卡車油箱蓋組件包塑注射模結構設計

許赟和，文根保

中國航空工業航宇救生裝備有限公司（湖北襄陽 441002）

1 引言

與轎車的油箱設置在車身內部不同，卡車特別是重型卡車的油箱都是裸露在車身外部，而且對于大型重載貨車，通常還不止一個油箱。

基于卡車油箱的這種特性，出于安全及防盜的需要，油箱蓋通常帶有自鎖及防盜功能。

一般而言，油箱蓋需要與油箱口有很好的配合，而油箱蓋自身還集有鎖緊的結構。鎖芯裝配在鎖殼內部，通過鎖殼同鎖芯的配合，達到閉鎖的目的。

基于安全、防盜的需要，鎖的嚙合部分均為金屬結構，一般為鋅合金，油箱蓋一般為塑料樹脂結構，為保證結構的簡潔可靠及工業化生產的需要，一般采用二次注射或包塑的方式將兩者結合起來，本文所列范例就是采用了包塑的結構。

2 卡車油箱蓋組件的形體分析

圖1a為卡車油箱蓋手柄二維圖，圖1d為卡車油箱蓋手柄三維圖。卡車油箱蓋手柄材料為：PC+30%GF，收縮率：0.3%，卡車油箱蓋手柄形狀為五星凸凹形殼體，殼體內形中心上有φ94.4×1.6×9.7mm加強筋、多種臺階型孔和用于包塑卡車油箱蓋芯的實體。卡車油箱蓋手柄上有12.7×10.1×6.0mm凸臺和2×6.9×R5.3mm帶弧形的凸臺，弧形凸臺中有2×φ3mm型孔要素[1]。卡車油箱手柄1上端面上鎖形標志是順時針轉向為鎖緊位置，逆時針轉向為開鎖位置。即打開或關閉卡車油箱蓋組件，只需要順時針或逆時針轉就可以了。

圖1b為卡車油箱蓋芯二維圖，圖1e為卡車油箱蓋芯三維圖。卡車油箱蓋芯材料為45鋼，調質30～34HRC。卡車油箱蓋芯外形上有4處φ32×11.8mm（弧長）×45°的凸臺，中心有臺階孔和6.9×15.2mm與17×6mm臺階形槽。

圖1c為卡車油箱蓋組件二維圖，圖1f為卡車油箱蓋組件三維圖。卡車油箱蓋手柄1是利用PC+30%GF注射成型并包塑在卡車油箱蓋芯2上，形成卡車油箱蓋組件。由于卡車油箱蓋芯2的4處凸臺包塑在卡車油箱蓋手柄1之內，便可限制卡車油箱蓋芯2沿軸向的轉動和移動。卡車油箱蓋組件上還存在著4處斜面，是用于密封以防汽柴油的揮發。

3 卡車油箱蓋組件注射模結構可行性方案

圖2a為中動模型芯二維圖，圖2b為中動模型芯三維圖。

圖1 卡車油箱蓋組件

圖2 中動模型芯組件

3.1 分型面與抽芯結構方案

由于卡車油箱蓋手柄所存在著五星凸凹的形狀要素[2]，其只能沿中心線方向脫模，如圖2a俯視圖所示。卡車油箱蓋手柄殼體上有2×6.9×R5.3mm弧形凸臺，而弧形凸臺中有2×φ3mm型孔要素。注射模結構需要有2×φ3mm型孔的抽芯機構，如圖2a的B-B剖視圖所示。

3.2 卡車油箱蓋手柄與卡車油箱蓋芯包塑結構方案

由于卡車油箱蓋手柄與卡車油箱蓋芯在包塑過程中存在著相對位置的關系，卡車油箱蓋手柄為72°OY軸5等分的分布，卡車油箱蓋芯為90°OY軸4等分的分布，如圖2的C-C剖視圖所示。在包塑注射模設計過程中，一定要確保卡車油箱蓋芯在模具位置的正確。否則將會造成成型后卡車油箱蓋芯36.9×15.2mm與17×6mm臺階槽位置的偏移，將會導致卡車油箱蓋不合格。

4卡車油箱蓋注射模結構設計

圖3a為卡車油箱蓋組件包塑注射模二維圖。圖3b為卡車油箱蓋組件包塑注射模三維圖。卡車油箱蓋組件包塑注射模的分型面為Ⅰ-Ⅰ和Ⅱ-Ⅱ，采用一模二腔結構。卡車油箱蓋組件包塑注射模的設計，包括有模架、抽芯機構、油箱蓋定位定向結構、油箱蓋成型結構、導向結構、脫模機構、澆注系統、脫澆注系統冷凝料機構、脫模機構回程機構、冷卻系統的設計。

4.1 模架設計

模架是注射模各種機構、結構和構件組裝平臺[3]，本模具為三板模模架，如圖3主視圖和A-A剖視圖所示。模架由定模板1、中模板2、噴嘴定位圈8、澆口套9、動模板15、頂桿安裝板25、推板26、導柱33、中模導套34、臺階螺釘35、動模導套36、回程桿37、頂桿38、推板導柱39、模腳40和底板41等組成。

