王 穎，文學(xué)紅，秦 龍

（1.佛山職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東 佛山 528137；2.成都航天模塑股份有限公司，四川 成都 610100）

0 引 言

塑料在汽車飾件中應(yīng)用廣泛，其中注射成型所占比例最高。傳統(tǒng)模具設(shè)計中，設(shè)計師一般依靠經(jīng)驗進(jìn)行模具設(shè)計，但注射成型的塑件結(jié)構(gòu)越來越復(fù)雜，質(zhì)量要求越來越高，稍有不慎就會造成模具返工維修，甚至報廢，浪費(fèi)人力物力，也影響交貨周期。模具設(shè)計初期，設(shè)計師可通過MoldFlow分析待成型塑件的澆口位置、注射壓力、熔體前沿溫度、氣穴、熔接痕位置、縮痕指數(shù)、翹曲變形等，為模具結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計提供依據(jù)，減少試模、修模次數(shù)，縮短生產(chǎn)周期，降低制造成本。

1 塑件工藝分析

塑件為汽車飾件，外形結(jié)構(gòu)如圖1所示，材料為PA6+GF15，玻璃纖維增強(qiáng)尼龍力學(xué)性能優(yōu)良，耐熱耐磨并且具備良好的成型能力和外觀，收縮率取1.004 5。塑件結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：①塑件外形尺寸約為345 mm×286 mm×65 mm，平均壁厚為2 mm，模具結(jié)構(gòu)要求1模2腔，屬于大型模具；②塑件內(nèi)側(cè)有3處倒扣，1模2腔共6個倒扣，其中倒扣L1為大型倒扣，倒扣L2、L3處有較深的加強(qiáng)筋，需要用斜推結(jié)構(gòu)與鑲件成型，模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜。模具外形尺寸較大，熔融塑料流長比有限，需要使用熱流道，模具結(jié)構(gòu)中側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)和熱流道澆注系統(tǒng)設(shè)計是關(guān)鍵。

圖1 汽車飾板

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 成型零部件設(shè)計

模具型腔布局為1模2腔結(jié)構(gòu)，采用熱流道澆注系統(tǒng)，模架為非標(biāo)準(zhǔn)大型模架，外形尺寸為900 mm×700 mm×531 mm，模具結(jié)構(gòu)如圖2所示。

圖2 模具結(jié)構(gòu)

模具外形尺寸較大，動模有6個側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，成型零部件設(shè)計為鑲拼式，動、定模的成型零件均設(shè)計成2塊，方便加工。由于塑件材質(zhì)為玻璃纖維增強(qiáng)尼龍，注射成型時熔融塑料對模具零件壁面的摩擦較大，動、定模型芯均采用進(jìn)口模具鋼2738，表面進(jìn)行碳氮共滲處理，提高其耐磨性。為了保證動、定模精準(zhǔn)合模，動、定模四角部位設(shè)計管位互鎖，動、定模型芯結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 型芯結(jié)構(gòu)

2.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計

模具采用1模2腔結(jié)構(gòu)，其外形尺寸較大，成型塑件內(nèi)表面加強(qiáng)筋較多，部分壁厚較薄，充填阻力較大，充填型腔困難，需提高注射壓力，澆注系統(tǒng)采用熱流道和側(cè)澆口，待成型塑件類似平板型。圖4所示為汽車飾板的進(jìn)料方案，4個側(cè)澆口，尺寸為2 mm×12 mm。通過模流分析可知該進(jìn)澆方案充填良好，成型塑件無缺陷，模流分析如圖5所示。

圖4 進(jìn)澆方案

圖5 模流分析

2.3 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計

模具共有6個側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，全部在待成型塑件內(nèi)側(cè)，其中2個大型倒扣部位采用斜推塊+方形推桿側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，傾斜角度為10°，其余4個倒扣部位設(shè)計成斜推桿+鑲件側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，傾斜角度為10°，側(cè)抽芯斜推機(jī)構(gòu)如圖6所示。斜推桿底座采用整體式，斜推桿導(dǎo)向塊材料采用青銅+石墨，耐磨性和熱傳導(dǎo)性能好。

圖6 斜推結(jié)構(gòu)

2.4 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計

定模溫度控制系統(tǒng)采用直通水管+隔片水管的組合形式，動模溫度控制系統(tǒng)采用直通式水管形式。直通式水管方便加工，冷卻均勻，生產(chǎn)效率高。冷卻水管之間平均間隔距離為50～60 mm，冷卻水管直徑為φ15 mm，隔片運(yùn)水水井直徑為φ25 mm。大型斜推結(jié)構(gòu)尺寸較大，也需要設(shè)計冷卻水路，斜推結(jié)構(gòu)采用N形冷卻形式，模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計如圖7所示。

圖7 溫度控制系統(tǒng)

2.5 脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具采用推桿+斜推結(jié)構(gòu)組合脫模形式，結(jié)構(gòu)如圖8所示。模具完成開模后，注塑機(jī)頂出裝置通過模具推板推動推桿固定板，推桿固定板帶動推桿與斜推結(jié)構(gòu)聯(lián)合推出成型的塑件。由于用于脫模的斜推結(jié)構(gòu)較多，角度也較大，為確保推出平衡，在推桿固定板上設(shè)計了推板導(dǎo)柱和推板導(dǎo)套，推出系統(tǒng)由彈簧實現(xiàn)預(yù)復(fù)位，由復(fù)位桿實現(xiàn)準(zhǔn)確復(fù)位。

圖8 脫模結(jié)構(gòu)

2.6 模具排氣系統(tǒng)設(shè)計

模具型腔內(nèi)有大量空氣，為保證塑料熔體順利充填型腔，型腔內(nèi)的空氣必須及時排出，否則會影響成型塑件的質(zhì)量。模具的排氣系統(tǒng)由斜推桿、推桿、鑲件和分型面等組成，除此之外在模具定模型芯分型面上還開設(shè)排氣槽，排氣槽設(shè)計在離澆口較遠(yuǎn)的位置，排氣槽深度為0.5 mm，寬度為5 mm，排氣系統(tǒng)設(shè)計如圖9所示。

圖9 排氣系統(tǒng)

3 模具工作過程

模具合模后，熔融塑料經(jīng)過噴嘴進(jìn)入熱流道，依次流經(jīng)分流道、側(cè)澆口進(jìn)入型腔，然后保壓補(bǔ)縮冷卻；冷卻到合適溫度后，注塑機(jī)開模裝置開始帶動模具動模側(cè)移動。開模完成后，注塑機(jī)的頂出裝置通過推板推動推桿固定板，推桿固定板帶動推桿與斜推結(jié)構(gòu)聯(lián)合推出塑件，推出成型塑件的同時6個斜推結(jié)構(gòu)完成成型塑件內(nèi)部倒扣的脫模，使塑件能順利脫模；推出行程到達(dá)設(shè)計距離后，取出塑件，推出系統(tǒng)由彈簧實現(xiàn)預(yù)復(fù)位，然后合模，合模完成后開始下一周期注射成型。

4 結(jié)束語

模具設(shè)計前期借助MoldFlow軟件進(jìn)行模流分析，預(yù)先解決注射成型中可能出現(xiàn)的熔接痕、困氣、充填和收縮變形等問題，避免了后期不必要的修模試模，縮短了生產(chǎn)周期，降低了制造成本。實際生產(chǎn)證明模具結(jié)構(gòu)合理，投產(chǎn)后模具運(yùn)行平穩(wěn)，成型的塑件符合客戶要求。