汽车配件注射模的设计

孙明志 赵立娟

【摘要】随着经济的快速增长，人们的生活水平也在不断的提高，汽车也成为人们出行的交通工具之一，但是在汽车配件安全性能研究这个方面还是存在一定的问题。所以，本文就从汽车配件注射模的设计这方面来研究。

【关键词】注射模；设计

中图分类号：S611文献标识码： A

一、前言

当今社会中,汽车的发展也在不断的壮大，为了能更好的保证汽车的安全性，工程师对于汽车各个方面的性能都做出了很大的研究，并且在配件注射模设计方面也做出了很大的努力。

二、注射模结构设计

1、分型面的选择

模具设计中，分型面的选择很关键，它决定了模具的结构。应根据分型面选择原则和塑件的成型要求来选择分型面。由于分型面受到塑件在模具中的成型位置、浇注系统设计、塑件结构工艺性及尺寸精度、嵌件的位置、塑件的推出、排气等多种因素的影响，因此在选择分型面时应综合分析比较，以选择出较为合理的方案。该塑件表面有要求，且从塑件的形状决定分型的选择，如图1所示。

图1

2、确定型腔数

由于塑件的质量较大，考虑模具的造价与生产批量，决定采用单型腔模具。

3、浇注系统

（1）主流道设计

塑件在成型的时候有用到定模的斜顶抽芯，在这里就要考虑到抽出的行程。综合考虑之后，确定定模板的厚度要取较大值。在主流道设计时，如简单采用平时通用的做法将主流道设计在浇口套中（如图2），将使整个流道的行程变长，产生出的废料会增加，而且主流道里的凝料又难以脱出。

图2

如图3所示，从定模座板和定模板挖一个孔，让喷嘴直接伸进去一段距离，这样就可以减少废料的产生。

图3

（2）分流道的设计

分流道采用圆形直径为8mm，分流的分布图如图4所示。

图4

（3）浇口的设计

由于塑件表面质量有要求，在选择浇口的时候选用潜伏式浇口，这种浇口的分流道位于模具的分型面上，而浇口却斜向开设在模具的隐蔽处。塑件熔体通过型腔的侧面或推杆的端部注入型腔，因而不损伤塑的表面，不致因浇口痕迹而影响塑件的表面质量与美观效果。潜伏式浇口设在推杆头部（如图5），即推杆的头部切去一部分作为辅助流道，熔体流经这种浇口时的压力损失比外侧潜伏式浇口大，因此出现缩孔时，则必须加大注射压力。

图5

4、排气系统的设计

当塑料熔体充填模具型腔时，将浇注系统和型腔内的空气以及塑料在成型过程中产生的低分子挥发气体顺利排出模外。

5、冷却系统的设计

冷却系统的设计是一项比较繁锁的工作，既要考虑冷却效果及冷却的均匀性，又要考虑冷却系统对模具整体结构的影响。最好的冷却工艺是在动模芯子内部开设流道，如果不能实现，则在芯子固定板上开设，建议环绕一周。对于ABS来说，模温要求是50℃～60℃，要求塑件光泽和耐热时，应控制在60℃～80℃，模具需设置加热装置。此幅模具的模温由料温来保证，不需设置加热装置，为了防止模具内的塑料成形时温度过高而烧焦，模具需设置冷却系统，此处采用最常用的冷却方式，即自来水循环冷却，如图6所示。

型芯冷却水道型腔冷却水道

图6

6、抽芯机构的设计

该塑件中有一个方形的侧孔较难成形（如图7），解决这一问题，首先想到的是用斜导柱侧抽芯来成形。

图7

但这个塑件中的B处有一个卡扣，斜导柱侧抽芯因距离太短而无法实现。通常情况下，斜顶会设计在动模侧，这在整个侧抽芯机构的设计中会更为简单。考虑到分型面的选择及塑件的本身结构，斜顶侧抽成型也需放在定模侧。现在要解决的是在侧抽的时候怎么推动斜顶来完成侧抽，以及合模时斜顶的先复位问题。在定模部分采用弹簧带动斜顶运动实现斜顶的顶出和先复位问题，其结构如图8所示。

