汽车风箱左盖注塑模设计

2014-09-11张维合

中国塑料 2014年4期

张维合

（广东科技学院，广东东莞523083）

0 前言

汽车塑料配件注塑模具和其他注塑模具相比没有本质的区别，但和其他塑件相比，汽车塑料配件要求环保、品质好、尺寸精度高、寿命长。因此，汽车塑料配件注塑模具要求强度刚度更好，尺寸精度更高，寿命更长，而且动作要求稳定、安全、可靠。汽车配件注塑模具从设计到制造，除了必须有一支优秀的工程技术人员队伍，还要求有精良的加工设备，先进合理的加工工艺，干净整洁的工厂环境，以及严格规范的管理制度[1]。当然，好的模具首先要有好的模具结构设计，本文所述宝马汽车风箱左盖注塑模是一副典型的大型高效、高精度和长寿命的汽车塑料配件注塑模具。

1 塑件分析

本塑件是宝马汽车的塑料风箱左盖，详细结构见图1。材料：聚酰胺6（PA6）＋聚酰胺66（PA66）＋玻璃纤维（GF）30%，收缩率：0.35%。塑件有以下特点：

（1）塑件投影面积大：塑件最大尺寸198 mm×194 mm×82 mm，属于中偏大型塑件，塑件外观品质和尺寸精度都要求很高，模具浇注系统设计是重点之一；

（2）塑件壁厚尺寸大：最大壁厚4.00 mm，最小壁厚1.80 mm，加上塑件批量较大，所以模具的冷却系统设计也是模具设计的重点之一；

（3）塑件结构复杂，侧向抽芯数量多，抽芯方向多，其中横向侧向抽芯有6个（S1～S6），斜向侧抽芯有7个（S7～S13），共有13处侧向抽芯，且侧向抽芯机构S1、S2和侧向抽芯机构S5、S6还相互干涉。侧向抽芯机构是本模具最复杂的核心结构，是模具设计的最大难点。

2 模具结构设计

由于塑件尺寸较大，模具采用单型腔，根据塑件的结构特点，模架采用非标模架，外形尺寸650 mm×650 mm×758 mm。模具总质量为1900 kg，其中定模为1100 kg，动模为800 kg。模具定模侧有2个斜向抽芯，这2个斜向抽芯必须在动、定模打开之前完成抽芯，因此定模侧需增加一个开模面。这种模架就是没有流道推板的简化型三板模结构，俗称两板半模架[1]。模具详细结构见图2。

图1 汽车塑料风箱左盖零件图Fig.1 Part diagram of cars′airtank-left

2.1 浇注系统设计

塑件属于中偏大型，加上成型品质要求高，批量大，模具采用了热流道浇注系统。热流道浇注系统由一级热射嘴55、热流道板54和二级热射嘴53组成。

2.2 侧向抽芯机构设计

本模具最复杂的结构当属侧向抽芯机构，共有13处之多，这也是这副模具结构的最大亮点。其中横向抽芯机构S1采用“斜导柱＋滑块”的常规结构，由斜导柱32、斜导柱固定块31（两块，卡住斜导柱）、滑块28、侧抽芯限位装置27、楔紧块30和耐磨块29组成。横向抽芯机构S2采用了“弯销＋滑块”的结构，主要由弯销6、弯销固定块8、滑块10、楔紧块5、滑块限位装置9和侧抽芯11组成。横向抽芯机构S3则采用斜顶结构，由斜顶41、斜顶导向块40和斜顶底座42组成。横向抽芯机构S4也采用“斜导柱＋滑块”常规结构，主要由斜导柱52、斜导柱固定块51、滑块49、滑块限位装置48和耐磨块47、50组成。横向抽芯机构S5和S6都采用“弯销＋滑块”结构，分别由弯销57、小滑块58、T形导向块7和弯销60、滑块59、导向块26、限位装置25组成。滑块58和滑块59都分别在滑块10和滑块28内滑动，俗称“大滑块内跑小滑块”[2]。以上侧向抽芯机构详见图2。

斜向抽芯机构S7、S8和S9见图3的C-C′（局部旋转）剖视图，主要由斜导柱64、斜导柱固定块65、底座66、斜向抽芯63、斜滑块68、斜滑块座限位装置67和斜滑块座62组成。分型面Ⅰ打开时斜导柱64拨动斜滑块座62，斜滑块座62一边带动斜向抽芯63作斜向抽芯，一边带动二个斜滑块67、68侧向脱离倒扣。斜滑块座62的移动距离由侧面限位装置控制。

