汽車主副駕飾板順序閥熱流道注塑模具設(shè)計(jì)

王穎，秦龍 ，馮安平

(1.佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東佛山 528137； 2.成都航天模塑股份有限公司，成都 610100)

汽車主、副駕飾板外表面呈順滑弧線造型，內(nèi)表面有多處倒扣、卡口和蜂窩結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，筆者介紹汽車主副駕飾板的注射模具設(shè)計(jì)，為類似模具設(shè)計(jì)提供借鑒。

1 塑件工藝性分析

汽車主駕飾板(記為左件)安裝在汽車主駕座椅的外側(cè)，不僅是座椅上一些零部件的安裝載體，還遮擋座椅金屬骨架零件，塑件結(jié)構(gòu)見圖1(副駕飾板標(biāo)記為右件)。塑件尺寸約為592 mm×243 mm×74 mm，材質(zhì)為改性聚丙烯(PP)，縮水率1.5%，具有以下特點(diǎn)：(1)外觀質(zhì)量和尺寸精度要求較高，不能有縮痕、熔接痕等缺陷。(2)塑件內(nèi)表面有6處倒扣，4個(gè)boss柱和部分蜂窩結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)復(fù)雜。(3)模腔采用“左+右”布局，需要熱流道澆注系統(tǒng)。

圖1 汽車主駕飾板(左件)塑件示意圖

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

本模具最大外形尺寸為：1 250 mm×1 300 mm×1 100 mm，總質(zhì)量約13 t，模具結(jié)構(gòu)見圖2[7]。

圖2 模具結(jié)構(gòu)圖

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模腔采用順序閥熱流道澆注系統(tǒng)。塑件最大外形尺寸達(dá)592 mm，外觀質(zhì)量要求較高，模具采用“熱流道+普通流道”的澆注系統(tǒng)。熱流道采用“一級(jí)熱流道+二級(jí)熱流道”形式，熱流道由一級(jí)熱流道27、熱流道板3和2個(gè)二級(jí)熱流道6組成，2個(gè)二級(jí)熱流道進(jìn)膠順序由順序閥控制[8–9]。通過(guò)模流分析，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)見圖3。

圖3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為檢驗(yàn)該澆注系統(tǒng)的合理性，利用moldflow軟件進(jìn)行模流分析。圖4a為澆口分布圖，進(jìn)膠順序?yàn)镚1→G2，G1澆口開始狀態(tài)開啟，G2澆口開始狀態(tài)關(guān)閉，G2澆口2.9 s時(shí)開啟，熔體通過(guò)熱流道后，再進(jìn)入梯形截面的普通分流道，最后由扇形澆口進(jìn)入型腔，共4個(gè)扇形澆口。圖4b為縮痕分析結(jié)果，從圖中可以看出：塑件最大的縮痕深度為0.035 mm，不影響塑件外觀。圖4c為熔接痕分析結(jié)果，從圖中可以看出：熔接線產(chǎn)生位置波前溫度較高，熔接線質(zhì)量較好，塑件外觀面無(wú)明顯熔接痕，可以接受。圖4d為總體變形圖，從圖4d可看出：塑件總體變形量較小，沒(méi)有明顯的翹曲變形現(xiàn)象，可以接受。模流分析結(jié)果顯示，塑件注塑時(shí)填充順暢，外觀無(wú)明顯縮痕、熔接痕，塑件總體變形小，符合質(zhì)量要求[10–12]。

圖4 模流分析

2.2 成型零部件設(shè)計(jì)

