汽車前端模塊注塑模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

王周周

摘? 要：在汽車零配件中，前端模塊一般采用金屬?zèng)_壓件來制造，隨著塑料產(chǎn)業(yè)的不斷發(fā)展，一些高強(qiáng)度塑料往往可以替代金屬件。近期一款車型前端模塊就是采用注塑方式成型的，在成型的過程中也常常會(huì)存在一些風(fēng)險(xiǎn);實(shí)際試模后也證實(shí)了這一情況，如何更簡(jiǎn)便有效的解決此問題？文章將給出答案。

關(guān)鍵詞：分體式設(shè)計(jì)方案;排氣結(jié)構(gòu);浮纖現(xiàn)象

中圖分類號(hào)：TQ320? ? ? ? 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A? ? ? ? ?文章編號(hào)：2095-2945（2020）30-0077-04

Abstract： Among the automotive parts， front-end module is manufactured by metal stamping process. With the continuously developing of the plastic industry， the metal parts can be replaced by some high strength plastic material. Currently， there is the front-end module of one vehicle model which is made by injection process. However， it has risk during injection process normally. This risk is also verified during the actual tryout. Thus， this paper will give a response of solving the problem with simple and effective method.

Keywords： split-type design concept; vent structure; fiber emergence

引言

在汽車零配件中，前端模塊一般采用金屬?zèng)_壓件來制造，此部件用塑料件來替代金屬件也是國(guó)內(nèi)首次嘗試，其優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度好、質(zhì)量輕、成本低;其相關(guān)性能通過測(cè)試達(dá)到了金屬件的強(qiáng)度。

1 產(chǎn)品簡(jiǎn)介

1.1 產(chǎn)品信息（見圖1）

產(chǎn)品尺寸：1300mm*600mm*378mm

產(chǎn)品材質(zhì)：PP+GF30（長(zhǎng)波纖）

產(chǎn)品壁厚：3.5mm

產(chǎn)品重量：4.5kg

注塑機(jī)臺(tái)：2400T

1.2 產(chǎn)品特性分析（見圖2）

形狀為框形，高低落差大（如圖2b）;

產(chǎn)品兩側(cè)存在2處定位孔（如圖2a）;

產(chǎn)品背面筋位密集且高度均為100mm;

左右，筋平均肉厚2mm（如圖2c）。

2 注塑模具結(jié)構(gòu)原理及驗(yàn)證

2.1 開模難點(diǎn)

產(chǎn)品兩側(cè)為側(cè)邊定位孔，此孔在開模方向?yàn)榈构?，需利用?cè)抽芯機(jī)構(gòu)脫模（圖3）。

滑塊脫模方向（箭頭方向），滑塊滑動(dòng)行程25mm（圖4）。

2.2 解決對(duì)策

此處結(jié)構(gòu)采用CAV鑲塊式結(jié)構(gòu)，開模時(shí)鑲塊留在COR產(chǎn)品一起頂出，并采用手取方式將鑲塊取出（圖5）。

2.3 開模難點(diǎn)

一體式模具材料成本高，且筋位密集，加工困難;加工成本高;加工周期長(zhǎng);加工品質(zhì)無法保證（圖6）。

2.4 解決對(duì)策

采用分體式結(jié)構(gòu)，分體式相對(duì)于一體式結(jié)構(gòu)其材料成本低，易加工;將COR設(shè)計(jì)為16個(gè)小入子，且多個(gè)入子可同時(shí)加工;所有筋位均采用線割方式加工，可縮短模具加工周期，確保了加工的品質(zhì)，滿足了客戶需求（圖7）。

2.5 開模難點(diǎn)

模流分析顯示，筋位的料流結(jié)合處顯示會(huì)產(chǎn)生困氣（圖8）。

2.6 解決對(duì)策

在筋位的料流結(jié)合處設(shè)計(jì)頂針排氣（圖9）。

2.7 開模難點(diǎn)

產(chǎn)品尺寸：1300mm*600mm*378mm

產(chǎn)品重量：4.5kg

產(chǎn)品存在短射風(fēng)險(xiǎn)，以至影響產(chǎn)品的強(qiáng)度（圖10）。

2.8 解決對(duì)策

通過CAE分析采用七點(diǎn)閥式進(jìn)膠;進(jìn)膠口尺寸16mm*2mm;產(chǎn)品下側(cè)兩端區(qū)域需要設(shè)置進(jìn)膠點(diǎn)，且需要控制結(jié)合線遠(yuǎn)離此區(qū)域，以此保證此兩處安裝點(diǎn)能承受1000N的載荷。

