一種汽車B柱內(nèi)飾板注塑模具設(shè)計

摘 要：根據(jù)汽車B柱左右內(nèi)飾板結(jié)構(gòu)復雜、外觀質(zhì)量高、體積大、內(nèi)部加強筋多、倒扣多等特點，設(shè)計了一套“一模兩腔”帶有順序閥熱流道的注塑模具。采用斜導柱+整體式T形滑塊機構(gòu)與斜頂桿交叉輔助機構(gòu)實現(xiàn)倒扣、內(nèi)部異形孔等結(jié)構(gòu)的抽芯脫模。設(shè)計了延伸分型面，動模模芯與型腔板一體成型、定模模芯和型芯板一體成型，可大大節(jié)省制造成本。澆注系統(tǒng)采用“熱流道+U形回彎冷流道+扇形側(cè)向搭接澆口”的設(shè)計，減少了塑件熔接痕、縮痕等缺陷，提升了塑件質(zhì)量。詳述了模具模芯結(jié)構(gòu)、熱流道澆注系統(tǒng)、冷卻水路、排氣、導向定位的設(shè)計要點，解決了B柱左右內(nèi)飾板注塑過程中的脫模困難、熔體填充和生產(chǎn)周期長等問題，通過優(yōu)化組合設(shè)計，從整體上簡化和優(yōu)化了模具結(jié)構(gòu)，降低了模具制造成本。

關(guān)鍵詞：左右B柱內(nèi)飾板；注射成型；順序閥熱流道；抽芯脫模；模具制造

中圖分類號：TG76

文獻標志碼：A

A kind of automobile B-pillar interior trim plate injection mold design

BAI Song

（Shaanxi Institute of Technology， School of Mechanical

Engineering， Xi’an 710300， Shaanxi， China）

Abstract： According to the complex structure， high quality appearance， large volume， many internal reinforcement bars， many buckles and other characteristics of the left and right interior panel of B-pillar of the automobile， a set of “one mold， two cavities” injection mold with sequential valve hot runner is designed. It adopts oblique guide pillar + integral T-shaped slide mechanism and oblique top bar cross assisting mechanism to realize core extraction and demolding of inverted buckle， internal shaped holes and other structures; it designs extended parting surface， the moving mold core and cavity plate are molded in one piece， and the fixed mold core and core plate are molded in one piece， which can greatly save the manufacturing cost; and it adopts the design of “hot runner + U-shaped backward curved cold runner + fan-shaped lateral overlap gate” for the gating system， which can reduce the cost of the mold; and it also reduces the cost of the molding process. The casting system adopts the design of “hot runner + U-shaped recurved cold runner + fan-shaped lateral lap gate”， which reduces the defects such as fusion mark and shrinkage mark of the molded parts， and improves the quality of the molded parts. The design points of the mold core structure， hot runner pouring system， cooling water circuit， exhaust gas and guiding positioning are described in detail， which solves the problems of mold release difficulty， melt filling and long production cycle in the process of injection molding of the left and right interior panels of the B-pillar， and through the optimization of the combination design， the structure of the mold is simplified and optimized as a whole， and the cost of the mold manufacturing is reduced.

Key words： left and right interior panels of B-pillar; injection molding; sequential valve hot runner; core removal; mold making.

0 引 言

汽車B柱是汽車前后門質(zhì)檢的立柱，具有抵抗側(cè)面沖擊載荷的作用。B柱內(nèi)飾板是左右B柱的附加零件，主要用于車內(nèi)包裹B柱本身，一般為塑料材質(zhì)，顏色多為黑色，外觀為高亮或亞光質(zhì)感，在滿足強度與韌性的條件下，起到降低車身整體重量的作用［1］。筆者設(shè)計了一種汽車B柱內(nèi)飾板注塑模具，可以為同類設(shè)計提供參考。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

B柱內(nèi)飾板，分為左、右兩件，是軸對稱的兩個零件，圖1為左B柱內(nèi)飾板示意圖，平均厚度為2.15mm，是壁厚薄、體積大的零件。塑件既是內(nèi)飾件又是結(jié)構(gòu)件，與其他零件都有裝配關(guān)系，結(jié)構(gòu)比較復雜，對尺寸精度要求較高，且要求外觀美觀［2］。塑件不允許有斑點、澆口痕跡，收縮凹陷、熔接痕、飛邊等缺陷［3］。塑件安裝點、加強筋、倒扣多，不僅要保證順利填充成型，也要保證其強度，同時也要求脫模順利［4］。

為將預先處理的聚丙烯（PP）樹脂、三元乙丙橡膠、滑石粉、助劑等按照一定比例混合均勻后，經(jīng)過雙螺桿擠出機熔融擠出造粒，制作成PP功能塑料作為B柱內(nèi)飾板所使用的材料。它具有較好的流動性與成型性、較低的熱扭曲溫度（100℃），以及較高的耐沖擊強度，熔點可達167℃，耐熱、密度?。?.90g·cm-3），收縮率為1.012。這種改性PP塑料彌補了普通PP塑料性能上的不足，使其綜合性能大幅提高，而且表面剛度與抗劃痕性能非常好［2］，用于在B柱內(nèi)飾板成形中，具有能夠吸收一定外界沖擊力、保護車身的作用［5］。