斜向抽芯机构S10、S11和S12和斜向抽芯机构S7、S8和S9结构大致相同，见图3的D-D′（局部旋转）剖视图，主要由斜导柱71、斜导柱固定块70、底座69、斜向抽芯73、斜滑块74和斜滑块座72组成。分型面1打开时，斜导柱71拨动斜滑块座72，斜滑块座72一边带斜向抽芯73作斜向抽芯，一边带动二个斜滑块74作侧向移动脱离塑件倒扣。斜滑块座72的限位装置与斜滑块座62相同，图中未标明。

图2 汽车风箱左盖模具结构图Fig.2 Mold diagram of cars′airtank-left

斜向抽芯机构S13见图3中的H-H′（局部旋转）剖视图，主要由斜向抽芯78、斜向抽芯镶件75、滑块77，滑块限位装置76、滑块楔紧块79、斜导柱82和斜导柱固定块81组成。分型面1打开时，楔紧块79离开滑块77，同时斜导柱82拨动滑块77横向移动，滑块77通过斜向导槽拉动斜向抽芯固定座78抽芯，抽芯距离最终由滑块77的限位装置76控制。

2.3 定距分型机构设计

为了完成定模斜向抽芯，在模具的定模部分增加了一个开模面Ⅰ，这样模具就有2个分型面。而且为了保证塑件开模后留在动模型芯上，定模侧的分型面必须先打开，首先完成定模斜向抽芯，开模顺序见图4。为此模具设计了定距分型机构。本模具的定距分型机构由外置式扣基和内置限位杆88组成，外置式扣基包括由长拉钩87、短拉钩83、活动块86、活动块座84和弹簧85等零件，详见图4。

图3 模具的7个斜向抽芯机构Fig.3 Diagram of the tilt direction core pulling

图4 模具定距分型机构Fig.4 Diagram of the open distance control mechanism

2.4 冷却系统设计

模具属于大型模具，塑件品质要求高，壁厚尺寸较大，生产批量也较大，模具冷却系统设计是重点。本模具主要采用直通式冷却水管和“冷却水胆＋隔片”联合冷却的冷却系统。本模具冷却系统特点是冷却水路数量多，冷却充分，所有的侧向抽芯机构（包括抽芯和斜顶）都设置了冷却水道。其中动、定模板的冷却水路布置见图5，侧向抽芯机构的冷却水路见图2、图3和图5。

2.5 脱模机构设计

由于侧向抽芯机构的作用，塑件开模后留在动模型芯上。又由于塑件内侧结构较简单，所以对动模型芯的包紧力并不大，模具只设计了5根推杆43。这里要说明的是，斜顶41虽然是侧向抽芯机构，但在抽芯的过程中还起了推出塑件的作用，所以也可以看做是脱模零件[4]。

2.6 导向定位机构设计

对于大型模具，要保证其精度和长寿命，必须设计可靠的导向定位机构。本模具的导向定位机构由动、定模的导柱35、导套36、37，推杆固定板导柱45、导套44，以及动定模板之间的锥面定位块61组成。另外，侧向抽芯机构的所有活动零件都有可靠的导向槽和限位装置。

3 模具工作过程

（1）塑料熔体经热流道浇注系统的一级热射嘴55、热流道板54和二级热射嘴53进入模具型腔，熔体填满型腔后经保压、冷却、固化至足够刚性后，注塑机拉动动模底板17打开模具；

（2）在外置式定距分型机构的作用下，模具先从分型面Ⅰ处打开，开模距离105 mm，由限位小拉杆88控制，在这一过程中，斜向抽芯机构S7、S8、S9、S10、S11、S12和S13分别在斜导柱64、71和82的拨动下完成抽芯；

图5 动、定模冷却系统简图Fig.5 Diagram of mold cooling system

（3）分型面Ⅰ打开105 mm后，外置式定距分型机构中的短拉钩83脱离活动块，模具再从分型面Ⅱ处打开，打开距离为200 mm，可由注塑机控制。在这一过程中，塑件脱离定模型腔，同时斜导柱32拨动滑块28、弯销6拨动滑块10、斜导柱52拨动滑块49、弯销60拨动滑块59，弯销57拨动滑块58，使侧向抽芯机构S1、S2、S3、S5、S6完成侧向抽芯；

（4）完成开模行程后，连接在模具推杆固定板上的注塑机顶棍推动推杆固定板，推杆固定板进而推动推杆和斜顶，在这一过程中，斜顶完成侧向抽芯，同时和推杆一道将塑件推离动模型芯；

（5）塑件脱模后，注塑机顶棍拉动推杆固定板复位，当推杆固定板触动行程开关后，注塑机动模板推动模具动模板合模，各侧向抽芯机构滑块在斜导柱和弯销的作用下复位，模具完成一次注射成型，接着开始下一次注射成型。