汽车挡泥板注射模设计

陈义龙

（群达模具（深圳）有限公司，广东深圳 518116）

1 引言

随着高分子塑胶材料的广泛应用，越来越多的汽车零部件都已经使用了高分子材料的成型工艺。在高分子材料成型工艺中，注射成型是最广泛的成型工艺之一，主要是因为高分子注射成型工艺不仅能得到稳定形状和尺寸的塑件，而且成型周期短，同时它也能成型一定复杂结构的特征，且塑件能满足使用要求，故而高分子注射成型得到广泛应用。注射成型的重要工具之一是注射模，在汽车零部件注射成型模的设计上，不同塑件的模具设计存在较大的差别，主要是不同塑件的表面要求，尺寸要求以及塑件自身的特征和形状等因素产生的。而在汽车挡泥板类塑件的注射模设计过程中，就有非常特别的特点，而这些特点主要是挡泥板塑件自身结构产生的，同样也是在模具的长期设计和注射成型过程中总结出来的经验。

2 塑件特点

图1所示为一款汽车挡泥板塑件图，1 模1 腔，材料为：PP+EPDM，塑件整体尺寸较大：873.0×600.0×480.9mm，模具尺寸属于中大型模具。同时，通过图1b可以看出塑件右侧圆弧位置的高低差较大，注射模进胶设计时具有一定的难度，因为如果从侧边进胶，那么中间会产生填充滞流现象，导致填充不平衡；如果按照常规的热流道针阀直接表面进胶设计，那么件右侧位置会有尖钢。因此，这个挡泥板塑件自身结构的特殊特征，需要对模具的热流道进胶系统，冷却系统等进行设计创新，以满足模具的成型工艺要求以及满足客户对模具和塑件的质量等要求。

3 浇注系统

根据图1 所示塑件分析，塑件圆弧位置在出模方向上的高低落差较大，如果设计竖直热流道系统，那么图2a 所示的G2、G3、G4、G5胶口位置将会产生尖钢，同时也必须在胶口位置设计一个平位，这样就改变了塑件的形状和结构。因此经过设计前期的综合分析和讨论后，决定设计垂直于塑件弧面的转向针阀热嘴，如图2所示。由于G1 和G6 的圆弧曲面较小，因此这两个位置可以设计竖直针阀热嘴，但是G2、G3、G4、G5 位置的弧度较大，因此设计垂直于弧面的转向针阀热嘴，转向针阀热嘴的设计不仅避免了模具产生尖钢问题，同时也不需要对胶口位置进行塑件修改。

图1 塑件图

图2 针阀热流道系统

针阀热嘴直接表面进胶，即可以保证塑件在填充过程中实现填充平衡，也能缩短流长，有利于注射成型工艺调整。但是针阀热流道系统的转向结构给加工制造带来较大难度，不仅增加了热流道板的厚度，也增加了热流道设计的难度和费用。同时模具钳工在热流道系统的装配上，也面临较大挑战。为了满足模具生产和客户对塑件品质的要求，因此汽车挡泥板类模具在针阀热流道系统设计方面是比较独特的。

4 成型系统

在汽车挡泥板类塑件的分型面设计时，也要区别于普通的模具设计，如图3 所示为塑件分型面设计效果图，由于塑件尺寸加大，材料为PP+EPDM，客户要求钢料为1.2738H。为避免注射成型过程中产生毛边，分型面没有沿着塑件边缘直接拉伸出来，而是沿着塑件边缘的斜度延伸，如图3所示。并且动、定模采用1.2738H钢，因为这样不仅能满足客户对模具的生产要求，同时也使得动、定模板的长宽和厚度尺寸最小，有利于节约模具的制造成本。

图3 塑件分型面设计

5 顶出系统

模具顶出系统的设计是保证模具注射成型完成后，塑件能顺利脱离模具，达到不拉伤、不顶白、不顶高、不顶破等要求。在汽车挡泥板顶出设计过程中，因为挡泥板较大的圆弧特征，所以，塑件的顶出设计不仅需要考虑顶出平衡的问题，同时也要考虑到顶杆因受力不平衡导致在圆弧面打滑的问题。

