汽車內通風道注塑模吹氣脫模機構設計及優化

摘要：目前對中空波紋型側壁結構的注塑成形研究主要集中在模具設計、材料選擇和注塑機控制等方面，雖然取得了較大的進展，但仍存在氣泡、變形、成形不良等問題。基于此，提出了一種分步脫模方法，通過中間脫模過程中的吹氣膨脹來瞬時完成脫模，避免了側壁波紋管結構的撕裂風險，提高了制品的生產效率和制造可靠性。

關鍵詞：汽車內通風道；中空結構；波紋型側壁；分步脫模方法

中圖分類號：U462 收稿日期：2024-02-10

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.022

1 前言

在汽車內通風道的制造中，空波紋型側壁結構的注塑成形問題受到重視。由于側壁的特殊結構，傳統脫模方法無法適用，強行脫模可能導致側壁撕裂和產品報廢。中空結構制品在包裝、容器、管道等領域非常重要，而注塑技術作為主要的制造方法，其工藝穩定性和優化對產品性能有重大影響。因此針對市場對產品質量和生產效率的日益提高的要求，對中空結構制品的注塑工藝進行研究和優化變得非常重要。

如圖1所示，目前有一款汽車內通風道為中空結構［1-3］，側壁呈波紋型，由軟性塑料注塑成形。在成形后由于側壁的波紋結構，無法采用常規的脫模［4-6］，強行脫模的話，會造成側壁撕裂而使產品報廢。本文以此通風道為對象進行研究。

2 中空結構制品注塑工藝分析

中空結構制品在包裝、容器、管道等領域占據重要地位，而注塑技術作為一種主流的制造方法，其工藝的穩定性和優化對產品性能產生深遠影響。隨著市場對產品質量和生產效率要求的不斷提高，對中空結構制品注塑工藝的研究與優化顯得尤為迫切。目前，中空結構制品注塑工藝的研究主要集中在模具設計、材料選擇、注塑機控制等方面。各項研究成果在提高產品質量、降低生產成本等方面取得了一定的進展，然而仍然存在一些挑戰，如氣泡、變形、成形不良等缺陷的難以完全避免，生產效率有待提高，對環保和可持續性的需求也日益增加。

3 模具結構及工作過程

模具結構示意圖及其工作過程如圖2所示。該模具脫模結構安裝過程如下：

a.在設備構造中，滑塊1（1）、滑塊2（2）、滑塊3（3）以及滑塊4（4）被設計為相互對應。具體而言，滑塊1（1）與滑塊2（2）成對布置，而滑塊3（3）與滑塊4（4）同樣對立配置。在滑塊1（1）中，裝有兩個相互垂直嚙合的斜齒條，分別為斜齒條1（5）和斜齒條2（6）。斜齒條1（5）緊固在滑塊1（1）上，而斜齒條2（6）則與定模結合，并配備有上部滑軌（6.1）。接著，滑塊2（2）連接著斜齒條3（7）和斜齒條4（8），它們也是以垂直方式嚙合。其中，斜齒條3（7）固定于滑塊2（2），而斜齒條4（8）則與動模固定。此外，滑塊3（3）裝配了斜齒條5（9）和斜齒條6（10），這兩者同樣垂直嚙合。斜齒條5（9）安裝在滑塊3（3）上，而斜齒條6（10）與定模連接。滑塊4（4）裝有斜齒條7（11）和斜齒條8（12），它們之間實現了垂直的嚙合關系。斜齒條7（11）穩固在滑塊4（4）上，并與定模形成固定連接。當這些滑塊相互靠攏并合模時，它們一起構成了成形通風管道（101）的外部結構。滑塊1（1）的內側配備了內軸芯（20），專用于塑造通風管道（101）的內壁。從整體構造來看，滑塊1（1）、滑塊2（2）、滑塊3（3）和滑塊4（4）的內部空間以及內軸芯（20）的外表面共同組成了成形通風道（101）的型腔。此外，滑塊1（1）上設置了進氣孔（21），而內軸芯（20）則裝有氣道（20.1）。這個氣道（20.1）的進氣端與進氣孔（21）相連，而其出氣端穿過內軸芯（20）中部的側壁。這種設計有效地促進了通風道的形成，并優化了通風效果。

