車門裝飾條塑膠模具設計與工藝分析

張久雷

（廣東職業技術學院，佛山 528041）

市場對塑料產品功能和外觀等要求的不斷提高，推動了注塑行業的快速發展[1]。國外發達國家汽車領域的塑料使用量正在持續增長，塑料模具的比例達到了汽車模具總量的60%以上，其質量占車身總質量的10%～15%[2-5]。應廣東某塑膠模具有限公司要求，合作設計開發一套某款汽車車門裝飾條塑料制品的模具，產品如圖1所示。因為該裝飾件要裝配于汽車的外部，所以公差和外觀要求較高，如外觀上要求不得有毛刺、氣紋、縮孔和塌角等，并要求塑料制品裝飾條的縮水率為0.5%。

圖1 車門裝飾條

1 模具成型工藝分析

1.1 塑料制品原料分析

塑料制品裝飾條的材質為聚丙烯（Polypropylene，PP）塑 料，密 度 為0.89～0.91 g·cm-3。PP塑 料 是 丙 烯通過加聚反應形成的聚合物，質地輕便，使用溫度范圍為-30～140 ℃，熔點為189 ℃，在155 ℃左右會軟化，在80 ℃以下耐磨、耐腐蝕且具有高強韌性，擁有良好的加工使用性能，廣泛應用于汽車產業、機電零部件和化工容器等生產，也廣泛應用于食品工業和藥品包裝等產業[6]。

1.2 模具成型特性分析

注塑成型模具是塑膠產品生產中應用最廣泛的一種注射或模塑的成型加工方式，具有如下特點：可一次成形多個結構復雜、尺寸精密且內在質量好的塑件；生產速度快，生產效率高，操作過程可由機器替代人工實現自動化生產；模具尺寸形狀可大可小，可簡可復雜；成型產品易更新換 代，在塑膠產品生產中廣泛應用。

根據用料材質，企業要求塑料制品裝飾條的縮水率為0.5%，以此為基礎對塑料制品進行縮水處理后再進行分析測量，得到產品的外形尺寸為45.249 mm×624.311 mm× 40.656 mm。查表可以得PP塑料的比重為0.91、熔點為176 ℃、注射溫度為245 ℃、注射壓強為10～20 MPa。

2 模具結構設計

2.1 產品分型及排位設計

2.1.1 產品厚度檢查分析

通過軟件分析可知，裝飾條產品的平均厚度為1.53 mm， 最大厚度為2.87 mm，如圖2所示。

圖2 產品厚度檢查

2.1.2 產品分型與排位

如圖3所示，分模時以邊緣的線條作為PL線對模具進行分模。由于產品是汽車左右門裝飾條，通過UG軟件檢查核對左右車門裝飾條產品，結果表明左右車門裝飾條產品為左右鏡像的實體。因此，采用一模兩穴的排位分布設計可以滿足模具設計要求。

圖3 產品分型與排位

2.1.3 拔模分析

如圖4所示，通過UG軟件分析表明，裝飾條產品通過圖3中的PL線作為分型面可以正常脫模。裝飾條產品的一端的凹陷位置，如圖5所示，可采用側向抽芯機構脫模。

圖4 拔模分析

圖5 側向抽芯機構進行脫模位置

2.2 模具結構設計

2.2.1 澆注系統

澆注系統是車門裝飾條模具結構設計中的重要部分，也是PP塑料進入模具型腔的通道。它的結構、形狀和尺寸設計直接影響了PP塑料熔體的填充效果和最終的產品成效質量。由于車門裝飾條產品對外觀的要求較高，為保證裝飾條產品外觀質量，采用牛角進膠的澆注方式，如圖6所示。澆注系統由注口、流道、澆口以及冷料井4部分組成。

圖6 牛角進膠式 澆注系統

2.2.2 成型零件與側抽芯機構

如圖7所示，裝飾條模具的主要成型零件是前后模仁，數量均為兩塊。側抽型機構利用斜邊（斜導柱）對行位的抽芯運動進行導向與定位，以保證裝飾條產品的順利脫模。由于采用的是牛角進膠的澆注系統，為了滿足加工工藝要求，需要做流道鑲件，如圖8所示。