4.2 抽芯機構設計

圖3 卡車油箱蓋組件包塑注射模結構

如圖2a所示，根據卡車油箱蓋手柄的形體分析，注射模結構需要有2×φ3mm型孔的抽芯機構。如圖3俯視圖和A-A剖視圖所示，抽芯機構由抽芯型芯16、斜楔17、滑鍵18、沉頭螺釘19、彈簧20、滑塊21、碰柱29、彈簧30、止動螺釘31和壓塊32組成。定模座板1開啟時，斜楔17和滑鍵18離開滑塊21，滑塊21帶著抽芯型芯16在彈簧20彈性力作用下進行抽芯運動。定模中動模閉合時，斜楔17推動著由安裝在2塊壓塊32組成槽中的滑塊21，滑塊21帶動著安裝在其T形槽中抽芯型芯16壓縮彈簧20進行復位可注射成型2×φ3mm的型孔。斜楔17一方面起到推動滑塊21和抽芯型芯16進行復位運動的作用，另一方面起到楔緊滑塊21和抽芯型芯16的作用。滑塊21可在2塊壓塊32組成的槽中進行抽芯和復位運動，還可使用沉頭螺釘19固定在斜楔17上并使滑鍵18沿著滑塊21的槽中滑動，以保證抽芯和復位的精確性。動模板15上安裝有碰柱29、彈簧30和止動螺釘31，當滑塊21和抽芯型芯16在彈簧20作用下抽芯時，滑塊21底面的4×SR2mm半球形坑接觸到碰柱29，碰柱29在彈簧30的作用下進入4×SR2mm半球形坑后鎖住滑塊21和抽芯型芯16，可以為了防止滑塊21和抽芯型芯16在彈簧20作用下滑出模具。

4.3 卡車油箱蓋手柄成型與卡車油箱蓋芯的定位和定向結構設計

如圖2所示，中動模鑲嵌件中所有成型卡車油箱蓋手柄4成型件成型面的尺寸都需要放大塑料的收縮率。動模鑲嵌件2成型卡車油箱蓋手柄4的內形，中模鑲嵌件1成型卡車油箱蓋手柄4外形，中動模鑲嵌件的位置是依靠4個圓柱銷來保證。中、動模成型件的定位是依靠動模小型芯7與卡車油箱蓋芯3的配合尺寸28.5±0.03mm及中模小型芯10與卡車油箱蓋芯3的配合尺寸4.3±0.02mm的精度來保證，定向主要是要保證卡車油箱蓋芯3與卡車油箱蓋手柄4的方向。

動模的型芯組件的定向，動模大型芯5是依靠與動模鑲嵌件2之間的E平面的配合進行定向，動模型芯5與動模U型芯6的定位是依靠U型芯與U型槽的配合，動模U型芯6與動模小型芯7之間的定位是依靠F平面的配合。

4.4 脫卡車油箱蓋組件與脫冷凝料及回程機構的設計

如圖3所示，卡車油箱蓋組件脫模之后，脫模機構必須復位并要將澆口冷凝料切斷，將主澆道、分澆道的冷凝料脫模，才能連續不斷地加工。

脫模機構由頂桿安裝板25、推板26和多個頂桿38組成，中動模分開后，脫模機構在注射機頂桿作用下可將卡車油箱蓋組件頂脫模。

回程機構由頂桿安裝板25、推板26和4根回程桿37組成，中動模閉合時，在回程桿37頂中模板2的推動下可實現脫模機構的復位。

冷凝料脫模機構由頂桿安裝板25、推板26和拉料桿28組成，冷凝料脫模機構在中動模開啟時，先是將澆口套9中冷凝料拉出，在脫卡車油箱蓋組件時又將主澆道和分澆道的冷凝料推脫模。

4.5 冷卻系統的設計

如圖3所示，卡車油箱蓋手柄在加工過程中，熔融的塑料通過澆注系統將熱量傳遞到動模鑲嵌件3或定模鑲嵌件4中。隨著連續不斷的加工熱量不斷地升高，高溫會使卡車油箱蓋手柄4產生過熱碳化。冷卻系統由“O”形密封圈22、堵頭23、分流片24和接頭41組成，冷卻水從接頭41一端流進動模鑲嵌件3或定模鑲嵌件4的流道中，為了加工出能巡回流動的流道，在流道另一端必須加工出管螺紋孔，用安裝堵頭23以防止水的外泄。如圖3的A-A剖視圖所示，在不能形成回路的流道中，可以在堵頭23上焊接分流片24，分流片24將同一流道分隔成2半圓形回路。動模鑲嵌件3與動模板15以及中模鑲嵌件4與中模板2之間要安裝“O”形密封圈22，以防接縫間冷卻水的泄漏造成模具銹蝕。

4.6 其它結構設計

卡車油箱蓋組件包塑注射模還有導向結構、開模結構，如圖3所示。導向結構為定模、中模和動模之間的導柱33、中模導套34和動模導套36，它們的組合是確保定模、中模和動模閉模時位置精度，開模時運動導向。推板導柱39的作用是保證頂桿安裝板25和推板26、拉料桿28、回程桿37和頂桿38脫模和復位運動的精確性。臺階螺釘35是確保定模板1和中模板2之間的開啟距離，一方面不能讓中模板2從導柱33上掉落，另一方面保證冷凝料能從定模板1和中模板2開啟的距離中脫落。

5 結束語

卡車油箱蓋組件包塑注射模抽芯機構和車油箱蓋手柄成型與卡車油箱蓋芯的定位和定向結構，雖然能夠保證卡車油箱蓋組件包塑成型。但抽芯機構的抽芯運動是依靠彈簧的彈力，眾所周知，彈簧使用久了會出現失效現象。如沒有及時更換，型孔的型芯不能及時抽芯，塑件就不能脫模，型孔的型芯會產生折斷，建議采用斜導柱滑塊抽芯機構。中、動模型芯的定向結構，動模大型芯和動模小型芯的定向，都是采用圓柱體銑一平面的方法。圓柱體銑一平面加工還比較容易，臺階圓柱孔要想留一平面的加工就比較困難，只能采用電火花加工。建議在圓柱體和臺階圓柱孔結合輪轂處加工圓柱孔后，在圓柱孔中安裝圓柱銷，這樣可以大幅度降低加工的難度和費用。