b.在第一和第二夾緊塊閉合時，它們共同固定位于滑塊2一端兩側的通風道。

c.作為氣道（20.1）組成部分的內軸芯（20）配備了用于通氣的縫隙。

d.在第三（3）和第四（4）滑塊的內部空間的壁面上，均配備了形成連接管（101）所需的凹槽（19）。

模具工作過程如下：

當模具處于閉合狀態時，動模和定模形成密閉結合，通過滑塊1、滑塊2、滑塊3、滑塊4及內軸（20）構成的型腔內，創造出通風道（101）。開模過程遵循以下步驟：首先，定模上移D1距離，觸發斜齒條2、斜齒條6和斜齒條7的上移。此時，斜齒條2上的導軌（6.1）與斜齒條1產生滑動連接，保持斜齒條1固定不動。同時，斜齒條6驅動斜齒條5外移，進而使滑塊3外側滑動。斜齒條7和斜齒條8外移，從通風道（101）的外壁分離，同時推動滑塊4向外移動。在此階段，通風道（101）的一端在滑塊1內側固定和密封，另一端在滑塊2內側固定和密封。接下來，隨著定模進一步打開，斜齒條2與斜齒條1嚙合。斜齒條2引導斜齒條1外移，并推動滑塊1向外側滑動。當滑塊1開始滑動時，注塑機通過進氣孔（21）進氣，并通過氣道（20.1）從內軸芯（20）的中部側壁排氣，使通風道（101）膨脹，實現滑塊1的脫模。最后，隨著動模的進一步打開，斜齒條4上移，驅動斜齒條3外移，并推動滑塊2外移，完成通風道（101）的脫模。此步驟完成后，通風道（101）完全脫離模具，為下一輪模具成形做準備。

4 模具設計要點

a.當第一、第二、第三和第四滑塊互相靠攏并合模，它們共同構成了通風道101的外側結構。內部，滑塊11裝有內軸芯20，專門用于塑造通風道10的內部結構。從整體角度來看，滑塊1、滑塊2、滑塊3和滑塊4的內部空間，連同內軸芯20的外表面，共同組成了通風道101的成型空間。

b.在滑塊1上配備了進氣口21，而內軸芯20則裝有氣道20.1。這個氣道20.1的一端與進氣口21相連，而另一端則穿過內軸芯20的中間側壁。

c.在第一夾緊塊13中，安裝了兩個斜齒條，以垂直方式互相嚙合。斜齒條15被固定在第一夾緊塊13上，而斜齒條16則與動模連接。

d.第二夾緊塊14中，安裝了斜齒條17和斜齒條18，這兩者也是垂直嚙合。斜齒條17固定在第二夾緊塊14上，而斜齒條18則與動模相接。此外，內軸芯20配備了通氣縫，作為氣道20.1的組成部分。

e.滑塊3和滑塊4的內部壁面均設計有凹槽19，專門用于成型連接管101。

5 模流仿真分析

圖3所示為制品體積收縮率，圖4所示為制品體積收縮率。通過圖3、圖4能夠發現，該制品結構經過修改調整之后脫模收縮率為5.25%，產品各部分體積收縮均勻且滿足要求，通過比較在不同方向的變形量能夠發現制品在各個方向收縮均勻。此結果驗證了汽車內通風道注塑模具結構設計合理。

6 結語

本設計解決的技術問題提供了一種分步脫模方法，在中間脫模過程中進行吹氣膨脹從而瞬時完成脫模，且結構簡單、可靠性，能避免側壁波紋管結構被撕裂的風險，大大改善了制品在脫模過程中的制造風險，同時提高了生產效率。

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作者簡介：

王一棟，男，1992年生，工程師，研究方向為模具設計及其新技術。