汽车主副驾饰板顺序阀热流道注塑模具设计

王颖，秦龙 ，冯安平

(1.佛山职业技术学院，广东佛山 528137； 2.成都航天模塑股份有限公司，成都 610100)

汽车主、副驾饰板外表面呈顺滑弧线造型，内表面有多处倒扣、卡口和蜂窝结构，结构复杂，笔者介绍汽车主副驾饰板的注射模具设计，为类似模具设计提供借鉴。

1 塑件工艺性分析

汽车主驾饰板(记为左件)安装在汽车主驾座椅的外侧，不仅是座椅上一些零部件的安装载体，还遮挡座椅金属骨架零件，塑件结构见图1(副驾饰板标记为右件)。塑件尺寸约为592 mm×243 mm×74 mm，材质为改性聚丙烯(PP)，缩水率1.5%，具有以下特点：(1)外观质量和尺寸精度要求较高，不能有缩痕、熔接痕等缺陷。(2)塑件内表面有6处倒扣，4个boss柱和部分蜂窝结构，结构复杂。(3)模腔采用“左+右”布局，需要热流道浇注系统。

图1 汽车主驾饰板(左件)塑件示意图

2 模具结构设计

本模具最大外形尺寸为：1 250 mm×1 300 mm×1 100 mm，总质量约13 t，模具结构见图2[7]。

图2 模具结构图

2.1 浇注系统设计

模腔采用顺序阀热流道浇注系统。塑件最大外形尺寸达592 mm，外观质量要求较高，模具采用“热流道+普通流道”的浇注系统。热流道采用“一级热流道+二级热流道”形式，热流道由一级热流道27、热流道板3和2个二级热流道6组成，2个二级热流道进胶顺序由顺序阀控制[8–9]。通过模流分析，浇注系统设计见图3。

图3 浇注系统设计

为检验该浇注系统的合理性，利用moldflow软件进行模流分析。图4a为浇口分布图，进胶顺序为G1→G2，G1浇口开始状态开启，G2浇口开始状态关闭，G2浇口2.9 s时开启，熔体通过热流道后，再进入梯形截面的普通分流道，最后由扇形浇口进入型腔，共4个扇形浇口。图4b为缩痕分析结果，从图中可以看出：塑件最大的缩痕深度为0.035 mm，不影响塑件外观。图4c为熔接痕分析结果，从图中可以看出：熔接线产生位置波前温度较高，熔接线质量较好，塑件外观面无明显熔接痕，可以接受。图4d为总体变形图，从图4d可看出：塑件总体变形量较小，没有明显的翘曲变形现象，可以接受。模流分析结果显示，塑件注塑时填充顺畅，外观无明显缩痕、熔接痕，塑件总体变形小，符合质量要求[10–12]。

图4 模流分析

2.2 成型零部件设计

根据塑件外形尺寸和结构特点，模具采用“左+右”布局形式。型腔成型制品外表面，形状相对较为简单，考虑制品外观质量和模具强度，型腔采用整体结构，A板采用进口718H预硬模具钢，具有优良的抛光性能，硬度调质处理至32～36 HRC，表面粗糙度为0.8 μm。动模成型制品内表面有斜顶、直顶、镶件、顶针、司筒针和蜂窝筋位等，结构众多，型芯较为复杂，加工困难，多处需要放电加工，加工时间较长，为缩短加工时间，型芯采用组合镶拼结构，左型芯分割成两块，右型芯分割成两块，共将型芯分割成四块，可分四部分单独加工，再镶拼在一起组合成动模型芯。在B板14上开设方型盲槽，4块型芯镶块安装于B板14的方型槽内，由于型芯尺寸较大，型芯在B板内的定位采用楔形固定块49定位方式，用内六角螺钉将型芯与B板14紧固。型芯也采用进口718H预硬模具钢，硬度调质处理至30～34 HRC，表面粗糙度为1.6 μm。分型面设计沿分型线向外延伸，分型面光滑平顺、易于加工，并且封胶效果好。成型零部件型芯型腔设计如图5所示。

