汽車擋泥板注射模設計

陳義龍

（群達模具（深圳）有限公司，廣東深圳 518116）

1 引言

隨著高分子塑膠材料的廣泛應用，越來越多的汽車零部件都已經使用了高分子材料的成型工藝。在高分子材料成型工藝中，注射成型是最廣泛的成型工藝之一，主要是因為高分子注射成型工藝不僅能得到穩定形狀和尺寸的塑件，而且成型周期短，同時它也能成型一定復雜結構的特征，且塑件能滿足使用要求，故而高分子注射成型得到廣泛應用。注射成型的重要工具之一是注射模，在汽車零部件注射成型模的設計上，不同塑件的模具設計存在較大的差別，主要是不同塑件的表面要求，尺寸要求以及塑件自身的特征和形狀等因素產生的。而在汽車擋泥板類塑件的注射模設計過程中，就有非常特別的特點，而這些特點主要是擋泥板塑件自身結構產生的，同樣也是在模具的長期設計和注射成型過程中總結出來的經驗。

2 塑件特點

圖1所示為一款汽車擋泥板塑件圖，1 模1 腔，材料為：PP+EPDM，塑件整體尺寸較大：873.0×600.0×480.9mm，模具尺寸屬于中大型模具。同時，通過圖1b可以看出塑件右側圓弧位置的高低差較大，注射模進膠設計時具有一定的難度，因為如果從側邊進膠，那么中間會產生填充滯流現象，導致填充不平衡；如果按照常規的熱流道針閥直接表面進膠設計，那么件右側位置會有尖鋼。因此，這個擋泥板塑件自身結構的特殊特征，需要對模具的熱流道進膠系統，冷卻系統等進行設計創新，以滿足模具的成型工藝要求以及滿足客戶對模具和塑件的質量等要求。

3 澆注系統

根據圖1 所示塑件分析，塑件圓弧位置在出模方向上的高低落差較大，如果設計豎直熱流道系統，那么圖2a 所示的G2、G3、G4、G5膠口位置將會產生尖鋼，同時也必須在膠口位置設計一個平位，這樣就改變了塑件的形狀和結構。因此經過設計前期的綜合分析和討論后，決定設計垂直于塑件弧面的轉向針閥熱嘴，如圖2所示。由于G1 和G6 的圓弧曲面較小，因此這兩個位置可以設計豎直針閥熱嘴，但是G2、G3、G4、G5 位置的弧度較大，因此設計垂直于弧面的轉向針閥熱嘴，轉向針閥熱嘴的設計不僅避免了模具產生尖鋼問題，同時也不需要對膠口位置進行塑件修改。

圖1 塑件圖

圖2 針閥熱流道系統

針閥熱嘴直接表面進膠，即可以保證塑件在填充過程中實現填充平衡，也能縮短流長，有利于注射成型工藝調整。但是針閥熱流道系統的轉向結構給加工制造帶來較大難度，不僅增加了熱流道板的厚度，也增加了熱流道設計的難度和費用。同時模具鉗工在熱流道系統的裝配上，也面臨較大挑戰。為了滿足模具生產和客戶對塑件品質的要求，因此汽車擋泥板類模具在針閥熱流道系統設計方面是比較獨特的。

4 成型系統

在汽車擋泥板類塑件的分型面設計時，也要區別于普通的模具設計，如圖3 所示為塑件分型面設計效果圖，由于塑件尺寸加大，材料為PP+EPDM，客戶要求鋼料為1.2738H。為避免注射成型過程中產生毛邊，分型面沒有沿著塑件邊緣直接拉伸出來，而是沿著塑件邊緣的斜度延伸，如圖3所示。并且動、定模采用1.2738H鋼，因為這樣不僅能滿足客戶對模具的生產要求，同時也使得動、定模板的長寬和厚度尺寸最小，有利于節約模具的制造成本。

圖3 塑件分型面設計

5 頂出系統

模具頂出系統的設計是保證模具注射成型完成后，塑件能順利脫離模具，達到不拉傷、不頂白、不頂高、不頂破等要求。在汽車擋泥板頂出設計過程中，因為擋泥板較大的圓弧特征，所以，塑件的頂出設計不僅需要考慮頂出平衡的問題，同時也要考慮到頂桿因受力不平衡導致在圓弧面打滑的問題。