图4a为塑件顶杆和斜顶顶出的排位，由于塑件尺寸较大，顶杆的直径设计为φ16.0mm，在塑件顶出设计时，顶杆的数量不一定多，但是必须保证顶出时受力平衡且均匀，否则会因为顶出的不平衡导致塑件顶白或者顶破塑件，甚至塑件卡在模具里不能顺利脱模具。从图4a 的顶杆排布分析，顶杆排布设计基本平衡，且直径为φ16.0mm顶杆能较好地满足大件塑件的顶出要求。但是，有较多的顶杆设计在塑件的圆弧面位置，在圆弧面位置的顶杆在顶出时，很容易变成单点受力，而导致顶出打滑，顶出打滑就会导致塑件顶出不受力和顶出不平衡，因此，在圆弧面位置的顶杆需要设计围骨，如图4b 所示，顶杆在胶位面设计1.0×1.0mm 的加胶，当顶杆顶出时，加胶的围骨可以稳稳锁住顶杆，有效地控制顶杆不打滑，保证顶出过程中，顶杆顺利地将塑件顶出。

图4 顶出系统设计

6 冷却系统

冷却系统的设计是注射模中必不可少的一部分，它在模具注射成型过程中起到充分冷却模具的作用，影响注射成型周期，表面质量和塑件变形的重要因素。原则上，注射模的冷却水路设计应该是越多越好，但是也要保证模具的强度和冷却平衡。

图5所示为挡泥板塑件定模和动模的冷却系统设计，由于定模没有顶出机构的干涉，因此定模冷却水路设计可以随着塑件圆弧形状设计，而动模的冷却水路需要避开顶杆的位置，因此动模冷却水路根据塑件形状和实际的顶杆排布而设计，中间较深的位置设计了水井，整体上运水的设计根据挡泥板的圆弧形状进行设计，使模具在注塑冷却过程中能达到充分冷却模具的效果，从而扩大塑件的注射成型窗口。

图5 模具冷却系统设计

7 模具排气系统

模具的排气系统主要是为了解决塑件困气的问题，在注射成型过程中，随着熔胶不断充满型腔，型腔中的气体会往填充末端聚集，如果气体不能及时有效地排出，那么在填充末端就会产生困气缺胶，甚至是烧焦。因此，排气设计在注射模中的作用非常重要，如图6 所示，浅色面为排气设计位置，排气槽的深度根据材料的不同而不同，由于此挡泥板的材料为：PP+EPDM，此材料的流动性好，材料的溢边值小，因此分型面的排气槽深度设计为0.02mm，宽度5.0mm，塑件周圈设计排气，保证塑件在填充的各个阶段都可以进行排气，达到完全解决困气问题，同时也可以优化塑件表面熔接线的深浅程度。

图6 排气系统

8 模具整体设计效果

模具各个模块的设计完成，得到图7 模具整体设计效果图和图8模具装配结构图，模具的导向和顶出设计与普通模具设计不同。由于模具整体的高度较高，且长宽尺寸较大，模具设计采用了导向块导向，顶出采用4个油缸顶出。导向块的导向更加稳定，能有效地防止模具在合模时因为模具太高太重导致的模具变形。模具的油缸顶出系统则可以使塑件在顶出过程中更加平稳。

图7 挡泥板模具整体设计效果图

图8 模具2D装配结构图

挡泥板塑件的自身结构与普通塑件相比更加复杂，这些问题都给模具设计和模具注射成型带来挑战，面对这些问题，要不断完善模具设计，进行大胆的创新，不管是在针阀热流道系统还是在塑件分型面，冷却系统和定顶出系统的设计方面，都要满足模具的注射成型生产，也要满足客户的要求。

9 结束语

因为汽车挡泥板自身的特殊结构，导致该模具设计与普通的模具设计有所差别，其中最明显的差别是针阀热流道的设计，虽然最终的设计方案增加了模具的设计和加工难度。但是，保证了模具注射成型工艺窗口的最大化，也保证了模具在生产过程中的质量。随着汽车工业的不断发展和更新换代，挡泥板的结构也随着汽车的换代而不断更新产品自身的结构。因此，作为一名注射模设计工程师，应当不断总结并积累设计经验，以满足产品不断更新变化的要求，同时也为中国模具制造业发展，弘扬新时代工匠精神贡献自己的一份力量。