图5 成型零部件示意图

2.3 侧向抽芯机构设计

(1)滑块侧抽芯机构设计。

主驾饰板(左件)有倒扣6处，其中倒扣1有内侧倒扣、外侧倒扣和侧孔构成，需要设计“滑块+斜顶”机构共同成型，斜顶成型内侧倒扣(斜顶结构在斜顶侧抽芯机构设计中介绍)，滑块成型倒扣1处的外侧倒扣和侧孔，该滑块记为滑块S1，滑块S1由滑块镶件44、斜导杆45、压块62、方形压条63、限位弹簧43、挡块48等零件构成[13]，滑块镶件44成型塑件倒扣1处的外侧倒扣和侧孔，方形压条63与型芯镶块C42形成滑块导轨，在开模时斜导柱45驱动滑块S1运动，合模注塑时A板7上的斜面锁紧滑块，防止滑块退让，挡块48和限位弹簧43对滑块S1起限位作用。为减小磨损，前端导向段设计了单边3°的斜度，且滑块镶件44与定模板14配合的斜面上设计了耐磨板46。右侧模腔上的滑块S2与滑块S1结构一样，呈对称关系。滑块S1和S2设计见图6。

图6 滑块S1和滑块S2侧抽芯机构3D示意图

(2)斜顶侧抽芯机构设计。

主驾饰板(左件)共有6处倒扣，由于倒扣形状不规则，并且空间狭小，除了上文中介绍的滑块机构外，还需要设计10个斜顶机构才能保证顺利脱模，其中斜顶L7(编号为50)采用“斜顶块+斜顶杆+斜顶座”的侧向抽芯机构，其余9个斜顶均采用“整体式方形斜顶+斜顶座”结构，详见图7。斜顶抽芯机构设计时需要注意以下几点：(1)斜顶座在顶出板和底板的相应位置应设计有圆孔，方便斜顶拆装时可以不拆模具。(2)斜顶杆或斜顶导向段的长度不得小于其长度的2/3。(3)斜顶杆需设计止选定位结构。(4)为保证斜顶机构运动顺畅斜顶的倾斜角度不得大于12°，斜顶斜度超过12°时需要设计斜顶保护机构[14]。(5)斜顶块和整体式斜顶材质用H13钢，并作氮化处理；圆形斜顶杆材质用SUJ2，并做高频淬火热处理；斜顶座上安装的斜顶导滑片全部采用青铜+石墨材质，耐磨性和导滑性能好，且具有自润滑特性。副驾饰板斜顶抽芯机构与主驾饰板斜顶抽芯机构结构一样，呈对称关系。

图7 斜顶抽芯机构

2.4 温度控制系统设计

定模水路采用“直通式+隔片式”形式，共有14组循环水路，直通式水路尺寸为Ø12 mm，隔片水路尺寸为Ø19 mm，在A板7和热流道框板5上安装一块定模集水块，将14组循环冷却水全部集中到定模集水块上，在定模集水块上安装总水管接头，总水管结构与外部水源连接，生产时方便操作。动模水路采用“直通式+倾斜式+隔片式”形式，共有18组循环水路，直通式和倾斜式水路为Ø12 mm，隔片式水路为Ø19 mm，动模部分成型筋位多，热量集中，斜顶多，为加强冷却效果，大形斜顶上设计了Ø6 mm的水路，斜顶水路通过顶出板引出，在方铁16上安装动模集水块，将动模上的18组循环冷却水都集中到动模集水块上，在动模集水块上安装总水管接头，总水管接头与外部水源连接，生产时方便操作。温度控制系统设计示意图见图8。

虽然颈部推拿治疗颈动脉粥样硬化取得了一定进展，但尚存在一定的局限性:研究推拿手法集中在旋转过伸和颈部扳法，提示发生不良事件多与颈动脉粥样硬化患者的推拿治疗相关，且尚未对一些相对轻柔的微调手法(牵拉和按揉等)做出安全性研究，是否会影响颈部斑块稳定性、斑块大小等尚不明确。