2 模具結(jié)構(gòu)分析

左右B柱內(nèi)飾板零件，雖然結(jié)構(gòu)左右對稱，但安裝部位相反，是兩個不同的零件，正面為弧形曲面，背面有螺絲柱、斜向異形孔，側(cè)面有較多倒扣。利用模流分析軟件分析后，確定采用“一模兩腔”排位，一次成型左右B柱內(nèi)飾板。模架采用簡易三板結(jié)構(gòu)，模具最大外形尺寸為960mm×940mm×833mm，模具總質(zhì)量為3725kg，其模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。澆注方案采用經(jīng)熱流道板二次加熱后，利用兩個順序閥熱噴嘴轉(zhuǎn)冷流道、冷澆口搭接產(chǎn)品進膠的方式［6］。

3 模具脫模機構(gòu)設(shè)計

左右B柱內(nèi)飾板塑件有多處倒扣，在一模兩腔布置中，又采用了多處斜頂鑲塊作為成型零件，故塑件脫模比較復雜，圖3為左B柱內(nèi)飾板脫模示意圖［7］。

（1） 斜導柱+整體式T形滑塊側(cè)向抽芯脫模機構(gòu)設(shè)計。左右B柱飾板有8處側(cè)向倒扣，采用前模

斜導柱+整體式T形滑塊側(cè)向抽芯脫模機構(gòu)，如圖4所示。T形槽是后模型腔板的一部分，作為滑塊載體，開模時，由前模斜導柱提供動力，驅(qū)動T形滑塊沿T形槽側(cè)向運動，實現(xiàn)脫模。6個限位柱由螺釘固定在型腔板上，限定對應滑塊的抽芯距離［8］。

（2） 斜頂脫模機構(gòu)設(shè)計。左右B柱飾板有12處采用了斜頂脫模機構(gòu)設(shè)計，圖5為左B柱飾板的斜頂脫模機構(gòu)，固定在動模座板上斜頂?shù)鬃鶠門形槽結(jié)構(gòu)，內(nèi)置滑塊帶動斜頂桿，推動裝配在后模型腔板的整體式斜頂滑塊，完成脫模動作。2個斜頂滑塊具有側(cè)向抽芯功能，其中1個斜頂滑塊附加安裝的型芯拉料桿具有負z向抽芯功能。安裝在后模型腔板的6個定位塊主要用來限制斜頂滑塊運動的距離。該斜頂桿頂部推塊是部分成型鑲塊，結(jié)構(gòu)工藝較復雜，附帶抽芯功能，工作效率高［9］。

4 模芯部分設(shè)計

左右B柱內(nèi)飾板為大型3D弧形曲面零件，利用UG-MoldWizard設(shè)計分型面時，通過抽取分型線，仿形延伸生成分型面，拐角、不連續(xù)等部位構(gòu)造網(wǎng)格曲面，保證產(chǎn)品分型面連接處光滑平順。在考慮模具疲勞壽命和加工可行性的前提下，左右B柱內(nèi)飾板模具模芯設(shè)計，采用整體式結(jié)構(gòu)，動模模芯與型腔板一體成型、定模模芯和型芯板一體成型，同時，選用無預加硬的模具鋼738，可節(jié)省制造成本［6］。動、定模之間采用導柱、導套導向連接；動、定模接觸面設(shè)置有24處加硬平衡塊保證定、動模合模精度；分型面?zhèn)冗呍O(shè)有4組橡膠減震器，防止插傷和碰穿；動、定模對角線側(cè)邊設(shè)有2組機械式開閉器，保證模具正常閉合與打開，結(jié)構(gòu)如圖9所示。

5 澆注系統(tǒng)設(shè)計

左右B柱內(nèi)飾板模具設(shè)計了“熱流道+U形回彎冷流道+扇形側(cè)向搭接澆口”的澆注系統(tǒng)，熱射嘴位置、冷流道、冷澆口布置如圖6所示，熱流道系統(tǒng)如圖7所示。熔料經(jīng)澆口套進入熱主流道，采用分體式熱流道系統(tǒng)進行二次加熱后，經(jīng)過熱分流道、2個順序閥熱射嘴熔料進入冷流道，此處設(shè)置有凸臺圓位及冷料井，方便過濾掉凝料與氣泡。熔料分別進入左右冷流道，經(jīng)U形回彎冷流道后進入側(cè)向搭接澆口，此處再次設(shè)置冷料井，保證進入側(cè)向搭接澆口的熔料質(zhì)量，搭接澆口形狀為扇形，保證進入模具型腔的熔料流速均勻、穩(wěn)定。由于B柱飾板產(chǎn)品體積較大，設(shè)置了兩處澆口同時進膠，使熔料熱損失降低，也有效防止產(chǎn)品熔接線過多等問題［10］。