圖4a為塑件頂桿和斜頂頂出的排位，由于塑件尺寸較大，頂桿的直徑設計為φ16.0mm，在塑件頂出設計時，頂桿的數量不一定多，但是必須保證頂出時受力平衡且均勻，否則會因為頂出的不平衡導致塑件頂白或者頂破塑件，甚至塑件卡在模具里不能順利脫模具。從圖4a 的頂桿排布分析，頂桿排布設計基本平衡，且直徑為φ16.0mm頂桿能較好地滿足大件塑件的頂出要求。但是，有較多的頂桿設計在塑件的圓弧面位置，在圓弧面位置的頂桿在頂出時，很容易變成單點受力，而導致頂出打滑，頂出打滑就會導致塑件頂出不受力和頂出不平衡，因此，在圓弧面位置的頂桿需要設計圍骨，如圖4b 所示，頂桿在膠位面設計1.0×1.0mm 的加膠，當頂桿頂出時，加膠的圍骨可以穩穩鎖住頂桿，有效地控制頂桿不打滑，保證頂出過程中，頂桿順利地將塑件頂出。

圖4 頂出系統設計

6 冷卻系統

冷卻系統的設計是注射模中必不可少的一部分，它在模具注射成型過程中起到充分冷卻模具的作用，影響注射成型周期，表面質量和塑件變形的重要因素。原則上，注射模的冷卻水路設計應該是越多越好，但是也要保證模具的強度和冷卻平衡。

圖5所示為擋泥板塑件定模和動模的冷卻系統設計，由于定模沒有頂出機構的干涉，因此定模冷卻水路設計可以隨著塑件圓弧形狀設計，而動模的冷卻水路需要避開頂桿的位置，因此動模冷卻水路根據塑件形狀和實際的頂桿排布而設計，中間較深的位置設計了水井，整體上運水的設計根據擋泥板的圓弧形狀進行設計，使模具在注塑冷卻過程中能達到充分冷卻模具的效果，從而擴大塑件的注射成型窗口。

圖5 模具冷卻系統設計

7 模具排氣系統

模具的排氣系統主要是為了解決塑件困氣的問題，在注射成型過程中，隨著熔膠不斷充滿型腔，型腔中的氣體會往填充末端聚集，如果氣體不能及時有效地排出，那么在填充末端就會產生困氣缺膠，甚至是燒焦。因此，排氣設計在注射模中的作用非常重要，如圖6 所示，淺色面為排氣設計位置，排氣槽的深度根據材料的不同而不同，由于此擋泥板的材料為：PP+EPDM，此材料的流動性好，材料的溢邊值小，因此分型面的排氣槽深度設計為0.02mm，寬度5.0mm，塑件周圈設計排氣，保證塑件在填充的各個階段都可以進行排氣，達到完全解決困氣問題，同時也可以優化塑件表面熔接線的深淺程度。

圖6 排氣系統

8 模具整體設計效果

模具各個模塊的設計完成，得到圖7 模具整體設計效果圖和圖8模具裝配結構圖，模具的導向和頂出設計與普通模具設計不同。由于模具整體的高度較高，且長寬尺寸較大，模具設計采用了導向塊導向，頂出采用4個油缸頂出。導向塊的導向更加穩定，能有效地防止模具在合模時因為模具太高太重導致的模具變形。模具的油缸頂出系統則可以使塑件在頂出過程中更加平穩。

圖7 擋泥板模具整體設計效果圖

圖8 模具2D裝配結構圖

擋泥板塑件的自身結構與普通塑件相比更加復雜，這些問題都給模具設計和模具注射成型帶來挑戰，面對這些問題，要不斷完善模具設計，進行大膽的創新，不管是在針閥熱流道系統還是在塑件分型面，冷卻系統和定頂出系統的設計方面，都要滿足模具的注射成型生產，也要滿足客戶的要求。

9 結束語

因為汽車擋泥板自身的特殊結構，導致該模具設計與普通的模具設計有所差別，其中最明顯的差別是針閥熱流道的設計，雖然最終的設計方案增加了模具的設計和加工難度。但是，保證了模具注射成型工藝窗口的最大化，也保證了模具在生產過程中的質量。隨著汽車工業的不斷發展和更新換代，擋泥板的結構也隨著汽車的換代而不斷更新產品自身的結構。因此，作為一名注射模設計工程師，應當不斷總結并積累設計經驗，以滿足產品不斷更新變化的要求，同時也為中國模具制造業發展，弘揚新時代工匠精神貢獻自己的一份力量。