汽车内通风道注塑模吹气脱模机构设计及优化

摘要：目前对中空波纹型侧壁结构的注塑成形研究主要集中在模具设计、材料选择和注塑机控制等方面，虽然取得了较大的进展，但仍存在气泡、变形、成形不良等问题。基于此，提出了一种分步脱模方法，通过中间脱模过程中的吹气膨胀来瞬时完成脱模，避免了侧壁波纹管结构的撕裂风险，提高了制品的生产效率和制造可靠性。

关键词：汽车内通风道；中空结构；波纹型侧壁；分步脱模方法

中图分类号：U462 收稿日期：2024-02-10

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.022

1 前言

在汽车内通风道的制造中，空波纹型侧壁结构的注塑成形问题受到重视。由于侧壁的特殊结构，传统脱模方法无法适用，强行脱模可能导致侧壁撕裂和产品报废。中空结构制品在包装、容器、管道等领域非常重要，而注塑技术作为主要的制造方法，其工艺稳定性和优化对产品性能有重大影响。因此针对市场对产品质量和生产效率的日益提高的要求，对中空结构制品的注塑工艺进行研究和优化变得非常重要。

如图1所示，目前有一款汽车内通风道为中空结构［1-3］，侧壁呈波纹型，由软性塑料注塑成形。在成形后由于侧壁的波纹结构，无法采用常规的脱模［4-6］，强行脱模的话，会造成侧壁撕裂而使产品报废。本文以此通风道为对象进行研究。

2 中空结构制品注塑工艺分析

中空结构制品在包装、容器、管道等领域占据重要地位，而注塑技术作为一种主流的制造方法，其工艺的稳定性和优化对产品性能产生深远影响。随着市场对产品质量和生产效率要求的不断提高，对中空结构制品注塑工艺的研究与优化显得尤为迫切。目前，中空结构制品注塑工艺的研究主要集中在模具设计、材料选择、注塑机控制等方面。各项研究成果在提高产品质量、降低生产成本等方面取得了一定的进展，然而仍然存在一些挑战，如气泡、变形、成形不良等缺陷的难以完全避免，生产效率有待提高，对环保和可持续性的需求也日益增加。

3 模具结构及工作过程

模具结构示意图及其工作过程如图2所示。该模具脱模结构安装过程如下：

a.在设备构造中，滑块1（1）、滑块2（2）、滑块3（3）以及滑块4（4）被设计为相互对应。具体而言，滑块1（1）与滑块2（2）成对布置，而滑块3（3）与滑块4（4）同样对立配置。在滑块1（1）中，装有两个相互垂直啮合的斜齿条，分别为斜齿条1（5）和斜齿条2（6）。斜齿条1（5）紧固在滑块1（1）上，而斜齿条2（6）则与定模结合，并配备有上部滑轨（6.1）。接着，滑块2（2）连接着斜齿条3（7）和斜齿条4（8），它们也是以垂直方式啮合。其中，斜齿条3（7）固定于滑块2（2），而斜齿条4（8）则与动模固定。此外，滑块3（3）装配了斜齿条5（9）和斜齿条6（10），这两者同样垂直啮合。斜齿条5（9）安装在滑块3（3）上，而斜齿条6（10）与定模连接。滑块4（4）装有斜齿条7（11）和斜齿条8（12），它们之间实现了垂直的啮合关系。斜齿条7（11）稳固在滑块4（4）上，并与定模形成固定连接。当这些滑块相互靠拢并合模时，它们一起构成了成形通风管道（101）的外部结构。滑块1（1）的内侧配备了内轴芯（20），专用于塑造通风管道（101）的内壁。从整体构造来看，滑块1（1）、滑块2（2）、滑块3（3）和滑块4（4）的内部空间以及内轴芯（20）的外表面共同组成了成形通风道（101）的型腔。此外，滑块1（1）上设置了进气孔（21），而内轴芯（20）则装有气道（20.1）。这个气道（20.1）的进气端与进气孔（21）相连，而其出气端穿过内轴芯（20）中部的侧壁。这种设计有效地促进了通风道的形成，并优化了通风效果。

b.在第一和第二夹紧块闭合时，它们共同固定位于滑块2一端两侧的通风道。

c.作为气道（20.1）组成部分的内轴芯（20）配备了用于通气的缝隙。

d.在第三（3）和第四（4）滑块的内部空间的壁面上，均配备了形成连接管（101）所需的凹槽（19）。

模具工作过程如下：

当模具处于闭合状态时，动模和定模形成密闭结合，通过滑块1、滑块2、滑块3、滑块4及内轴（20）构成的型腔内，创造出通风道（101）。开模过程遵循以下步骤：首先，定模上移D1距离，触发斜齿条2、斜齿条6和斜齿条7的上移。此时，斜齿条2上的导轨（6.1）与斜齿条1产生滑动连接，保持斜齿条1固定不动。同时，斜齿条6驱动斜齿条5外移，进而使滑块3外侧滑动。斜齿条7和斜齿条8外移，从通风道（101）的外壁分离，同时推动滑块4向外移动。在此阶段，通风道（101）的一端在滑块1内侧固定和密封，另一端在滑块2内侧固定和密封。接下来，随着定模进一步打开，斜齿条2与斜齿条1啮合。斜齿条2引导斜齿条1外移，并推动滑块1向外侧滑动。当滑块1开始滑动时，注塑机通过进气孔（21）进气，并通过气道（20.1）从内轴芯（20）的中部侧壁排气，使通风道（101）膨胀，实现滑块1的脱模。最后，随着动模的进一步打开，斜齿条4上移，驱动斜齿条3外移，并推动滑块2外移，完成通风道（101）的脱模。此步骤完成后，通风道（101）完全脱离模具，为下一轮模具成形做准备。

4 模具设计要点

a.当第一、第二、第三和第四滑块互相靠拢并合模，它们共同构成了通风道101的外侧结构。内部，滑块11装有内轴芯20，专门用于塑造通风道10的内部结构。从整体角度来看，滑块1、滑块2、滑块3和滑块4的内部空间，连同内轴芯20的外表面，共同组成了通风道101的成型空间。

b.在滑块1上配备了进气口21，而内轴芯20则装有气道20.1。这个气道20.1的一端与进气口21相连，而另一端则穿过内轴芯20的中间侧壁。

c.在第一夹紧块13中，安装了两个斜齿条，以垂直方式互相啮合。斜齿条15被固定在第一夹紧块13上，而斜齿条16则与动模连接。

d.第二夹紧块14中，安装了斜齿条17和斜齿条18，这两者也是垂直啮合。斜齿条17固定在第二夹紧块14上，而斜齿条18则与动模相接。此外，内轴芯20配备了通气缝，作为气道20.1的组成部分。

e.滑块3和滑块4的内部壁面均设计有凹槽19，专门用于成型连接管101。

5 模流仿真分析

图3所示为制品体积收缩率，图4所示为制品体积收缩率。通过图3、图4能够发现，该制品结构经过修改调整之后脱模收缩率为5.25%，产品各部分体积收缩均匀且满足要求，通过比较在不同方向的变形量能够发现制品在各个方向收缩均匀。此结果验证了汽车内通风道注塑模具结构设计合理。

6 结语

本设计解决的技术问题提供了一种分步脱模方法，在中间脱模过程中进行吹气膨胀从而瞬时完成脱模，且结构简单、可靠性，能避免侧壁波纹管结构被撕裂的风险，大大改善了制品在脱模过程中的制造风险，同时提高了生产效率。

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作者简介：

王一栋，男，1992年生，工程师，研究方向为模具设计及其新技术。