汽車輪罩塑件注射模具設計

蘇瞧忠，王得勝

（1.湖南省平江縣職業(yè)技術學校，湖南平江 414500；2.寧波富誠模塑有限公司，浙江余姚 315400）

汽車輪罩塑件注射模具設計

蘇瞧忠1，王得勝2

（1.湖南省平江縣職業(yè)技術學校，湖南平江 414500；2.寧波富誠模塑有限公司，浙江余姚 315400）

在對汽車左、右輪罩注塑件模具結(jié)構設計過程進行分析和研究的基礎上，闡述了此類注塑件模具設計的流程。介紹了Moldflow分析軟件在注塑模具中的作用。通過汽車左右輪罩注塑生產(chǎn)驗證，該件設計方案合理，成型的產(chǎn)品符合質(zhì)量要求，可供類似零件模具設計參考。

汽車；輪罩；注塑模具；Moldflow

0 引言

汽車左右輪罩注塑件注塑成型一直是模具設計人員的棘手問題，特別是中間壁厚薄、兩端壁厚厚的膠厚不均勻的輪罩，使得注塑過程中容易造成壓力過大、飛邊嚴重、欠注射、熔接痕明顯等較難解決的注塑問題，而這一系列問題直接影響到汽車輪罩生產(chǎn)的經(jīng)濟性及模具壽命。

1 零件工藝分析[1]

光滑，無氣孔、縮坑、欠注射、飛邊，無明顯熔接痕。零件上有幾處倒勾和直徑為6.5 mm的通孔，不能直接沿脫模方向通過動定模的插破或靠破來成型，模具結(jié)構需要設計成側(cè)向抽芯結(jié)構。從圖1和零件信息可以看出，該件設計難點在于：（1）壁厚不均勻，注塑時存在壓力過大、局部飛邊嚴重、局部欠注塑、熔接不良和熔接痕嚴重等風險；（2）外觀尺寸較大，要重點考慮模具強

左、右輪罩塑膠材料為PP（71103），收縮率為1%，中間壁厚為1.2 mm，兩端壁厚為1.7 mm，外形尺寸為1 069 mm×435 mm× 627 mm，屬于薄壁件注塑模具。該件呈半圓型，形狀不規(guī)則。外觀要求平整度、大小、重量、起吊方式、冷卻水集水排位置等；（3）模具生產(chǎn)時取件困難的問題。

圖1 輪罩

2 輪罩注塑件的模具結(jié)構設計[2]

2.1 設計思路

根據(jù)該件外觀尺寸較大，且形狀不規(guī)則，壁厚不均勻等特點，在進行模具項目分析和零件結(jié)構合理性分析的同時運用Moldflow[3]軟件對零件進行澆口位置、澆口大小、充填時間、塑料流動前沿溫度、模腔壓力、鎖模力、氣泡位置、熔接痕位置等分析。通過模流分析結(jié)果確定模具結(jié)構為：（1）一模一腔排位；（2）六點進膠式熱流道系統(tǒng)；（3）模具在1250噸及以上注塑機上生產(chǎn)；（4）采用非標三板式模架；（5）行程較大的幾處側(cè)抽芯用油缸驅(qū)動，其它側(cè)抽芯采用斜導柱驅(qū)動；（6）產(chǎn)品留在動模，采用機械手直接抓取工件方式。根據(jù)上述結(jié)果進行模具結(jié)構設計，同時在Moldflow軟件中加入冷卻水道等進行完整的模擬分析，并利用分析結(jié)果來確定最終的模具設計方案。

2.2 模具結(jié)構

2.2.1 澆注系統(tǒng)設計

由于汽車輪罩屬于大型薄壁零件，在注塑成型過程中要有良好的流動性，在模具設計過程中必須使用熱流道以保證在一定流動范圍內(nèi)，熔料在工藝可控范圍內(nèi)可以充滿型腔。經(jīng)過對熔體模擬流動分析（見圖2），確定六點澆口最佳位置。為避免在塑件表面出現(xiàn)明顯熔接痕，六點澆口尺寸分別為，其中四點直徑為3.5 mm，斜度為單邊2度大澆口直接在產(chǎn)品上進膠；另兩點采用寬為20 mm，高為3 mm，斜度為15度的側(cè)澆口在滑塊頂部處進膠。

圖2 Moldflow分析結(jié)果

圖3 模具結(jié)構圖

2.2.2 分型面設計

為了保證塑件外觀質(zhì)量和取件的需要，塑件的主分型面位于裝車狀態(tài)底部最大輪廓面上，六處側(cè)抽芯分型線留在產(chǎn)品表面（征得客戶同意），其他三處圓孔抽芯分型線在產(chǎn)品表面圓孔口。如圖3、4所示。