根據(jù)塑件外形尺寸和結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具采用“左+右”布局形式。型腔成型制品外表面，形狀相對(duì)較為簡(jiǎn)單，考慮制品外觀質(zhì)量和模具強(qiáng)度，型腔采用整體結(jié)構(gòu)，A板采用進(jìn)口718H預(yù)硬模具鋼，具有優(yōu)良的拋光性能，硬度調(diào)質(zhì)處理至32～36 HRC，表面粗糙度為0.8 μm。動(dòng)模成型制品內(nèi)表面有斜頂、直頂、鑲件、頂針、司筒針和蜂窩筋位等，結(jié)構(gòu)眾多，型芯較為復(fù)雜，加工困難，多處需要放電加工，加工時(shí)間較長(zhǎng)，為縮短加工時(shí)間，型芯采用組合鑲拼結(jié)構(gòu)，左型芯分割成兩塊，右型芯分割成兩塊，共將型芯分割成四塊，可分四部分單獨(dú)加工，再鑲拼在一起組合成動(dòng)模型芯。在B板14上開設(shè)方型盲槽，4塊型芯鑲塊安裝于B板14的方型槽內(nèi)，由于型芯尺寸較大，型芯在B板內(nèi)的定位采用楔形固定塊49定位方式，用內(nèi)六角螺釘將型芯與B板14緊固。型芯也采用進(jìn)口718H預(yù)硬模具鋼，硬度調(diào)質(zhì)處理至30～34 HRC，表面粗糙度為1.6 μm。分型面設(shè)計(jì)沿分型線向外延伸，分型面光滑平順、易于加工，并且封膠效果好。成型零部件型芯型腔設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 成型零部件示意圖

2.3 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

(1)滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

主駕飾板(左件)有倒扣6處，其中倒扣1有內(nèi)側(cè)倒扣、外側(cè)倒扣和側(cè)孔構(gòu)成，需要設(shè)計(jì)“滑塊+斜頂”機(jī)構(gòu)共同成型，斜頂成型內(nèi)側(cè)倒扣(斜頂結(jié)構(gòu)在斜頂側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)中介紹)，滑塊成型倒扣1處的外側(cè)倒扣和側(cè)孔，該滑塊記為滑塊S1，滑塊S1由滑塊鑲件44、斜導(dǎo)桿45、壓塊62、方形壓條63、限位彈簧43、擋塊48等零件構(gòu)成[13]，滑塊鑲件44成型塑件倒扣1處的外側(cè)倒扣和側(cè)孔，方形壓條63與型芯鑲塊C42形成滑塊導(dǎo)軌，在開模時(shí)斜導(dǎo)柱45驅(qū)動(dòng)滑塊S1運(yùn)動(dòng)，合模注塑時(shí)A板7上的斜面鎖緊滑塊，防止滑塊退讓，擋塊48和限位彈簧43對(duì)滑塊S1起限位作用。為減小磨損，前端導(dǎo)向段設(shè)計(jì)了單邊3°的斜度，且滑塊鑲件44與定模板14配合的斜面上設(shè)計(jì)了耐磨板46。右側(cè)模腔上的滑塊S2與滑塊S1結(jié)構(gòu)一樣，呈對(duì)稱關(guān)系?；瑝KS1和S2設(shè)計(jì)見圖6。

圖6 滑塊S1和滑塊S2側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)3D示意圖

(2)斜頂側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。

主駕飾板(左件)共有6處倒扣，由于倒扣形狀不規(guī)則，并且空間狹小，除了上文中介紹的滑塊機(jī)構(gòu)外，還需要設(shè)計(jì)10個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)才能保證順利脫模，其中斜頂L7(編號(hào)為50)采用“斜頂塊+斜頂桿+斜頂座”的側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，其余9個(gè)斜頂均采用“整體式方形斜頂+斜頂座”結(jié)構(gòu)，詳見圖7。斜頂抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：(1)斜頂座在頂出板和底板的相應(yīng)位置應(yīng)設(shè)計(jì)有圓孔，方便斜頂拆裝時(shí)可以不拆模具。(2)斜頂桿或斜頂導(dǎo)向段的長(zhǎng)度不得小于其長(zhǎng)度的2/3。(3)斜頂桿需設(shè)計(jì)止選定位結(jié)構(gòu)。(4)為保證斜頂機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順暢斜頂?shù)膬A斜角度不得大于12°，斜頂斜度超過(guò)12°時(shí)需要設(shè)計(jì)斜頂保護(hù)機(jī)構(gòu)[14]。(5)斜頂塊和整體式斜頂材質(zhì)用H13鋼，并作氮化處理；圓形斜頂桿材質(zhì)用SUJ2，并做高頻淬火熱處理；斜頂座上安裝的斜頂導(dǎo)滑片全部采用青銅+石墨材質(zhì)，耐磨性和導(dǎo)滑性能好，且具有自潤(rùn)滑特性。副駕飾板斜頂抽芯機(jī)構(gòu)與主駕飾板斜頂抽芯機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)一樣，呈對(duì)稱關(guān)系。

