汽車發(fā)動機(jī)艙蓋冷熱流道注塑模具設(shè)計(jì)探析

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摘要：針對汽車發(fā)動機(jī)艙蓋的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)和技術(shù)要求，采用斜頂桿抽芯機(jī)構(gòu)，解決了內(nèi)部結(jié)構(gòu)不規(guī)則，有倒扣、脫模困難等問題。該產(chǎn)品尺寸較大，注塑充填同樣存在困難，為保證產(chǎn)品充填質(zhì)量，節(jié)約材料，提高生產(chǎn)率，故采用多點(diǎn)冷熱流道相結(jié)合的澆注系統(tǒng)。

關(guān)鍵詞：發(fā)動機(jī)艙蓋；斜頂抽芯；充填；熱流道

1引言

汽車中的塑料件通常尺寸都比較大，結(jié)構(gòu)復(fù)雜，為了提高產(chǎn)品質(zhì)量以及節(jié)約成本，提高生產(chǎn)效率，在一些大型的汽車塑料件的模具設(shè)計(jì)中，越來越多的采用熱流道技術(shù)[1-3]。下面介紹一款某品牌的汽車發(fā)動機(jī)艙蓋的熱流道注塑模具設(shè)計(jì)。針對這種大型薄壁，且內(nèi)部又有倒扣的塑料件模具設(shè)計(jì)，供設(shè)計(jì)人員借鑒參考。

2塑料件結(jié)構(gòu)分析

汽車發(fā)動機(jī)艙蓋塑件外形尺寸為1395mmX490mmX75mm，平均壁厚2.5mm，表面粗糙度Ra0.8，產(chǎn)品表面不能有明顯的流痕以及頂白現(xiàn)象。塑件內(nèi)部結(jié)構(gòu)有2處倒扣，要求卡扣有足夠的強(qiáng)度；塑件具有一定的支撐作用，設(shè)計(jì)有大量的加強(qiáng)筋。塑件還有多處靠破面，容易形成熔接痕和困氣。機(jī)艙蓋要經(jīng)受-40℃～140℃左右的溫度，對材料的耐熱性、傳導(dǎo)性、對流性要求較高，故材料選為PA6+GF15，收縮率為1.0045。結(jié)構(gòu)如圖1所示。

3模具結(jié)構(gòu)分析

塑料模具的模具結(jié)構(gòu)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)結(jié)合產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，材質(zhì)以及使用性能和使用環(huán)境，還要充分考慮后期成型的結(jié)構(gòu)工藝性，確保模具結(jié)構(gòu)的最優(yōu)化[4]。具體分析如下：（1）根據(jù)塑料件尺寸規(guī)格，采用一模一腔。（2）充填區(qū)域較大，采用多點(diǎn)進(jìn)澆結(jié)構(gòu)。（3）預(yù)防短射，需提高充填速度，選用熱流道系統(tǒng)。（4）塑料件有大量的加強(qiáng)筋，要合理設(shè)計(jì)鑲拼件結(jié)構(gòu)。（5）塑料件有兩處倒扣，采用斜推抽芯結(jié)構(gòu)。

4模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及尺寸限制，模具采用一模一腔、多點(diǎn)熱流道注塑的設(shè)計(jì)形式。本著設(shè)計(jì)適用的原則，選用非標(biāo)模架，規(guī)格380mmX820mmX350mm，如圖2所示：

4.1成型零件設(shè)計(jì)