圖4 分型線圖

2.2.3 側(cè)抽芯機構設計

通過分析塑件的共有9處不能直接沿脫模方向成型倒勾，將其設計成側(cè)抽芯結(jié)構[4]（見圖5）。其中六處側(cè)抽芯考慮到取件的方便，滑塊加大，固定在動模上，抽芯行程大于10 mm的采用液壓油缸驅(qū)動，其余采用斜導柱驅(qū)動。其它三處圓孔設計成鑲針側(cè)抽芯，固定在定模上，采用液壓油缸驅(qū)動。如圖6所示。

圖5 拔模分析

圖6 定模側(cè)抽芯結(jié)構圖

2.2.4 冷卻系統(tǒng)設計

定模采用一進一出的直通式冷卻水道進行冷卻。動模也采用一進一出中間用潛入式水井逼近產(chǎn)品表面的冷卻水道進行冷卻。六處抽芯均設計有冷卻水道進行冷卻。經(jīng)過模流分析，能保證進水口和出水口的溫差在2℃～3℃，不會產(chǎn)生由于溫差過大造成塑件收縮不均勻的現(xiàn)象，水道布局如圖7所示。

圖7 冷卻水道圖

3 模具工作過程

開模時，動模在注塑機的作用下向后運動至設定行程。液壓油缸驅(qū)動三個側(cè)抽芯離開膠位至設定距離。機械手直接抓住輪罩從上往下取出產(chǎn)品。合模時油缸驅(qū)動滑塊先復位，動模向前移動至分型面鎖緊。

4 試生產(chǎn)結(jié)果

由于結(jié)晶程度主要由模具溫度決定，因此在生產(chǎn)過程中模具溫度控制在45℃左右，料筒溫度分段控制在190℃～220℃間，注塑壓力控制在70 MPa，保壓壓力控制在30 MPa。注塑時使用高速注射，快速充?？梢栽黾铀芰系牧鲃有?，使模腔盡快充滿，從而相對減小型腔內(nèi)部壓力，減少模具飛邊的產(chǎn)生。根據(jù)模具投產(chǎn)后的生產(chǎn)情況跟蹤驗證，模具填充成型狀態(tài)良好，流動非常平衡，成型壓力較低，未出現(xiàn)飛邊、毛刺等因壓力而導致的成型缺陷（如圖8所示）。無明顯困氣，未出現(xiàn)燒焦等因困氣而造成的成型缺陷。模具工作狀態(tài)穩(wěn)定，產(chǎn)品取件方便，多澆口導致有熔接線產(chǎn)生但并不明顯，并未影響該產(chǎn)品質(zhì)量和機械性能。塑料零件質(zhì)量達到客戶技術要求。

圖8 成品塑料零件照片

5 結(jié)束語

汽車左右輪罩注塑件的澆口位置的選擇一直是模具設計人員的難點所在，特別是這種壁厚不均勻的薄壁塑料零件的設計更是困難重重，通過運用Moldflow軟件輔助分析，不但解決了設計上的實際問題，也為企業(yè)節(jié)省了大量的由于反復試模所花費的資金，同時有效縮短了模具的開發(fā)周期，也為模具設計人員在此類模具設計上提供了很好的技術支持。

［1］李晶華，李宏力，卞學良.汽車前輪罩計算機輔助設計［J］.河北工業(yè)大學學報，2004（6）：113-115.

［2］王偉其.新型汽車輪罩及工藝研究［J］.長春工業(yè)大學學報，2009（8）：476-480.

［3］李雯雯，盧軍，劉洋.Moldflow軟件在注塑模具CAE中的應用［J］.工程塑料應用，2009（9）：80-82.

［4］曾信，杜群貴，袁麗軍.注射模側(cè)滑塊變形影響因素分析［J］.模具工業(yè)，2011（2）：64-67.

Plastic Mould Design of Automobile Wheel Cowling Plastic Parts

SU Qiao-zhong1，WANG De-sheng2
（1.The Pingjiang Hunan Votech School，Pingjiang 414500，China；2.Ningbo Fucheng Mould Co.，Ltd，Yuyao315400，China）

Based on the analysis and research of the automobile left and right wheeling cowling injection mold，the aim of this article is to explain the design procedure of such kind of injection mold and to introduce the value of Moldflow in injection mold，By testing the products of automobile wheel cowling，we find that the design is reasonable.The end-products can meet the requirement on quality.So，it can provide reference for the design of similar part mold.

automobile；wheel cowling；injection mold；Moldflow

TG76

A

1009－9492(2014)05－0103－03

10.3969/j.issn.1009-9492.2014.05.026

蘇瞧忠，男，1980年生，湖南平江人，大學本科，工程師。研究領域：注塑模具設計與制造。已發(fā)表論文7篇。

(編輯：向飛)

2013－11－13