汽車風槽注射模設計

農(nóng)應斌，封 旭

（1.百色職業(yè)學院，廣西 百色 533000；2.柳州城市職業(yè)學院，廣西 柳州 545036）

0 引 言

汽車內(nèi)飾件中，對于手經(jīng)常觸及的塑件，因磨損較大，一般主機廠都采用模內(nèi)裝飾技術（in-mould decovate,IMD）生產(chǎn)，以保證內(nèi)飾件光亮的狀態(tài)。IMD生產(chǎn)的過程包括2個部分：一是膜片的預成型；二是膜片預成型后的模內(nèi)注射成型。預成型中，一般采用油墨印刷方式將功能鍵等圖案印制于PC膜片上后，再通過預成型模將膜片制成一定形狀的殼件，然后使用沖裁模將膜片周邊余料切除，獲得最終的預成型膜片以備注射成型。預成型的膜片在注射時，先將膜片通過機械手或人工放置于模具型腔內(nèi)定位貼緊，注射模閉合，經(jīng)充填、保壓、冷卻后取件，獲得最終的IMD塑件。針對某汽車風槽的模內(nèi)注射成型，在獲得預成型膜片的基礎上，設計了該塑件成型所需的注射模，以供同類塑件模具設計參考。

1 預成型膜片分析

汽車風槽塑件的IMD預成型膜片如圖1所示，表面為仿金屬拉絲風格，厚度為0.2 mm，材料為PC。膜片預成型的難點在于膜片邊緣圓角的變形控制，邊緣圓角最小控制在R1.2 mm以上，過渡部位的圓角控制在R3 mm以上。

圖1 風槽IMD預成型膜片

膜片的IMD有2種方法，一種是把印刷好的薄膜（film）制作成循環(huán)滾筒卷狀帶，安裝在注塑機和注射模內(nèi)；另一種是將薄膜印刷好后經(jīng)過成型機（forming）成型，再經(jīng)過剪切后放置在注射模內(nèi)生產(chǎn)。該膜片選擇第2種方法成型，使用IMD高壓成型機。IMD高壓成型機上、下模有溫度顯示，能確保膜片成型穩(wěn)定，發(fā)熱系統(tǒng)耗材價格便宜且耐用；全機采用數(shù)控方式進行控制，控制指標包括液壓、工作部件位置信息、氣壓、熱壓機的成型周期等，生產(chǎn)中具有成型穩(wěn)定，成型塑件內(nèi)應力小，快速成型，高拉伸成型等優(yōu)點。IMD高壓成型機安裝了感應探頭，上、下模各4個，操作面安裝安全閥門，氣缸帶動鐵網(wǎng)，鐵網(wǎng)下面裝有軟膠以防沖擊，并配接近開關。

2 塑件成型分析

預成型膜片經(jīng)注射成型后的塑件如圖2所示，材料為改性合金ABS+PC，收縮率為0.53%～0.58%，塑件上設置有上、下2個窗口，最大外形尺寸為267 mm×159 mm×72 mm。塑件注射成型的難點有6個：①塑件正、反面上都存在較多的筋特征，易導致塑件成型后包緊力大而脫模困難，也給成型零件的加工帶來一定難度，需要使用鑲件分拆或電火花加工；②塑件中央的2個側面存在4個側孔，需在狹小的空間內(nèi)設計對向抽芯機構，且塑件前端存在2個倒扣，需要使用滑塊進行側抽芯脫模；③塑件中央兩側存在2個卡槽，卡槽包緊力大，也需要采取特殊的脫模機構；④塑件內(nèi)壁A區(qū)、B區(qū)的加強筋較多，包緊力大且成型困難，需要單獨采用鑲件設計；⑤塑件內(nèi)壁轉角C區(qū)、D區(qū)成型困難，也需要采用鑲件設計；⑥塑件內(nèi)壁前端處的2個卡腳成型困難，也需要使用鑲件成型。

圖2 塑件結構

3 型腔設計

型腔使用單分型面進行分型，分型設計如圖3所示。型腔直接在定模板中加工，即整體式型腔板，以保證型腔的強度[1-3]。澆口采用扁平扇形偏置澆口，開設于型腔板一側，截面尺寸為5 mm×1 mm。流道使用圓形截面的流道，為縮短流道長度，主澆道使用熱噴嘴[5,6]。為避免注射時膜片起皺，型腔邊緣排氣使用點式排氣后，集中使用排氣槽排氣。針對塑件正面筋位特征成型困難的問題，使用小鑲件成型。

