汽车仪表外壳注塑工艺及模具设计

李明瑞

摘要：随着汽车工业的发展，国内外高端技术竞争日趋激烈，这对我国汽车注塑模具有了更高的要求。基于此，本文分析了汽车仪表外壳注塑工艺以及模具设计，以期参考。

关键词：汽车仪表;外壳注塑工艺;模具设计

1.注塑成型工艺

1.1填充阶段

在产品注塑成型过程中，第一步即为填充阶段。理想情况下，当充填用时越短，成型效率越高，生产效率越快，但实际生产过程中，很多不确定的因素会对注射速度和产品成型有影响。在注塑填充时，注塑螺杆向前推动，会受到塑胶材料、浇口系统、模具型腔和料筒等处的阻力，因此需要施加足够的压力才能保证塑件成型，这种压力称为注射压力（填充压力）。在注射过程中，注射压力对材料的流动性能和型腔的充填有很大影响，因此对最终产品精度也有直接影响。在注射填充阶段，一般注射机床可以设置一级、二级等分段压力，有时也无需使用阶段压力。

1.2保压阶段

在用熔融材料填充模腔直到填充完成的过程中，需要螺杆在熔融材料上保持一定的压力，以防止模具中的材料回退，这一过程称为保压阶段，所施加的压力称为保压压力。在保压阶段，由于模腔已充满熔體，因此注塑机的螺杆向前移动距离较短。此时的熔体流动也非常缓慢，并且流动不再起主导作用，保压压力对此阶段有主要影响，是影响产品成型的主要因素。当保压压力过高、保压时间过长时，会造成后期产品脱模困难以及脱模后产品产生龟裂等影响;保压压力过低时，进料效果小，并且产品易于产生真空气泡或表面收缩。因此设置合适的保压压力和保压时间十分重要。

1.3冷却阶段

在产品注塑成型过程结束后，只有通过冷却，使产品凝固到一定程度，产品才能顺利脱模。因此，在模具设计过程中，冷却系统的设计十分重要。在模具注塑成型过程中，一个好的冷却系统不仅可以带走大部分的热量，并可以缩短产品成型时间，从而提高生产效率。注射模具的冷却系统需要均匀的冷却效果，设计者要根据实际塑件的壁厚、体积和模胚来决定冷却孔的位置以及管道数量，冷却水路离型芯和型腔越近，管径越大，数量越多，产品的冷却效果越好，冷却时间也越短;同时，冷却时间也与冷却管道直径、冷却液性质和模具温度等因素有关。

1.4脱模阶段

模具脱模是注塑过程的最后阶段。脱模机构设计的是否合理将决定最后产品的质量。当模具开模后，要求注塑件留在注塑模具的动模上，利用脱模机构顶出产品，因此要求脱模机构设计对于产品受力均匀，否则很容易引起产品变形和变白的缺陷。注塑生产中，脱模容易产生粘模及脱模不良的现象，产生原因有一般有以下几种：

①模具型腔表面粗糙度过大或内部表面有缺陷，因此塑件容易粘在模具上，需要重新抛光等处理;②顶杆机构设计不合理时，顶出产品的行程不够或受力不均匀，导致无法顺利脱模;③注塑产品工艺设置不合理时，例如注射压力过大时，也容易造成塑件难以脱模，需要降低压力或调整模温来改善脱模。

2.模具设计

2.1产品分析

在注塑模具设计之前，能确保产品质量和精度符合订单客户要求的前提下，模具的设计要尽可能简单，从而降低生产成本和加工难度。在模具设计过程中，设计人员要以客户提供的模具设计订单标准为规范进行设计，这也是模具审核的依据。

2.2模仁的设计

在注塑模具中，塑件成型的核心部件是模仁，分为前模仁和后模仁，其结构一般十分复杂，加工工艺要求高，加工难度大，造价高。在注塑过程中，通过浇口将塑料熔体连续填充到型腔内，因此模仁所采用的钢材要具有耐高温、硬度高、表面粗糙度高等特点。

2.3侧抽芯机构及镶件的设计

当产品结构具有侧面不平整结构或与开模方向不一致的孔时，并且孔或侧面结构复杂，必须将孔或侧面凹凸模具结构设计成可以实现抽出和复位的机构形式，这种结构叫侧抽芯结构。

2.3.1滑块设计

本产品设计采用组合式滑块。滑块的设计主要有以下要求：

（1）在每次开、闭合模具过程中，滑块与抽芯机构做往复运动，因此需要在它们之间加装耐磨块，提高模具寿命;

（2）为保证滑块抽芯动作平稳、准确，需要在定（动）模板上设计耐磨块和导滑槽，滑块与导滑槽之间采用小间隙配合，为使滑块不发生倾斜，导滑槽长度一般大于滑块宽度的 2/3;

（3）在开模抽芯之后，应确保滑块保持在一定位置，因此需要设计滑块限位装置，其设计较为灵活，可根据模具结构要求来设计。

2.3.2镶件设计

对于一些产品中具有深而窄的加强筋或其他复杂结构时，这些结构在成型时容易造成烧焦、接痕等缺陷，而且模具设计会较为复杂，不易维修。这些结构可以设计镶件来便于注塑成型，同时镶件的设计对于注塑时可用来排气。

3.注塑模具设计趋势

随着科学技术的迅猛发展和计算机技术的成熟，我国各模具企业已逐步采用注塑CAD/CAE 技术辅助模具设计和生产。通过模具 CAD 技术来针对不同产品进行模具设计，降低制造成本，缩短新模开发周期;依据 CAE 数值模拟结果及时改进模具设计，从而保证模具结构的可靠性，提高塑件成型质量，减少了钳工修模比例过高的问题。对于注塑件，翘曲变形是塑料制品常见的缺陷之一，是指注塑制品的形状偏离了模具型腔的形状。不同材料、不同形状的注塑件的翘曲变形规律差异较大，当产品翘曲量超过允许误差后，就成为产品缺陷，影响产品装配。随着塑料工业的发展，人们对塑料制品的外观和使用性能要求越来越高，翘曲变形也成为国内外模具产品评定质量的重要指标之一，模具设计师也更加注重在设计阶段预测注塑产品可能产品的翘曲原因，以便对模具进行优化设计。

结语

模具被称为―工业之母，是辅助金属或非金属材料成型的一种专用工具。中国模具工业快速发展，从引入模具行业至今，经过 40 多年的发展已有了极大的提升，模具产业也逐渐向高水平发展。我国模具产业最大客户之一是汽车行业，汽车产业的飞速发展，推动了模具技术向世界前列迈进。

参考文献

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[2]李圣洋.基于 Moldflow 的注塑件浇口和冷却系统优化[D].长春：长春理工大学，2019.

[3]张红英.基于 Moldflow 的复杂曲面注塑成型过程分析及优化[D].衡阳：南华大学， 2018.