3 浮纖現(xiàn)象解決方案

3.1 工藝難點(diǎn)

產(chǎn)品表面易出現(xiàn)浮纖現(xiàn)象（圖12）。

3.2 原因分析

浮纖現(xiàn)象是波纖外露造成的，白色的玻纖在塑料熔體充模流動(dòng)過程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑料件表面形成放射狀的白色痕跡，當(dāng)塑料件為黑色時(shí)會(huì)因色譯的差異加大而更加明顯，其形成原因有以下幾個(gè)方面：（1）在塑料熔體流動(dòng)過程中，由于玻纖與樹脂的流動(dòng)性有差異，而且密度也不同，使兩者具有分離的趨勢(shì)，密度小的玻纖浮向表面，密度大的樹脂沉入內(nèi)里，于是形成了破纖外露現(xiàn)象;（2）塑料熔體在流動(dòng)過程中受到螺桿、噴嘴、流道及澆口的摩擦剪切作用，會(huì)造成局部粘度差異，同時(shí)又會(huì)破壞玻纖表面的界面層，熔體粘度愈小，界面層受損愈嚴(yán)重， 破纖與樹脂之間的粘結(jié)力也愈小，當(dāng)粘結(jié)力小到一定程度時(shí)，玻纖便會(huì)擺脫樹脂基體的束縛，逐漸向表面累積而外露。（3）塑料熔體注入型腔時(shí)會(huì)形成“噴泉”效應(yīng)，即玻纖會(huì)由內(nèi)部向外表流動(dòng)，與型腔表面接觸，由于模具型腔表面溫度較低，質(zhì)量輕、冷凝快的玻纖被瞬間凍結(jié)，若不能及時(shí)被熔體充分包圍，就會(huì)外露而形成浮纖。

3.3 解決對(duì)策

此產(chǎn)品材質(zhì)為PP+GF30（長(zhǎng)波纖），產(chǎn)品在試做過程中出現(xiàn)波纖露出產(chǎn)品表面現(xiàn)象，經(jīng)工藝調(diào)整成功解決此問題。

具體工藝方式：

（1）提高模具型腔溫度到70°C左右;

（2）提高原材料溫度;

（3）增加射出速度;無浮纖現(xiàn)角。

4 結(jié)論及建議

本文列舉的前端模塊此類型產(chǎn)品的模具設(shè)計(jì)制作過程中遇到一些問題，總結(jié)下來具有以下建議：

（1）功能件類型的產(chǎn)品當(dāng)高低落差超過200mm時(shí)采

用分體式設(shè)計(jì)方案優(yōu)于整體式設(shè)計(jì)方案（其成本低、易加工、制作周期縮短）。

（2）背部筋位較多功能件類型的產(chǎn)品其筋位需設(shè)計(jì)排氣機(jī)構(gòu)，排氣位置需設(shè)計(jì)到產(chǎn)品料流結(jié)合處（根據(jù)模流分析的結(jié)果判定）。

（3）采用頂針排氣要優(yōu)于其他排氣機(jī)構(gòu)（其成本低，易加工）。

（4）產(chǎn)品兩側(cè)定位孔，空間較窄，無法利用滑塊機(jī)構(gòu)脫模;采用母模鑲塊式結(jié)構(gòu)，開模進(jìn)鑲塊留在公模與產(chǎn)品一起頂出，并采用手取方式將鑲塊取出。

（5）產(chǎn)品材質(zhì)（PP+GF30長(zhǎng)玻纖）易出現(xiàn)浮纖現(xiàn)象;提高模具型腔溫度、原材料溫度、增加射出速度，成功解決浮纖現(xiàn)象問題

（6）膠口布置采用7點(diǎn)開放式進(jìn)膠，解決產(chǎn)品存在短射風(fēng)險(xiǎn)，試制出的產(chǎn)品尺寸、強(qiáng)度滿足客戶需求。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊軍，張汝英.汽車把手面蓋表面浮纖解決方案[J].工程塑料應(yīng)用，2009，37（05）：38-41.