图8

7、推出机构的设计

（1）在模具设计时尽量使制品留在动模上。这样，模具的推出机构较为简单。

（2）保证制品不变形、不损坏。由于制品收缩时的包紧型芯，因此脱模力作用位置应尽可能靠近型芯。

（3）保证制品外观良好。

（4）结构可靠。综上所述及结合塑件形状来考虑，选用推杆推出机构，推杆的排列如图9所示。

图9

在此次设计中，用到推杆成形，为了让推杆在合模与脱模的时候导向更精确，在推板上加了4根导柱，见图10。

图10

8、标准模架的选用

在模具设计时，应根据塑件图样及技术要求，分析、计算、确定塑形状类型、尺寸范围（型腔投影面积的周界尺寸）、壁厚、孔形及孔位、尺寸精度用表面性能要求以及材料的性能等。在这副模具中选用中小型票标准模架（GB/T12336.1-1990）中的派生型的P1型。

三、模具结构设计

1、分型面的选择及型腔个数的确定。

根据注射机的工艺参数及制件的结构和大小,选用单分型面,两制件对称分布,半圆形缺口方向相反,以便于侧抽芯。

2、浇注系统的设计。

由于两塑件的体积基本相同,进料要均匀,所以分流道采用平衡式分布。用侧浇口进料,侧浇口设在分型面上,便于模具排气。主流道的冷料穴采用“Z”字形,便于拉料杆的加工。分流道的分布及型腔的分布如图11所示。

图11流道及型腔分布图

3、侧抽芯机构的设计。

塑件A和塑件B带半圆形缺口的端面都有两个槽,故采用对称的斜导柱抽芯机构,斜导柱固定在定模一边,滑块装在动模,利用开模力,斜导柱带动滑块运动,综合考虑滑块的大小,抽拔力、抽拔距的大小,以及斜导柱的强度等因素,取斜导柱的倾斜角为21°工作部分的直径为120mm。由于制件A半圆形缺口的端面两个槽所需的抽拔距为S=6.8+(2~5)(安全系数)≈12mm,则抽拔时所需的开模具H=S×tan79°=34mm,制件B半圆形缺口的端面两个槽的抽拔距基本与制件A相似。而顶出制件所需要的开模距为H=H1(制件高度)+H2(型芯高度)+H3(主流道凝料高度)+5~10(安全系数)=31+29+59+5≈124mm。考虑到抽拔距和斜导柱的倾斜角,斜导柱的长度L=S/sin21°≈40mm。滑块定位装置采用弹簧销钉定位,用锁紧楔锁紧,锁紧角β=24°。

四、注射成型基本过程

注塑成型加工是根据金属压铸成型原理发展而来的塑料加工方法,使用注塑机和注塑模具把原材料转变成塑料制品。注塑成型加工主要包括聚合物、注射成型机械、模具和注射成型工艺过程等要素,这几要素相互联系,共同制约着注塑制品的质量。注塑成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料一溶融塑化一施压注射一充模冷却一启模取件。取出塑件后又再闭模,转入下一个循环,如图12所示。

图12注塑成型过程

注射成型周期包括四部分:充填时间、保压时间、冷却时间、开模时间。注塑机将热塑性塑料(thermoplastics)颗粒材料经由溶融、射出、保压、冷却等循环,

转变成最终的塑件。典型的注塑机如图13所示,主要包括了射出系统(injectionsystem)、模具系统(moldsystem)、油压系统(hydraulicsystem)、控制系统(controlsystem)和锁模系统(clampingsystem)等五个单元。

图13应用于热塑性塑料的单螺杆射出成形机

五、注射压力比较

速度压力切换时的压力图是观察制件注射过程中所需压力大小的有效工具。由于压力大小会影响锁模力的大小，因此要求压力要尽可能小，以降低单件产品之能耗。图14显示了两种浇注方案在切换时的最大注射压力。方案一的最大注射压力为25.38MPa，方案二的最大注射压力为18.15MPa，所需注射压力比方案一少7.23MPa。

图14注射压力的比较

a-第一方案b-第二方案

七、结束语

综上所述，就汽车配件注射模的设计这方面而言，不仅能为汽车配件的的发展提供了动力，也为汽车整体的发展做出了贡献。

参考文献

[1]章飞 型腔模具设计与制造 化学工业出版社 2003（09）：23-26

[2]申树义 塑料模具设计 机械工业出版社 2005（11）：2-6