圖7 斜頂抽芯機(jī)構(gòu)

2.4 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

定模水路采用“直通式+隔片式”形式，共有14組循環(huán)水路，直通式水路尺寸為?12 mm，隔片水路尺寸為?19 mm，在A板7和熱流道框板5上安裝一塊定模集水塊，將14組循環(huán)冷卻水全部集中到定模集水塊上，在定模集水塊上安裝總水管接頭，總水管結(jié)構(gòu)與外部水源連接，生產(chǎn)時(shí)方便操作。動(dòng)模水路采用“直通式+傾斜式+隔片式”形式，共有18組循環(huán)水路，直通式和傾斜式水路為?12 mm，隔片式水路為?19 mm，動(dòng)模部分成型筋位多，熱量集中，斜頂多，為加強(qiáng)冷卻效果，大形斜頂上設(shè)計(jì)了?6 mm的水路，斜頂水路通過(guò)頂出板引出，在方鐵16上安裝動(dòng)模集水塊，將動(dòng)模上的18組循環(huán)冷卻水都集中到動(dòng)模集水塊上，在動(dòng)模集水塊上安裝總水管接頭，總水管接頭與外部水源連接，生產(chǎn)時(shí)方便操作。溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)示意圖見圖8。

雖然頸部推拿治療頸動(dòng)脈粥樣硬化取得了一定進(jìn)展，但尚存在一定的局限性:研究推拿手法集中在旋轉(zhuǎn)過(guò)伸和頸部扳法，提示發(fā)生不良事件多與頸動(dòng)脈粥樣硬化患者的推拿治療相關(guān)，且尚未對(duì)一些相對(duì)輕柔的微調(diào)手法(牽拉和按揉等)做出安全性研究，是否會(huì)影響頸部斑塊穩(wěn)定性、斑塊大小等尚不明確。

圖8 溫度控制系統(tǒng)

冷卻水設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下幾點(diǎn)：(1)避免水路太長(zhǎng)，而影響模具的冷卻效果，冷卻水從水管進(jìn)口到出口的溫度變化應(yīng)該在5°以內(nèi)。(2)冷卻水管之間的距離在50～60 mm之間，冷卻水管到型腔表面之間的距離在15～25 mm之間。(3)冷卻水布排時(shí)盡量做到與塑料熔體流動(dòng)方向一致，即水料并行。(4)冷卻水的進(jìn)出水管接頭安裝在模具的反操作側(cè)，生產(chǎn)時(shí)方便操作[15]。

2.5 脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì)

塑件內(nèi)表面筋位多，有大量蜂窩結(jié)構(gòu)，boss柱多，倒扣多，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的脫模力較大，根據(jù)塑件形狀和結(jié)構(gòu)特征，脫模系統(tǒng)采用“頂針+司筒+斜頂+直頂+二次頂出”組合脫膜形式。該模具由于直頂和斜頂數(shù)量較多，模具底板21、頂出板A(17)、頂出板B(18)、頂出板C(19)需要留有較多空間來(lái)安裝直頂桿、斜頂桿或斜頂，導(dǎo)致注塑機(jī)頂棍無(wú)法為模具脫模系統(tǒng)提供動(dòng)力，因此，需要設(shè)計(jì)油缸為模具脫模系統(tǒng)提供動(dòng)力。二次頂出脫模機(jī)構(gòu)采用雙組推板，頂出板A(17)和頂出板B(18)組成第一組推板組，頂出板C(19)和4塊司筒固定板20組成第二組推板組，頂出時(shí)由油缸41提供頂出力，開始頂出，所有頂出組件一起作用將產(chǎn)品從型芯上脫離，頂出行程達(dá)到130 mm時(shí)，固定在頂出板C(19)上的限位柱38與B板14接觸，阻止第二組推板組繼續(xù)頂出，固定在第二組推板組上的4支司筒13和2個(gè)斜頂停止運(yùn)動(dòng)，第一組推板組在頂出油缸的作用下繼續(xù)頂出50 mm完成產(chǎn)品脫模[16–17]。脫模系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖見圖9。

