汽車發動機艙蓋冷熱流道注塑模具設計

林蒞蒞

摘 要：針對汽車發動機艙蓋的結構特點和技術要求，采用斜頂桿抽芯機構，解決了內部結構不規則，有倒扣、脫模困難等問題。該產品尺寸較大，注塑充填同樣存在困難，為保證產品充填質量，節約材料，提高生產率，故采用多點冷熱流道相結合的澆注系統。

關鍵詞：發動機艙蓋 斜頂抽芯 充填 熱流道

1 引言

汽車中的塑料件通常尺寸都比較大，結構復雜，為了提高產品質量以及節約成本，提高生產效率，在一些大型的汽車塑料件的模具設計中，越來越多的采用熱流道技術[1-3]。

下面介紹一款某品牌的汽車發動機艙蓋的熱流道注塑模具設計。針對這種大型薄壁，且內部又有倒扣的塑料件模具設計，供設計人員借鑒參考。

2 塑料件結構分析

汽車發動機艙蓋塑件外形尺寸為1395mmX490mmX75mm，平均壁厚2.5mm，表面粗糙度Ra0.8，產品表面不能有明顯的流痕以及頂白現象。塑件內部結構有2處倒扣，要求卡扣有足夠的強度;塑件具有一定的支撐作用，設計有大量的加強筋。塑件還有多處靠破面，容易形成熔接痕和困氣。機艙蓋要經受-40℃～140℃左右的溫度，對材料的耐熱性、傳導性、對流性要求較高，故材料選為PA6+GF15，收縮率為1.0045。結構如圖1所示。

3 模具結構分析

塑料模具的模具結構在設計時應結合產品的結構，材質以及使用性能和使用環境，還要充分考慮后期成型的結構工藝性，確保模具結構的最優化[4]。具體分析如下：

（1）根據塑料件尺寸規格，采用一模一腔。

（2）充填區域較大，采用多點進澆結構。

（3）預防短射，需提高充填速度，選用熱流道系統。

（4）塑料件有大量的加強筋，要合理設計鑲拼件結構。

（5）塑料件有兩處倒扣，采用斜推抽芯結構。

4 模具結構設計

根據產品結構及尺寸限制，模具采用一模一腔、多點熱流道注塑的設計形式。本著設計適用的原則，選用非標模架，規格380mmX820mmX350mm，如圖2所示：

4.1 成型零件設計

4.1.1 分型面設計

機艙蓋為內部結構件，對分型線要求一般，該制件分型線取投影面的邊界線，制件周邊高低斷差較大，導致分型面存在局部插破面和靠破面，為簡化整個分型面，采用以低點為基準，結合插破、靠破做為輔助，將分型面設計為平面[5]，如圖3所示。

4.1.2 斜頂抽芯機構設計

制件卡扣處采用斜頂抽芯機構成型，卡扣尺寸處倒勾為2mm，寬為18mm，斜頂尺寸設計：長15mm，寬25mm，角度為5°，推出行程25mm，斜頂通過斜推桿支座安裝在推桿固定板上，如圖4所示。

4.1.3 成型零件材料選擇

模具需具備30萬件的產能，滿足使用要求，保證模具強度，動、定模成型零件采用整體式結構，材料為618H預硬鋼。斜頂抽芯機構材料為SKD61，HRC52。

4.2 澆注系統設計

為防止產品短射，采用MF填充分析及優化來確定產品進澆方式，結果下圖5所示：

型腔充滿時間為2.33s，最大填充壓力為46.87Mpa，末端未出現填充不良，困氣區域較多，需要增加末端排氣設計。

根據以上分析結構，本次設計采用熱流道結合冷流道5點側澆口進澆結構，如圖6所示。

主澆注系統采用熱流道結構，有利于提高注塑壓力，加快注射速度，保證制件的充填質量，進入型腔前，結合一段冷流道，是為了降低制件周圍的溫度。熱澆口在模具中的溫度達150℃以上、產品較大、保壓過長會導致澆口周圍出現飛邊、銀絲等現象，產品冷卻時間加長，為有效避免以上現象，進入型腔前開設冷流道及進膠澆口，提高了產品填充質量、縮短了冷卻時間[6-7]。

4.3 冷卻系統設計

根據塑件的結構、材質等特點，促進型腔冷卻均勻，分別在動、定模板上設計14條直通式冷卻水路，如圖7所示：

4.4 推出系統設計

制件主要采用單節頂桿推出，分布在加強肋、加強柱、包緊力大的拐角處、充填末端等區域，共計108根，如圖8所示。

4.5 排氣設計

結合MF分析出的困氣區域、在分型面加開排氣槽，排氣槽寬18-20mm深0.02mm，動、定模均為整體結構設計，內部采用推出桿解決困氣問題[8-9]，如圖9中圈出部分為排氣槽。

5 模具工作過程

（1）合模：在注塑機的動力控制下，動模部分運動，與定模閉合。

（2）成型：塑料顆粒通過注塑機變成熔融液體，在一定壓力下進入型腔進行填充。

（3）冷卻保壓：熔體充滿型腔后，經過保壓，冷卻，完成制件成型。

（4）開模：動定模在注塑機的控制下分開。

（5）推出脫模：模具開模后，推板帶動推桿以及斜頂，將制件推出。

6 結束語

設計完成后的模具，通過調試，投入正常生產。制件尺寸在允許公差范圍內、無短射、飛邊、流痕等現象，產品質量得到認可。模具結構設計合理、運行可靠，維修便捷，得以順利驗收。塑件實物如圖10所示。

參考文獻：

[1]劉秀娟.汽車前門板骨架熱流道注塑模設計[J] .模具工業.2009.35（7）：44-49.

[2]張維合.汽車中央通道主體大型注塑模具設計[J].中國塑料.2017.31（5）：92-97.

[3]常輝，樊曉紅，林榮川.基于Moldflow端蓋澆口位置優化設計的研究[J].內燃機與配件，2019（5）：117-121.

[4]黃智.汽車保險杠注射模設計[J] .模具制造，2020，20（1）：60-63.

[5]王春艷，陳國亮.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2017.

[6]楊安，懂揚德，胡宏偉.法蘭蓋滑塊脫模機構及注塑模具設計.工程塑料應用，2017.45（10）：82-86.

[7]張維合.注塑模具設計經驗技巧與實例[M].北京：化學工業出版社，2015.117-153.

[8]閆竹輝，劉斌.汽車燈罩殼體注射模設計[J] .模具工業，2020（12）：64-78.

[9]屈華昌.塑料成型工藝與模具設計[M].北京：機械工業出版社，2008：150-158.