汽車發(fā)動機艙蓋冷熱流道注塑模具設(shè)計

林蒞蒞

摘 要：針對汽車發(fā)動機艙蓋的結(jié)構(gòu)特點和技術(shù)要求，采用斜頂桿抽芯機構(gòu)，解決了內(nèi)部結(jié)構(gòu)不規(guī)則，有倒扣、脫模困難等問題。該產(chǎn)品尺寸較大，注塑充填同樣存在困難，為保證產(chǎn)品充填質(zhì)量，節(jié)約材料，提高生產(chǎn)率，故采用多點冷熱流道相結(jié)合的澆注系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機艙蓋 斜頂抽芯 充填 熱流道

1 引言

汽車中的塑料件通常尺寸都比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，在一些大型的汽車塑料件的模具設(shè)計中，越來越多的采用熱流道技術(shù)[1-3]。

下面介紹一款某品牌的汽車發(fā)動機艙蓋的熱流道注塑模具設(shè)計。針對這種大型薄壁，且內(nèi)部又有倒扣的塑料件模具設(shè)計，供設(shè)計人員借鑒參考。

2 塑料件結(jié)構(gòu)分析

汽車發(fā)動機艙蓋塑件外形尺寸為1395mmX490mmX75mm，平均壁厚2.5mm，表面粗糙度Ra0.8，產(chǎn)品表面不能有明顯的流痕以及頂白現(xiàn)象。塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)有2處倒扣，要求卡扣有足夠的強度;塑件具有一定的支撐作用，設(shè)計有大量的加強筋。塑件還有多處靠破面，容易形成熔接痕和困氣。機艙蓋要經(jīng)受-40℃～140℃左右的溫度，對材料的耐熱性、傳導(dǎo)性、對流性要求較高，故材料選為PA6+GF15，收縮率為1.0045。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3 模具結(jié)構(gòu)分析

塑料模具的模具結(jié)構(gòu)在設(shè)計時應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)以及使用性能和使用環(huán)境，還要充分考慮后期成型的結(jié)構(gòu)工藝性，確保模具結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化[4]。具體分析如下：

（1）根據(jù)塑料件尺寸規(guī)格，采用一模一腔。

（2）充填區(qū)域較大，采用多點進澆結(jié)構(gòu)。

（3）預(yù)防短射，需提高充填速度，選用熱流道系統(tǒng)。

（4）塑料件有大量的加強筋，要合理設(shè)計鑲拼件結(jié)構(gòu)。

（5）塑料件有兩處倒扣，采用斜推抽芯結(jié)構(gòu)。

4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸限制，模具采用一模一腔、多點熱流道注塑的設(shè)計形式。本著設(shè)計適用的原則，選用非標模架，規(guī)格380mmX820mmX350mm，如圖2所示：

4.1 成型零件設(shè)計

4.1.1 分型面設(shè)計

機艙蓋為內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，對分型線要求一般，該制件分型線取投影面的邊界線，制件周邊高低斷差較大，導(dǎo)致分型面存在局部插破面和靠破面，為簡化整個分型面，采用以低點為基準，結(jié)合插破、靠破做為輔助，將分型面設(shè)計為平面[5]，如圖3所示。

4.1.2 斜頂抽芯機構(gòu)設(shè)計

制件卡扣處采用斜頂抽芯機構(gòu)成型，卡扣尺寸處倒勾為2mm，寬為18mm，斜頂尺寸設(shè)計：長15mm，寬25mm，角度為5°，推出行程25mm，斜頂通過斜推桿支座安裝在推桿固定板上，如圖4所示。

4.1.3 成型零件材料選擇

模具需具備30萬件的產(chǎn)能，滿足使用要求，保證模具強度，動、定模成型零件采用整體式結(jié)構(gòu)，材料為618H預(yù)硬鋼。斜頂抽芯機構(gòu)材料為SKD61，HRC52。