圖9 脫模系統(tǒng)

3 模具工作過(guò)程

(1)注塑成型。熔融物料經(jīng)注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入一級(jí)熱流道27，經(jīng)過(guò)熱流道板3上流道進(jìn)入二級(jí)熱流道6、然后經(jīng)過(guò)冷流道和澆口進(jìn)入模腔，熔融物料在模腔內(nèi)充模，保壓、冷卻固化。

(2)開模。當(dāng)成型制品冷卻完成后，模具打開，注塑機(jī)通過(guò)模具底板21帶動(dòng)模具的動(dòng)模部分開模，制品滯留在型芯上隨動(dòng)模一起開模。

(3)頂出。模具開模完成后，頂出油缸41開始工作，所有頂出組件一起作用將塑件從型芯上脫離，頂出行程達(dá)到130 mm時(shí)，固定在頂出板C(19)上限位柱與B板14接觸，阻止第二組推板組繼續(xù)頂出，固定在第二組推板組上的4支司筒13和2個(gè)斜頂(斜頂L6和R6)停止運(yùn)動(dòng)，第一組推板組在頂出油缸41的作用下繼續(xù)頂出50 mm，完成塑件脫模。

(4)復(fù)位。頂出完成后，頂出油缸41開始復(fù)位，頂出油缸41先帶動(dòng)第一組推板組開始復(fù)位，當(dāng)二次頂出組件上的拉板29接觸到彈塊30時(shí)，開始推動(dòng)第二組推板組復(fù)位，直至復(fù)位完成。

(5)合模。注塑機(jī)合模裝置帶動(dòng)模具動(dòng)模向定模移動(dòng)，通過(guò)導(dǎo)柱25、導(dǎo)套24導(dǎo)向，使型芯和型腔錐面定位，實(shí)現(xiàn)模具準(zhǔn)確對(duì)合，開始一次循環(huán)注塑。

4 結(jié)論

針對(duì)某汽車主副駕飾板塑件結(jié)構(gòu)和特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了一套“1+1”模腔布局的注塑模具。模具設(shè)計(jì)時(shí)需要注意以下問(wèn)題：(1)模具澆注系統(tǒng)采用“熱流道+冷流道”組合形式，熱流道采用順序閥技術(shù)2點(diǎn)進(jìn)料，消除熔接痕；(2)塑件沒(méi)內(nèi)表面倒扣多，空間小，且一個(gè)區(qū)域內(nèi)的倒扣有的方向不一致，需要設(shè)計(jì)“滑塊+斜頂”或“斜頂+斜頂”組合側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)才能實(shí)現(xiàn)脫模；(3)塑件內(nèi)表面筋位多，大量蜂窩結(jié)構(gòu)，boss柱多，倒扣多結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要的脫模力較大，根據(jù)塑件形狀和結(jié)構(gòu)特征，脫模系統(tǒng)需采用“頂針+司筒+斜頂+直頂+二次頂出”組合脫膜形式；(4)模具沒(méi)有注塑機(jī)頂棍頂出空間，需要設(shè)計(jì)頂出油缸提供頂出動(dòng)力。模具投產(chǎn)后，運(yùn)行平穩(wěn)，實(shí)踐表明，結(jié)構(gòu)合理可靠，可為類似模具設(shè)計(jì)提供參考。