汽車升級版水箱注射模設計

蘇金玲，陳慶福，于正云

（群達模具（深圳）有限公司，廣東深圳 518116）

1 塑件問題介紹

汽車升級版水箱如圖1所示，該塑件為汽車發動機部分的水箱，外觀結構奇特，是一款功能型塑件，材料為PP，收縮率1.8%，對塑件尺寸要求嚴格，為此，對本模具的設計、制造及注射成型質量都提出了更高的要求。

圖1 水箱外觀圖

首先，通過分析塑件結構，該塑件有5個出模問題（見圖2、圖3），通過以下分析解決出模問題。

圖2 水箱出模分析Ⅰ

圖3 水箱出模分析Ⅱ

2 水箱5個出模問題

水箱塑件5 個出模問題都須通過相關機構來解決，且該塑件較大（其外形尺寸見圖4）。開模要求一模一腔，所以，模具結構須設計緊湊。鑒于該塑件一些自身的特點，設計模具時必須解決以下幾個問題：

圖4 水箱外形

（1）采用普通進膠還是熱流道。

（2）5個出模問題。

（3）頂出平衡且機械手自動取塑件。

（4）冷卻均勻。

（5）滑塊，斜頂的強度保證。

（6）操作方便、安全、穩定。

考慮到塑件的材料與模具的結構要求，塑件表面出模結構較多，從而加厚了塑件外表面到射嘴間的距離，冷流道過長影響塑件的成型效率，故采用了點式熱嘴，一點從塑件表面直接進膠，如圖5所示。

圖5 塑件進膠示意

塑件的進膠有效地解決了，下面來一一解決5 個出模問題。

（1）外螺紋管嘴周圈倒扣+內孔（難點），此特征按常規A、B、C、D 方向無法出模。D 方向出模D 方向倒扣面阻擋；B方向出模B方向倒扣邊緣阻擋（見圖6）。

圖6 塑件出模分析

鑒于這種情況，經過多方面地考慮及推敲，最終決定用以下機構出模，步驟如圖7所示。

圖7 出模結構分析

a.利用注塑機開模動力由斜楔1帶動滑塊A完成抽芯，斜楔2同時打開。

b.油缸1 帶動滑塊C 完成內孔抽芯，用注塑機開模動作將滑塊A完成抽芯。

c.油缸2 帶動滑塊D 抽芯預留出空間給斜楔3 在塑件頂出的過程中將滑塊B 帶動出完倒扣使塑件順利出模。

d.滑塊B 和滑塊D 既單獨運動又合二為一，最終完美合體順利出模。

（2）柱位管嘴周圈倒扣+內孔：出模方向分為A、B、C、D（見圖8、圖9、圖10所示）,如果按照簡單的思維同樣無法出模，終究通過眾多的方案優化組合，得出以下方案：

圖8 塑件出模分析

圖9 出模結構分析

圖10 出模結構分析

a.滑塊A 和B2（B2 向后運動是帶動滑塊C 往箭頭方向運動，脫出倒扣）在開合模的機械作用力下完成抽芯動作。

b.開模動作完成后，油缸3帶動滑塊B1完成抽芯。

c.滑塊A、B1、B2、C 布局緊湊、親密有間、相輔相成，使普通的結構得以完美的結合，實現了空間轉換，漂亮地完成了看起來無法實現的可能。

終上所述，思考得最多的地方：在有限的空間有4個不同方向抽芯，用普通的滑塊根本不能將問題解決，但又須用滑塊來抽芯，所以須在滑塊上突破，實現技術創新。

（3）卡扣位+Z軸垂直孔位（交叉沖突，無法出模）（見圖11）。

圖11 塑件分析

靈活利用空間轉換概念，整體結構如圖12所示。

圖12 出模結構分析

在滑塊C 機械運動下帶動滑塊B 完成垂直抽芯，再由油缸4 帶動滑塊A、B、C 一起完成整體抽芯（見圖12）。

（4）動模側斜柱位出模結構（見圖13）。

圖13 出模結構分析

此處由于空間限制，無法采用斜頂出模，故選用了油缸超長距離斜抽滑塊轉換成水平滑塊。

（5）動模側多處圓孔出模。

動模此類圓孔普遍都受到了空間的限制，故采用了斜頂出模，為避免干涉和擁擠在斜頂的設計上又進行了高低錯位的多層次布局（見圖14）。

圖14 斜頂布局

3 頂出系統

頂出系統：斜頂+直頂+頂桿，為一次出模順利作了技術創新—研究出一種快速頂機構（微型翹翹板），如圖15、圖16、圖17所示。

圖15 斜頂+直頂+頂桿布局

圖16 快速頂機構（微型翹翹板）

圖17 快速頂機構

快速頂翹翹板工作過程：當頂桿A和所有的斜頂、直頂、頂桿一起走到80mm后，它就停下來在反作用力的作用下將頂桿B快速地往前推，給證在正常頂出的塑件一個加速度，使塑件迅速脫開斜頂，且整個塑件共有4處快速頂，塑件安全平衡地迅速脫開斜頂。

4 冷卻系統

為達到客戶的注射成型周期100s，對于這種塑件平均壁厚4mm的塑件來說確實不是件容易的事，除了結構合理外還得非常注重運水的冷卻和材料的運用。

此模具在冷卻設計上盡可能地使每個零件都均勻布置冷卻，尤其是滑塊，如圖18、圖19、圖20、圖21、圖22所示。

圖18 局部滑塊冷卻

圖19 局部滑塊冷卻水

圖20 定模型腔冷卻水圖

圖21 動模型芯冷卻水圖

圖22 動模鈹銅鑲件圖

冷卻水設計好后，為了得到更好地散熱較果，對于動模幾個拼鑲大鑲件，還是采用了一種散熱效果更好的材料：moldmax 40，該材料對模具的使用壽命也有了足夠保證。

5 結束語

通過以上問題的分析，考慮到模具的使用壽命、成本、加工性能等，模具鋼材的特性及塑件的要求綜合評估：定模、動模和滑塊采用進口1.2344，動模鑲件采moldmax 40。

在各工序人員的共同努力下，順利地將合格的塑件與模具交給了客戶，客戶非常滿意，評價很高。該模具通過后期大批量正常生產的考驗，證明此模具的結構設計合理可行。