4.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計

為防止產(chǎn)品短射，采用MF填充分析及優(yōu)化來確定產(chǎn)品進澆方式，結(jié)果下圖5所示：

型腔充滿時間為2.33s，最大填充壓力為46.87Mpa，末端未出現(xiàn)填充不良，困氣區(qū)域較多，需要增加末端排氣設(shè)計。

根據(jù)以上分析結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計采用熱流道結(jié)合冷流道5點側(cè)澆口進澆結(jié)構(gòu)，如圖6所示。

主澆注系統(tǒng)采用熱流道結(jié)構(gòu)，有利于提高注塑壓力，加快注射速度，保證制件的充填質(zhì)量，進入型腔前，結(jié)合一段冷流道，是為了降低制件周圍的溫度。熱澆口在模具中的溫度達150℃以上、產(chǎn)品較大、保壓過長會導(dǎo)致澆口周圍出現(xiàn)飛邊、銀絲等現(xiàn)象，產(chǎn)品冷卻時間加長，為有效避免以上現(xiàn)象，進入型腔前開設(shè)冷流道及進膠澆口，提高了產(chǎn)品填充質(zhì)量、縮短了冷卻時間[6-7]。

4.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等特點，促進型腔冷卻均勻，分別在動、定模板上設(shè)計14條直通式冷卻水路，如圖7所示：

4.4 推出系統(tǒng)設(shè)計

制件主要采用單節(jié)頂桿推出，分布在加強肋、加強柱、包緊力大的拐角處、充填末端等區(qū)域，共計108根，如圖8所示。

4.5 排氣設(shè)計

結(jié)合MF分析出的困氣區(qū)域、在分型面加開排氣槽，排氣槽寬18-20mm深0.02mm，動、定模均為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計，內(nèi)部采用推出桿解決困氣問題[8-9]，如圖9中圈出部分為排氣槽。

5 模具工作過程

（1）合模：在注塑機的動力控制下，動模部分運動，與定模閉合。

（2）成型：塑料顆粒通過注塑機變成熔融液體，在一定壓力下進入型腔進行填充。

（3）冷卻保壓：熔體充滿型腔后，經(jīng)過保壓，冷卻，完成制件成型。

（4）開模：動定模在注塑機的控制下分開。

（5）推出脫模：模具開模后，推板帶動推桿以及斜頂，將制件推出。

6 結(jié)束語

設(shè)計完成后的模具，通過調(diào)試，投入正常生產(chǎn)。制件尺寸在允許公差范圍內(nèi)、無短射、飛邊、流痕等現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量得到認可。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計合理、運行可靠，維修便捷，得以順利驗收。塑件實物如圖10所示。

參考文獻：

[1]劉秀娟.汽車前門板骨架熱流道注塑模設(shè)計[J] .模具工業(yè).2009.35（7）：44-49.

[2]張維合.汽車中央通道主體大型注塑模具設(shè)計[J].中國塑料.2017.31（5）：92-97.

[3]常輝，樊曉紅，林榮川.基于Moldflow端蓋澆口位置優(yōu)化設(shè)計的研究[J].內(nèi)燃機與配件，2019（5）：117-121.

[4]黃智.汽車保險杠注射模設(shè)計[J] .模具制造，2020，20（1）：60-63.

[5]王春艷，陳國亮.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2017.

[6]楊安，懂揚德，胡宏偉.法蘭蓋滑塊脫模機構(gòu)及注塑模具設(shè)計.工程塑料應(yīng)用，2017.45（10）：82-86.

[7]張維合.注塑模具設(shè)計經(jīng)驗技巧與實例[M].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2015.117-153.

[8]閆竹輝，劉斌.汽車燈罩殼體注射模設(shè)計[J] .模具工業(yè)，2020（12）：64-78.

[9]屈華昌.塑料成型工藝與模具設(shè)計[M].北京：機械工業(yè)出版社，2008：150-158.