汽车前端模块注塑模具设计要点

王周周

摘  要：在汽车零配件中，前端模块一般采用金属冲压件来制造，随着塑料产业的不断发展，一些高强度塑料往往可以替代金属件。近期一款车型前端模块就是采用注塑方式成型的，在成型的过程中也常常会存在一些风险;实际试模后也证实了这一情况，如何更简便有效的解决此问题？文章将给出答案。

关键词：分体式设计方案;排气结构;浮纤现象

中图分类号：TQ320        文献标志码：A         文章编号：2095-2945（2020）30-0077-04

Abstract： Among the automotive parts， front-end module is manufactured by metal stamping process. With the continuously developing of the plastic industry， the metal parts can be replaced by some high strength plastic material. Currently， there is the front-end module of one vehicle model which is made by injection process. However， it has risk during injection process normally. This risk is also verified during the actual tryout. Thus， this paper will give a response of solving the problem with simple and effective method.

Keywords： split-type design concept; vent structure; fiber emergence

引言

在汽车零配件中，前端模块一般采用金属冲压件来制造，此部件用塑料件来替代金属件也是国内首次尝试，其优点是强度好、质量轻、成本低;其相关性能通过测试达到了金属件的强度。

1 产品简介

1.1 产品信息（见图1）

产品尺寸：1300mm*600mm*378mm

产品材质：PP+GF30（长波纤）

产品壁厚：3.5mm

产品重量：4.5kg

注塑机台：2400T

1.2 产品特性分析（见图2）

形状为框形，高低落差大（如图2b）;

产品两侧存在2处定位孔（如图2a）;

产品背面筋位密集且高度均为100mm;

左右，筋平均肉厚2mm（如图2c）。

2 注塑模具结构原理及验证

2.1 开模难点

产品两侧为侧边定位孔，此孔在开模方向为倒勾，需利用侧抽芯机构脱模（图3）。

滑块脱模方向（箭头方向），滑块滑动行程25mm（图4）。

2.2 解决对策

此处结构采用CAV镶块式结构，开模时镶块留在COR产品一起顶出，并采用手取方式将镶块取出（图5）。

2.3 开模难点

一体式模具材料成本高，且筋位密集，加工困难;加工成本高;加工周期长;加工品质无法保证（图6）。

2.4 解决对策

采用分体式结构，分体式相对于一体式结构其材料成本低，易加工;将COR设计为16个小入子，且多个入子可同时加工;所有筋位均采用线割方式加工，可缩短模具加工周期，确保了加工的品质，满足了客户需求（图7）。

2.5 开模难点

模流分析显示，筋位的料流结合处显示会产生困气（图8）。

2.6 解决对策

在筋位的料流结合处设计顶针排气（图9）。

2.7 开模难点

产品尺寸：1300mm*600mm*378mm

产品重量：4.5kg

產品存在短射风险，以至影响产品的强度（图10）。

2.8 解决对策

通过CAE分析采用七点阀式进胶;进胶口尺寸16mm*2mm;产品下侧两端区域需要设置进胶点，且需要控制结合线远离此区域，以此保证此两处安装点能承受1000N的载荷。

3 浮纤现象解决方案

3.1 工艺难点

产品表面易出现浮纤现象（图12）。

3.2 原因分析

浮纤现象是波纤外露造成的，白色的玻纤在塑料熔体充模流动过程中浮露于外表，待冷凝成型后便在塑料件表面形成放射状的白色痕迹，当塑料件为黑色时会因色译的差异加大而更加明显，其形成原因有以下几个方面：（1）在塑料熔体流动过程中，由于玻纤与树脂的流动性有差异，而且密度也不同，使两者具有分离的趋势，密度小的玻纤浮向表面，密度大的树脂沉入内里，于是形成了破纤外露现象;（2）塑料熔体在流动过程中受到螺杆、喷嘴、流道及浇口的摩擦剪切作用，会造成局部粘度差异，同时又会破坏玻纤表面的界面层，熔体粘度愈小，界面层受损愈严重， 破纤与树脂之间的粘结力也愈小，当粘结力小到一定程度时，玻纤便会摆脱树脂基体的束缚，逐渐向表面累积而外露。（3）塑料熔体注入型腔时会形成“喷泉”效应，即玻纤会由内部向外表流动，与型腔表面接触，由于模具型腔表面温度较低，质量轻、冷凝快的玻纤被瞬间冻结，若不能及时被熔体充分包围，就会外露而形成浮纤。

3.3 解决对策

此产品材质为PP+GF30（长波纤），产品在试做过程中出现波纤露出产品表面现象，经工艺调整成功解决此问题。

具体工艺方式：

（1）提高模具型腔温度到70°C左右;

（2）提高原材料温度;

（3）增加射出速度;无浮纤现角。

4 结论及建议

本文列举的前端模块此类型产品的模具设计制作过程中遇到一些问题，总结下来具有以下建议：

（1）功能件类型的产品当高低落差超过200mm时采

用分体式设计方案优于整体式设计方案（其成本低、易加工、制作周期缩短）。

（2）背部筋位较多功能件类型的产品其筋位需设计排气机构，排气位置需设计到产品料流结合处（根据模流分析的结果判定）。

（3）采用顶针排气要优于其他排气机构（其成本低，易加工）。

（4）产品两侧定位孔，空间较窄，无法利用滑块机构脱模;采用母模镶块式结构，开模进镶块留在公模与产品一起顶出，并采用手取方式将镶块取出。

（5）产品材质（PP+GF30长玻纤）易出现浮纤现象;提高模具型腔温度、原材料温度、增加射出速度，成功解决浮纤现象问题

（6）胶口布置采用7点开放式进胶，解决产品存在短射风险，试制出的产品尺寸、强度满足客户需求。

参考文献：

[1]杨军，张汝英.汽车把手面盖表面浮纤解决方案[J].工程塑料应用，2009，37（05）：38-41.