圖7 側抽芯機構

圖8 流道鑲件

2.2.3 頂出機構

因為車門裝飾條的壁厚較薄且長度較長，所以頂出機構決定了裝飾條產品脫模后的變形程度。為使頂出的裝飾條產品受力均勻，本文采用直頂作為主要頂出機構，同時頂針輔助頂出的策略，其排位如圖9所示。

圖9 頂出機構排位圖

2.2.4 溫度調節、冷卻系統設計

模具溫度調節系統對塑膠產品生產影響較大，不同PP塑料的注塑溫度也不同。溫度調節系統能夠根據不同材料的注塑溫度調控注塑時的塑料加熱溫度，以保證注塑成型。具體作用有以下幾點。第一，保持模具的溫度穩定，以保證產品質量一致。第二，通過模具溫度調節系統，控制產品的收縮率和變形量。第三，通過合適的模溫控制合理的成型周期。第四，使模具處于合理的溫度范圍內，便于零件成型和加快零件冷卻時間，使產品能夠順利脫模，確保零件的一致性，提高生產效率。若脫模不順利，可能會導致產品存在氣孔、變形和開裂等問題。

本車門裝飾條的塑膠產品模具要求的PP塑料模溫較低，因此只需要考慮模具溫度調節系統中的冷卻系統。在注塑成型過程中，雖然有5%～10%的小部分熱量以輻射方式散出，但大部分還是需要導熱介質（水、空氣）的傳遞。此外，注塑成型過程不存在特定的冷卻階段，整個加工過程中冷卻系統均在運作，因此需要單獨設計冷卻系統調節模具生產溫度。

在本車門裝飾條的模具設計中，只需要設置模具的水路冷卻系統。根據以往知識和經驗積累，水路設計的一般原則是小模冷胚料，大模冷膠位。本車門裝飾條模具的冷卻水路運轉前模冷卻水路設計如圖10所示，后模冷卻水路設計如圖11所示。

圖10 前模冷卻水路設計

圖11 后模冷卻水路設計

2.2.5 排氣系統

排氣系統也是模具設計中的重要組成部分，主要是指型腔和澆注系統的排氣。排氣方式包括分型面（包括開排氣槽）排氣、鑲件配合面排氣、推桿或推管與內模鑲件的配合面排氣、側抽芯機構排氣、在困氣處加排氣針或鑲件排氣、透氣鋼排氣和氣閥排氣等。一般排氣系統的設計原則需要遵循一定的規律，除了利用常規排氣方法外，還要設置專用的排氣槽。因為本文涉及的模具相對較大，所以采用了開設排氣槽的排氣方式。為了保證氣體能順利排出，同時模具注射時不會出現漏膠，主排氣槽設計為0.5 mm，近膠位處的排氣槽只設計0.02 mm，具體排布如圖12所示（只在前模仁上設計排氣槽）。

圖12 排氣槽分布圖

2.2. 模架選擇

選擇模架時，大部分廠家及公司都采用了標準模架及其標準配件，如富得巴、龍記、明利和天祥等，有利于降低設計生產周期和成本控制等。實際生產中，需要根據模胚大小、模具的價格和結構以及模架加工的復雜程度等選取模架。大水口模架因其充型快、壓力小、補縮能力強、適用于粘度高、流動性差的塑料和壓力損失少等特性，被模具制作者廣泛應用。結合實際情況，最終選擇本車門裝飾條塑膠產品模具為龍記大水口非標（4590）CI-A110-B140-C120模架，如圖13所示。

圖13 龍記大水口模架

3 結論

本文根據車門裝飾條塑膠產品材質特性和結構特點，利用UG軟件設計了一模兩穴的裝飾條塑膠產品模具結構，設計內容包括產品分型與排位分布、牛角進膠式澆注系統設計、直頂頂出機構設計、溫度調節冷卻水路系統設計以及排氣槽排氣系統設計等。生產實際證明，該車門裝飾條塑膠模具所生產的產品外觀無毛刺、氣紋、縮孔和塌角等問題，符合裝配要求，產品質量合格，可滿足企業穩定生產的要求。