4.1.1分型面設(shè)計(jì)。機(jī)艙蓋為內(nèi)部結(jié)構(gòu)件，對分型線要求一般，該制件分型線取投影面的邊界線，制件周邊高低斷差較大，導(dǎo)致分型面存在局部插破面和靠破面，為簡化整個(gè)分型面，采用以低點(diǎn)為基準(zhǔn)，結(jié)合插破、靠破做為輔助，將分型面設(shè)計(jì)為平面[5]，如圖3所示。4.1.2斜頂抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。制件卡扣處采用斜頂抽芯機(jī)構(gòu)成型，卡扣尺寸處倒勾為2mm，寬為18mm，斜頂尺寸設(shè)計(jì)：長15mm，寬25mm，角度為5°，推出行程25mm，斜頂通過斜推桿支座安裝在推桿固定板上，如圖4所示。4.1.3成型零件材料選擇。模具需具備30萬件的產(chǎn)能，滿足使用要求，保證模具強(qiáng)度，動、定模成型零件采用整體式結(jié)構(gòu)，材料為618H預(yù)硬鋼。斜頂抽芯機(jī)構(gòu)材料為SKD61，HRC52。

4.2澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

為防止產(chǎn)品短射，采用MF填充分析及優(yōu)化來確定產(chǎn)品進(jìn)澆方式，結(jié)果下圖5所示：型腔充滿時(shí)間為2.33s，最大填充壓力為46.87Mpa，末端未出現(xiàn)填充不良，困氣區(qū)域較多，需要增加末端排氣設(shè)計(jì)。根據(jù)以上分析結(jié)構(gòu)，本次設(shè)計(jì)采用熱流道結(jié)合冷流道5點(diǎn)側(cè)澆口進(jìn)澆結(jié)構(gòu)，如圖6所示。主澆注系統(tǒng)采用熱流道結(jié)構(gòu)，有利于提高注塑壓力，加快注射速度，保證制件的充填質(zhì)量，進(jìn)入型腔前，結(jié)合一段冷流道，是為了降低制件周圍的溫度。熱澆口在模具中的溫度達(dá)150℃以上、產(chǎn)品較大、保壓過長會導(dǎo)致澆口周圍出現(xiàn)飛邊、銀絲等現(xiàn)象，產(chǎn)品冷卻時(shí)間加長，為有效避免以上現(xiàn)象，進(jìn)入型腔前開設(shè)冷流道及進(jìn)膠澆口，提高了產(chǎn)品填充質(zhì)量、縮短了冷卻時(shí)間[6-7]。

4.3冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)、材質(zhì)等特點(diǎn)，促進(jìn)型腔冷卻均勻，分別在動、定模板上設(shè)計(jì)14條直通式冷卻水路，如圖7所示：

4.4推出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

制件主要采用單節(jié)頂桿推出，分布在加強(qiáng)肋、加強(qiáng)柱、包緊力大的拐角處、充填末端等區(qū)域，共計(jì)108根，如圖8所示。4.5排氣設(shè)計(jì)結(jié)合MF分析出的困氣區(qū)域、在分型面加開排氣槽，排氣槽寬18-20mm深0.02mm，動、定模均為整體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，內(nèi)部采用推出桿解決困氣問題[8-9]，如圖9中圈出部分為排氣槽。

5模具工作過程

(1)合模：在注塑機(jī)的動力控制下，動模部分運(yùn)動，與定模閉合。(2)成型：塑料顆粒通過注塑機(jī)變成熔融液體，在一定壓力下進(jìn)入型腔進(jìn)行填充。(3)冷卻保壓：熔體充滿型腔后，經(jīng)過保壓，冷卻，完成制件成型。(4)開模：動定模在注塑機(jī)的控制下分開。(5)推出脫模：模具開模后，推板帶動推桿以及斜頂，將制件推出。

6結(jié)束語

設(shè)計(jì)完成后的模具，通過調(diào)試，投入正常生產(chǎn)。制件尺寸在允許公差范圍內(nèi)、無短射、飛邊、流痕等現(xiàn)象，產(chǎn)品質(zhì)量得到認(rèn)可。模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、運(yùn)行可靠，維修便捷，得以順利驗(yàn)收。塑件實(shí)物如圖10所示。

作者:林蒞蒞 單位:昆山登云科技職業(yè)學(xué)院