6 冷卻系統(tǒng)設(shè)計

考慮到左右B柱內(nèi)飾板塑件投影面積較大，以及推桿、斜頂?shù)仍牟贾?，本模具設(shè)計了“一進一出”的內(nèi)循環(huán)式冷卻水道，采用線性運水+水管的組合形式，型腔、型芯同時布置［11］。其中定模設(shè)計了2組水路，動模設(shè)計了4組水路，進出水距離型芯板、型腔板底面的距離大致相等，都在30～45mm，水路孔徑為15mm，死水位長度控制在10mm以內(nèi)，每組水路長度都在3m以內(nèi)，冷卻面積覆蓋了塑件面積的60%以上［12］。

7 排氣系統(tǒng)設(shè)計

汽車B柱模具的排氣系統(tǒng)的設(shè)計至關(guān)重要［4］。如果排氣設(shè)計不合理，會嚴重影響塑件的品質(zhì)，出現(xiàn)填充不滿、困氣、脫模不順等注塑缺陷，嚴重困氣時會燒焦塑件［13］。本套模具設(shè)計了被動排氣系統(tǒng)與主動排氣系統(tǒng)，被動排氣系統(tǒng)為塑件分模面的間隙，主動排氣系統(tǒng)為冷流道U形末端的冷料井，排氣槽寬度為9mm，深度為0.04mm，將氣體排到避空處，進而排到模具外［11］。

8 模具導向定位系統(tǒng)設(shè)計

在汽車注塑模具設(shè)計中，由于模具較大，且對塑件外觀、尺寸精度要求高，導向定位系統(tǒng)設(shè)計的好壞直接影響成型塑件的精度和模具的壽命，因此對模具的導向定位設(shè)計要求非常嚴格［13］。本模具設(shè)計了24根φ16mm長度在405～415mm之間的推桿，用于推出塑件，5根φ8mm×372mm的推桿用于推出2條冷分流流道，如圖8所示。在動模4個角上各設(shè)計了1支φ60mm×235mm的圓導柱，在定模上設(shè)計了對應的4個φ60mm×210mm導柱孔，四角止口的定位方式，保證模具合模的導向運動。本模具所有分型面配合斜度為5°，也方便鉗工飛模，導向定位系統(tǒng)詳見圖9。

9 模具工作過程

模具工作過程如下：

（1） 注塑。注塑機通過噴嘴將熔融狀態(tài)的塑料射入模具澆口套，進入熱流道系統(tǒng)熱主流道二次加熱后，再經(jīng)過熱流道、2個順序熱噴嘴，熱流射向圓凸小平臺后轉(zhuǎn)換到冷流道，經(jīng)U形

冷流道過濾凝料后，由扇形搭接澆口進入模具型腔完成充填，經(jīng)過注射保壓、冷卻后塑件完成成型，準備開模。

（2） 開模。注射座后移，帶動動?？蹤C、控制面板、定模板、動模板依次進行開模。先拉開面板和定模板，同時T形滑塊帶動斜頂桿后移，完成斜頂脫模，異形側(cè)孔、螺紋孔抽芯脫模；后模型腔板帶動整體式T形滑塊完成倒扣的側(cè)向抽芯脫模。

（3） 頂出。注塑機的頂棍推動頂針面板和頂針支承板進行頂出動作，推出距離為150mm。

（4） 合模。取出塑件以后，注塑機合模，在扣機控制下，定模板、動模板按順序合模，帶動斜導柱推動滑塊復位，復位彈簧驅(qū)動推桿支承板、推桿面板、推桿回針復位，距離為150mm；間接帶動斜頂桿反向復位，至此，由滑塊、斜頂鑲塊、動模板、定模板組成的成型零件全部復位，等待下一次注塑循環(huán)。

10 總 結(jié)

（1） 汽車左右B柱內(nèi)飾板塑件要求具有優(yōu)良的外觀質(zhì)量，夾線要求高，對模具制作設(shè)計要求高。塑件具有多方位、多處立面孔凹，以及多處倒扣結(jié)構(gòu)，因此塑件外側(cè)倒扣采用斜導柱+整體式T形滑塊側(cè)向抽芯脫模機構(gòu)，內(nèi)側(cè)結(jié)構(gòu)采用交叉輔助桿斜頂抽芯結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)脫模。

（2） 成型零件具有復雜的鑲拼結(jié)構(gòu)，采用整體配作的方法保證加工精度。動模斜頂桿頂部推塊是部分成型鑲塊、動模型腔板鑲塊孔，結(jié)構(gòu)工藝較復雜，除了需要用普通機床加工外，還需要數(shù)控機床（computerized numerical control， CNC）、火花機、線切割等高精度機床來加工，制作難度較大。

（3） 設(shè)計的推桿推出機構(gòu)，數(shù)量較多，且細長，推出距離較大，需要注意推桿的強度與裝配精度。

（4） 設(shè)計的“熱流道+U形回彎冷流道+扇形側(cè)向搭接澆口”澆注系統(tǒng)，可以有效保證塑料熔料恒溫、勻速進入模具型腔，配合密集的冷卻水路，可以有效降低熔料熱量損失，減少塑件熔接痕、縮痕等缺陷，提升塑件質(zhì)量。

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