，外形尺寸为900 mm×700 mm×531 mm，模具结构如图2所示。

图2 模具结构

模具外形尺寸较大，动模有6个侧向抽芯机构，成型零部件设计为镶拼式，动、定模的成型零件均设计成2块，方便加工。由于塑件材质为玻璃纤维增强尼龙，注射成型时熔融塑料对模具零件壁面的摩擦较大，动、定模型芯均采用进口模具钢2738，表面进行碳氮共渗处理，提高其耐磨性。为了保证动、定模精准合模，动、定模四角部位设计管位互锁，动、定模型芯结构如图3所示。

图3 型芯结构

2.2 浇注系统设计

模具采用1模2腔结构，其外形尺寸较大，成型塑件内表面加强筋较多，部分壁厚较薄，充填阻力较大，充填型腔困难，需提高注射压力，浇注系统采用热流道和侧浇口，待成型塑件类似平板型。图4所示为汽车饰板的进料方案，4个侧浇口，尺寸为2 mm×12 mm。通过模流分析可知该进浇方案充填良好，成型塑件无缺陷，模流分析如图5所示。

图4 进浇方案

图5 模流分析

2.3 侧向抽芯机构设计

模具共有6个侧向抽芯机构，全部在待成型塑件内侧，其中2个大型倒扣部位采用斜推块+方形推杆侧抽芯机构，倾斜角度为10°，其余4个倒扣部位设计成斜推杆+镶件侧抽芯机构，倾斜角度为10°，侧抽芯斜推机构如图6所示。斜推杆底座采用整体式，斜推杆导向块材料采用青铜+石墨，耐磨性和热传导性能好。

图6 斜推结构

2.4 温度控制系统设计

定模温度控制系统采用直通水管+隔片水管的组合形式，动模温度控制系统采用直通式水管形式。直通式水管方便加工，冷却均匀，生产效率高。冷却水管之间平均间隔距离为50～60 mm，冷却水管直径为φ15 mm，隔片运水水井直径为φ25 mm。大型斜推结构尺寸较大，也需要设计冷却水路，斜推结构采用N形冷却形式，模具温度控制系统设计如图7所示。

图7 温度控制系统

2.5 脱模结构设计

模具采用推杆+斜推结构组合脱模形式，结构如图8所示。模具完成开模后，注塑机顶出装置通过模具推板推动推杆固定板，推杆固定板带动推杆与斜推结构联合推出成型的塑件。由于用于脱模的斜推结构较多，角度也较大，为确保推出平衡，在推杆固定板上设计了推板导柱和推板导套，推出系统由弹簧实现预复位，由复位杆实现准确复位。

图8 脱模结构

2.6 模具排气系统设计

模具型腔内有大量空气，为保证塑料熔体顺利充填型腔，型腔内的空气必须及时排出，否则会影响成型塑件的质量。模具的排气系统由斜推杆、推杆、镶件和分型面等组成，除此之外在模具定模型芯分型面上还开设排气槽，排气槽设计在离浇口较远的位置，排气槽深度为0.5 mm，宽度为5 mm，排气系统设计如图9所示。

图9 排气系统

3 模具工作过程

模具合模后，熔融塑料经过喷嘴进入热流道，依次流经分流道、侧浇口进入型腔，然后保压补缩冷却；冷却到合适温度后，注塑机开模装置开始带动模具动模侧移动。开模完成后，注塑机的顶出装置通过推板推动推杆固定板，推杆固定板带动推杆与斜推结构联合推出塑件，推出成型塑件的同时6个斜推结构完成成型塑件内部倒扣的脱模，使塑件能顺利脱模；推出行程到达设计距离后，取出塑件，推出系统由弹簧实现预复位，然后合模，合模完成后开始下一周期注射成型。