圖3 分型設計

4 機構設計

針對塑件成型及脫模困難的問題，設置了相應的機構，如圖4所示。針對塑件中央2個側面的4個側孔，分別設置了斜推機構X1、X2進行脫模；針對塑件前端的2個倒扣，分別使用斜導柱驅動型滑塊機構S1、S2進行側抽芯脫模；針對塑件反面上窗口兩側多處筋位成型及脫模困難問題，使用了推桿推出型推塊機構D1～D6；針對塑件反面下窗口兩側區(qū)域筋位成型困難問題，設置了鑲件c、d、e、f進行分拆式成型，以降低成型難度[7-9]。針對塑件尾端C、D區(qū)，使用了鑲件a、b進行成型。

圖4 機構設計

使用10條水路對型腔板進行均衡冷卻，如圖5所示，防止塑件收縮不均而產(chǎn)生表面褶皺。其中水路W1～W5用于塑件表面的冷卻，水路W6～W9用于型芯的冷卻。

圖5 冷卻水路設計

5 模具結構

模具采用兩板模結構[7,8]，如圖6所示，1模1腔布局。澆注系統(tǒng)采用熱流道+普通流道的形式，直接在定模板2中加工整體式型腔，型芯則使用鑲件形式。型芯鑲件20周邊設置多塊按一定斜度放置的耐磨定位板3，以確保與型腔板的穩(wěn)定配合，冷卻水路的接入接出使用PT1/8標準接頭。推出機構零件分別為推桿18、斜推桿14、推塊10、拉料桿，其中斜推桿14上須設置耐磨桿套以防磨損。推出機構由2個側面設置的液壓缸19提供動力實現(xiàn)平衡推出。推桿固定板11與推板12由推板導柱16導向。為保證動模板4的使用壽命和強度，動模座板8上設置4個支撐柱15以增加動模板4底面的強度。推桿固定板11與推板12由復位桿17推回復位，并由兩端的2個行程開關9測定其準確復位信息，熱噴嘴22的加熱控制線由插線座21進行控制。定模板2與動模板4之間采用虎口定位，即在四角導柱周圍設置4個定位錐臺，以保證模具閉合時的復位閉合精度。模具每次打開與閉合時，須使用計數(shù)器6以確保模具注射次數(shù)的數(shù)據(jù)可靠。

圖6 模具結構

塑件材料為ABS+PC合金，模具成型零件的材料可使用合金鋼S136、NAK80、DC51。ABS+PC材料注射時會產(chǎn)生腐蝕性氣體，因此要求成型零件具有一定的耐腐蝕和耐磨損性能，材料表面需進行硬化處理，硬化處理后的上述鋼材可滿足模具的使用要求。定模板2與型芯鑲件20使用合金鋼S136，推塊與斜推桿采用8407。耐磨零件采用硬化DC51，可使模具使用壽命達到100萬沖次。

6 模具工作原理

（1）模具閉合。模具在打開狀態(tài)下，通過機械手將圖1所示的預成型膜片放置在定模板2內(nèi)的型腔，模具在注塑機滑塊的推動下閉合，等待注射。

（2）注射。注塑機向型腔內(nèi)注入熔融塑料，經(jīng)充填、保壓、冷卻完成后開模。

（3）開模。注射完畢，模具在PL處打開，同時滑塊機構完成側抽芯動作。

（4）脫模。模具打開完畢，液壓缸19驅動推桿固定板11、推板12動作，通過4種推出零件將塑件及流道凝料完全推出。

（5）復位。復位前液壓缸19動作，帶動推桿固定板11、推板12先復位，然后由注塑機滑塊推動模具動模與定模閉合。

7 結束語

結合塑件模內(nèi)注射成型需要，設計了1副1模1腔兩板注射模。模內(nèi)注射時，使用機械手將預成型膜片放入型腔，澆注系統(tǒng)采用熱流道+普通流道的形式，排氣采用點式排氣，使用10條水路增強冷卻，確保了型腔冷卻的均衡性，最后通過4種推出零件實現(xiàn)塑件脫模。通過設置多個小鑲件降低塑件成型難度，使用液壓缸頂出+行程開關限位、模板四角增設定位虎口、采用計數(shù)器與精定位塊等結構，確保了模具工作的可靠性及使用壽命，為同類塑件的模具設計提供了借鑒。