新能源汽車用管卡注射模設(shè)計(jì)＊

孟玉喜，陳曉軍，陳 智

（南通開放大學(xué)機(jī)電工程學(xué)院，江蘇南通 226006）

1 引言

在新能源汽車的各個(gè)核心技術(shù)中，線束的存在是必不可少的，線束保護(hù)和固定也是必要的工藝設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)之一。對(duì)于一些重要的電纜線或者比較多而細(xì)的、重要的電源線，往往采用波紋管進(jìn)行保護(hù)，使電線和電纜在車內(nèi)不會(huì)受到劃斷，割裂等機(jī)械損害，然后再利用波紋管管卡進(jìn)行固定。波紋管管卡常見的有直通式、彎曲拐角式、敞開式、配套快插式等幾種，線束工藝設(shè)計(jì)過程中，遇到一些角落布線或需彎曲走線的情況下，既能彎曲又可拐角的波紋管管卡的耐磨保護(hù)優(yōu)點(diǎn)顯得尤為突出。

2 成型工藝分析

圖1為某新能源汽車線束中使用的一款波紋管管卡，大批量生產(chǎn)需求。管卡由左右兩部分組成，左右外形結(jié)構(gòu)大致呈鏡像對(duì)稱關(guān)系，每個(gè)部分又呈90°L狀，左右對(duì)合之后可卡住90°彎曲排布的波紋管，再由管卡外側(cè)上對(duì)應(yīng)設(shè)置的固定鉤與固定槽進(jìn)行卡緊固定。左右兩部的中心距離53mm，中間通過13×1.5mm的細(xì)長(zhǎng)筋條連接形成為整體塑件，便于后續(xù)的波紋管裝配操作。塑件外輪廓尺寸66.3×26.85×11.9mm，內(nèi)部主要功能尺寸為卡波紋管的半圓筋寬8.9×0.8mm、外側(cè)固定鉤寬1.9mm和外側(cè)固定槽寬5mm 3個(gè)部分。塑件壁厚比較均勻，過渡處均設(shè)有工藝R角，材料為黑色PA66，PA66的收縮率在1.2%～1.8%，具有優(yōu)良的耐磨性、自潤(rùn)滑性,較高的機(jī)械強(qiáng)度，成型性能較好。

圖1 波紋管管卡

3 模具主要零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

3.1 分型面選擇與型腔排布

為了順利取出已成型的塑件及澆注系統(tǒng)凝料，必須使分型面將模具分成兩個(gè)或兩個(gè)以上可以分離的動(dòng)模和定模部分，設(shè)計(jì)分型面時(shí)，應(yīng)盡量選在塑件外形最大輪廓處，還必須使塑件在開模后留在動(dòng)模一側(cè)，即有頂出機(jī)構(gòu)的一側(cè)。遵循這些原則，設(shè)計(jì)時(shí)將分型面設(shè)在圖2a中的A-A處，而圖中右側(cè)標(biāo)記B處的階梯部分分型則通過局部鑲塊予以實(shí)現(xiàn)。

考慮到塑件需求量大，模具必須設(shè)計(jì)為多型腔結(jié)構(gòu)，因塑件外形類似矩形，故可面對(duì)面左右各二進(jìn)行排布，即1模4腔。對(duì)于多型腔模具，由于型腔的排布與澆注系統(tǒng)密切相關(guān)，排布應(yīng)使每個(gè)型腔都能通過澆注系統(tǒng)從總壓力中均等地分得所需的足夠注射壓力，以保證塑料熔體能同時(shí)均勻充滿每一個(gè)型腔，從而使各個(gè)型腔中的塑件內(nèi)在質(zhì)量均一穩(wěn)定。根據(jù)該塑件左右各半的特點(diǎn)，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)為平衡式雙澆口的形式，使左右達(dá)到同步均衡進(jìn)料的目的。型腔排布如圖2b所示。

圖2 分型面選擇與型腔排布

3.2 大鑲塊設(shè)計(jì)

模具采用大鑲塊結(jié)構(gòu)形式，可簡(jiǎn)化加工制造工藝，減少熱處理變形，節(jié)約貴重的模具鋼，也有利于后續(xù)模具的維修。模具大鑲塊包含定模大鑲塊和動(dòng)模大鑲塊兩種。

（1）定模大鑲塊設(shè)計(jì)。

定模大鑲塊的外形尺寸設(shè)計(jì)為190×115×35mm，四角中3個(gè)以R2.5mm過渡，一個(gè)倒為5×5mm的斜角，主要起模具裝配時(shí)的防錯(cuò)作用，每腔設(shè)有10個(gè)小型芯固定用孔，小型芯孔的背面設(shè)有3×0.5mm的固定掛臺(tái)讓位，中心位置為?12mm的澆口套過孔，塑件的整個(gè)成型型腔均設(shè)在其上，通過電火花成型加工獲得，流道設(shè)置在分型面上。根據(jù)塑件左右對(duì)稱特點(diǎn)，采用兩個(gè)澆口同時(shí)進(jìn)料，澆口為潛伏式，設(shè)在塑件左右兩部分側(cè)面不影響塑件外觀的較隱蔽部位，并與流道成40°的斜角，潛入分型面下面深約2.5mm，斜向進(jìn)入型腔，形成能切斷澆口的刀口，開模時(shí)，流道凝料由頂出機(jī)構(gòu)頂出，并與塑件自動(dòng)切斷，省掉了切除澆口的工序，分流道深1.5mm，澆口直徑?0.8mm。4個(gè)?6.5mm的孔為固定螺釘過孔，中心距離170×95mm，通過其利用螺釘與定模蓋板進(jìn)行連接固定。定模大鑲塊的設(shè)計(jì)如圖3所示。