图8 温度控制系统

冷却水设计时需要注意以下几点：(1)避免水路太长，而影响模具的冷却效果，冷却水从水管进口到出口的温度变化应该在5°以内。(2)冷却水管之间的距离在50～60 mm之间，冷却水管到型腔表面之间的距离在15～25 mm之间。(3)冷却水布排时尽量做到与塑料熔体流动方向一致，即水料并行。(4)冷却水的进出水管接头安装在模具的反操作侧，生产时方便操作[15]。

2.5 脱模系统设计

塑件内表面筋位多，有大量蜂窝结构，boss柱多，倒扣多，结构复杂，需要的脱模力较大，根据塑件形状和结构特征，脱模系统采用“顶针+司筒+斜顶+直顶+二次顶出”组合脱膜形式。该模具由于直顶和斜顶数量较多，模具底板21、顶出板A(17)、顶出板B(18)、顶出板C(19)需要留有较多空间来安装直顶杆、斜顶杆或斜顶，导致注塑机顶棍无法为模具脱模系统提供动力，因此，需要设计油缸为模具脱模系统提供动力。二次顶出脱模机构采用双组推板，顶出板A(17)和顶出板B(18)组成第一组推板组，顶出板C(19)和4块司筒固定板20组成第二组推板组，顶出时由油缸41提供顶出力，开始顶出，所有顶出组件一起作用将产品从型芯上脱离，顶出行程达到130 mm时，固定在顶出板C(19)上的限位柱38与B板14接触，阻止第二组推板组继续顶出，固定在第二组推板组上的4支司筒13和2个斜顶停止运动，第一组推板组在顶出油缸的作用下继续顶出50 mm完成产品脱模[16–17]。脱模系统结构图见图9。

图9 脱模系统

3 模具工作过程

(1)注塑成型。熔融物料经注塑机喷嘴进入一级热流道27，经过热流道板3上流道进入二级热流道6、然后经过冷流道和浇口进入模腔，熔融物料在模腔内充模，保压、冷却固化。

(2)开模。当成型制品冷却完成后，模具打开，注塑机通过模具底板21带动模具的动模部分开模，制品滞留在型芯上随动模一起开模。

(3)顶出。模具开模完成后，顶出油缸41开始工作，所有顶出组件一起作用将塑件从型芯上脱离，顶出行程达到130 mm时，固定在顶出板C(19)上限位柱与B板14接触，阻止第二组推板组继续顶出，固定在第二组推板组上的4支司筒13和2个斜顶(斜顶L6和R6)停止运动，第一组推板组在顶出油缸41的作用下继续顶出50 mm，完成塑件脱模。

(4)复位。顶出完成后，顶出油缸41开始复位，顶出油缸41先带动第一组推板组开始复位，当二次顶出组件上的拉板29接触到弹块30时，开始推动第二组推板组复位，直至复位完成。

(5)合模。注塑机合模装置带动模具动模向定模移动，通过导柱25、导套24导向，使型芯和型腔锥面定位，实现模具准确对合，开始一次循环注塑。

4 结论

针对某汽车主副驾饰板塑件结构和特点，设计了一套“1+1”模腔布局的注塑模具。模具设计时需要注意以下问题：(1)模具浇注系统采用“热流道+冷流道”组合形式，热流道采用顺序阀技术2点进料，消除熔接痕；(2)塑件没内表面倒扣多，空间小，且一个区域内的倒扣有的方向不一致，需要设计“滑块+斜顶”或“斜顶+斜顶”组合侧抽芯机构才能实现脱模；(3)塑件内表面筋位多，大量蜂窝结构，boss柱多，倒扣多结构复杂，需要的脱模力较大，根据塑件形状和结构特征，脱模系统需采用“顶针+司筒+斜顶+直顶+二次顶出”组合脱膜形式；(4)模具没有注塑机顶棍顶出空间，需要设计顶出油缸提供顶出动力。模具投产后，运行平稳，实践表明，结构合理可靠，可为类似模具设计提供参考。