圖3 定模大鑲塊

（2）動(dòng)模大鑲塊設(shè)計(jì)。

動(dòng)模大鑲塊的外形尺寸設(shè)計(jì)為190×115×30mm，四角的防錯(cuò)設(shè)計(jì)及與動(dòng)模墊板的固定連接方法同定模一致，因其主要成型部位均高出分模面，故在此基礎(chǔ)上再次設(shè)為鑲拼結(jié)構(gòu)，每腔設(shè)有一整體“凹字”形型孔，型孔平面尺寸72.8×31.38mm，塑件的內(nèi)部成型依靠對(duì)應(yīng)的“凹字”形型芯實(shí)現(xiàn)，型孔背部的型芯掛臺(tái)讓位槽為8×3×0.5mm，中心位置?8mm的通孔為拉料桿過孔，分流道深2mm，其上另設(shè)有6個(gè)中心距離為85×35mm對(duì)稱布置的?3mm小圓頂桿過孔，動(dòng)模大鑲塊的設(shè)計(jì)如圖4所示。

圖4 動(dòng)模大鑲塊

3.3 主要型芯設(shè)計(jì)

為了便于模具的加工制造，設(shè)計(jì)時(shí)，形狀復(fù)雜的型芯往往采用型芯鑲拼組合式結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)是將型芯單獨(dú)加工后，裝入大鑲塊，再鑲?cè)肽０逯校脡|板和螺釘緊固。設(shè)計(jì)時(shí)必須注意鑲拼結(jié)構(gòu)的合理，保證型芯的強(qiáng)度、防止變形、避免尖角和壁厚突變的防范。

（1）“凹字”形型芯設(shè)計(jì)。

“凹字”形型芯是動(dòng)模型芯的核心部分，由圖4可知，“凹字”形型孔平面尺寸72.8×31.38mm，凹字左右突出部分的寬為18mm，為便于制造及將來模具生產(chǎn)過程中的維修方便，設(shè)計(jì)時(shí)將其分為兩種3部分，即把整個(gè)凹字形型芯分為72.8×21.38×39.64mm（動(dòng)模凹字型芯Ⅰ）和10.0×18.0×39.77mm（動(dòng)模凹字型芯Ⅱ）兩種?！鞍甲帧毙涡托居?件型芯Ⅰ和2件型芯Ⅱ3部分組成。動(dòng)模凹字型芯Ⅰ上設(shè)有10個(gè)?2.5mm的頂桿孔，8只小芯型孔，背面有兩個(gè)M6mm螺紋盲孔，起緊固作用；動(dòng)模凹字型芯Ⅱ上設(shè)有2個(gè)?1.8mm的頂桿孔，背部固定用掛臺(tái)設(shè)為8.0×3.0×0.5mm，“凹字”形型芯設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 凹字形型芯設(shè)計(jì)

（2）強(qiáng)脫型芯設(shè)計(jì)。

由圖1和圖2a可知，塑件上有一內(nèi)R5.1mm、分模面下深2.9mm的優(yōu)弧部分尺寸，注射成型過程中頂出塑件時(shí)，塑件與該型芯的分離需強(qiáng)制獲得。強(qiáng)脫型芯外輪廓尺寸2.94×10.42×35.18mm，優(yōu)弧成型尺寸R5.18mm，最大直徑處尺寸即為10.36mm，最小尺寸8.59mm，由此可見，強(qiáng)脫尺寸為0.88mm[即（10.36-8.59）/2=0.88mm]。強(qiáng)脫型芯設(shè)計(jì)如圖6所示。

圖6 強(qiáng)脫型芯設(shè)計(jì)

4 模具結(jié)構(gòu)及其工作過程

模具結(jié)構(gòu)如圖7所示，模具工作過程：注塑機(jī)合模工作后，熔融塑料耐高溫PA66通過注塑機(jī)噴嘴進(jìn)入模具的澆口套15，并通過分流道和澆口進(jìn)入模具型腔，經(jīng)保溫保壓冷卻后，注塑機(jī)進(jìn)行開模動(dòng)作。定模板9與動(dòng)模板7在A-A處分型打開，塑件因收縮牢牢抱緊在動(dòng)模型芯上，而定模的抱緊力相對(duì)要小得多，澆注系統(tǒng)凝料因拉料桿20的作用，最終使得澆道凝料和塑件全部留在動(dòng)模，開模結(jié)束后，定模型芯16已完全與塑件分離，注塑機(jī)頂出系統(tǒng)開始工作，固定在小固定板28上的小圓頂桿2、17、26共同作用頂出塑件，拉料桿20頂出澆道料，塑件和澆道廢料同時(shí)被頂出，此時(shí)，動(dòng)模強(qiáng)脫型芯31在強(qiáng)制脫模的過程中，借用定模型芯16的離去而在塑件上留下的塑孔進(jìn)行讓位，順利完成頂出動(dòng)作，4只塑件自然落下，機(jī)械手隨即取走澆道廢料，模具一個(gè)工作回合結(jié)束。實(shí)際生產(chǎn)的塑件如圖8所示。

圖7 模具總裝配簡(jiǎn)圖

圖8 實(shí)際生產(chǎn)的塑件

5 結(jié)束語

本模具通過合理可行的分型面設(shè)計(jì)，采用平衡式雙澆口的進(jìn)料形式，解決了均衡進(jìn)料的塑件成型問題，有效的縮短了注塑周期，提高了塑件的質(zhì)量。同時(shí)為了簡(jiǎn)化模具的總體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，利用分型之后留得的塑孔，再采用強(qiáng)制脫模的思路方法，經(jīng)生產(chǎn)實(shí)踐證明是有效可行的，對(duì)類似模具的設(shè)計(jì)具有一定的借鑒作用。