一种汽车B柱内饰板注塑模具设计

摘 要：根据汽车B柱左右内饰板结构复杂、外观质量高、体积大、内部加强筋多、倒扣多等特点，设计了一套“一模两腔”带有顺序阀热流道的注塑模具。采用斜导柱+整体式T形滑块机构与斜顶杆交叉辅助机构实现倒扣、内部异形孔等结构的抽芯脱模。设计了延伸分型面，动模模芯与型腔板一体成型、定模模芯和型芯板一体成型，可大大节省制造成本。浇注系统采用“热流道+U形回弯冷流道+扇形侧向搭接浇口”的设计，减少了塑件熔接痕、缩痕等缺陷，提升了塑件质量。详述了模具模芯结构、热流道浇注系统、冷却水路、排气、导向定位的设计要点，解决了B柱左右内饰板注塑过程中的脱模困难、熔体填充和生产周期长等问题，通过优化组合设计，从整体上简化和优化了模具结构，降低了模具制造成本。

关键词：左右B柱内饰板；注射成型；顺序阀热流道；抽芯脱模；模具制造

中图分类号：TG76

文献标志码：A

A kind of automobile B-pillar interior trim plate injection mold design

BAI Song

（Shaanxi Institute of Technology， School of Mechanical

Engineering， Xi’an 710300， Shaanxi， China）

Abstract： According to the complex structure， high quality appearance， large volume， many internal reinforcement bars， many buckles and other characteristics of the left and right interior panel of B-pillar of the automobile， a set of “one mold， two cavities” injection mold with sequential valve hot runner is designed. It adopts oblique guide pillar + integral T-shaped slide mechanism and oblique top bar cross assisting mechanism to realize core extraction and demolding of inverted buckle， internal shaped holes and other structures; it designs extended parting surface， the moving mold core and cavity plate are molded in one piece， and the fixed mold core and core plate are molded in one piece， which can greatly save the manufacturing cost; and it adopts the design of “hot runner + U-shaped backward curved cold runner + fan-shaped lateral overlap gate” for the gating system， which can reduce the cost of the mold; and it also reduces the cost of the molding process. The casting system adopts the design of “hot runner + U-shaped recurved cold runner + fan-shaped lateral lap gate”， which reduces the defects such as fusion mark and shrinkage mark of the molded parts， and improves the quality of the molded parts. The design points of the mold core structure， hot runner pouring system， cooling water circuit， exhaust gas and guiding positioning are described in detail， which solves the problems of mold release difficulty， melt filling and long production cycle in the process of injection molding of the left and right interior panels of the B-pillar， and through the optimization of the combination design， the structure of the mold is simplified and optimized as a whole， and the cost of the mold manufacturing is reduced.

Key words： left and right interior panels of B-pillar; injection molding; sequential valve hot runner; core removal; mold making.

0 引 言

汽车B柱是汽车前后门质检的立柱，具有抵抗侧面冲击载荷的作用。B柱内饰板是左右B柱的附加零件，主要用于车内包裹B柱本身，一般为塑料材质，颜色多为黑色，外观为高亮或亚光质感，在满足强度与韧性的条件下，起到降低车身整体重量的作用［1］。笔者设计了一种汽车B柱内饰板注塑模具，可以为同类设计提供参考。

1 塑件结构分析

B柱内饰板，分为左、右两件，是轴对称的两个零件，图1为左B柱内饰板示意图，平均厚度为2.15mm，是壁厚薄、体积大的零件。塑件既是内饰件又是结构件，与其他零件都有装配关系，结构比较复杂，对尺寸精度要求较高，且要求外观美观［2］。塑件不允许有斑点、浇口痕迹，收缩凹陷、熔接痕、飞边等缺陷［3］。塑件安装点、加强筋、倒扣多，不仅要保证顺利填充成型，也要保证其强度，同时也要求脱模顺利［4］。

为将预先处理的聚丙烯（PP）树脂、三元乙丙橡胶、滑石粉、助剂等按照一定比例混合均匀后，经过双螺杆挤出机熔融挤出造粒，制作成PP功能塑料作为B柱内饰板所使用的材料。它具有较好的流动性与成型性、较低的热扭曲温度（100℃），以及较高的耐冲击强度，熔点可达167℃，耐热、密度小（0.90g·cm-3），收缩率为1.012。这种改性PP塑料弥补了普通PP塑料性能上的不足，使其综合性能大幅提高，而且表面刚度与抗划痕性能非常好［2］，用于在B柱内饰板成形中，具有能够吸收一定外界冲击力、保护车身的作用［5］。

2 模具结构分析

左右B柱内饰板零件，虽然结构左右对称，但安装部位相反，是两个不同的零件，正面为弧形曲面，背面有螺丝柱、斜向异形孔，侧面有较多倒扣。利用模流分析软件分析后，确定采用“一模两腔”排位，一次成型左右B柱内饰板。模架采用简易三板结构，模具最大外形尺寸为960mm×940mm×833mm，模具总质量为3725kg，其模具结构如图2所示。浇注方案采用经热流道板二次加热后，利用两个顺序阀热喷嘴转冷流道、冷浇口搭接产品进胶的方式［6］。

3 模具脱模机构设计

左右B柱内饰板塑件有多处倒扣，在一模两腔布置中，又采用了多处斜顶镶块作为成型零件，故塑件脱模比较复杂，图3为左B柱内饰板脱模示意图［7］。

（1） 斜导柱+整体式T形滑块侧向抽芯脱模机构设计。左右B柱饰板有8处侧向倒扣，采用前模

斜导柱+整体式T形滑块侧向抽芯脱模机构，如图4所示。T形槽是后模型腔板的一部分，作为滑块载体，开模时，由前模斜导柱提供动力，驱动T形滑块沿T形槽侧向运动，实现脱模。6个限位柱由螺钉固定在型腔板上，限定对应滑块的抽芯距离［8］。

（2） 斜顶脱模机构设计。左右B柱饰板有12处采用了斜顶脱模机构设计，图5为左B柱饰板的斜顶脱模机构，固定在动模座板上斜顶底座为T形槽结构，内置滑块带动斜顶杆，推动装配在后模型腔板的整体式斜顶滑块，完成脱模动作。2个斜顶滑块具有侧向抽芯功能，其中1个斜顶滑块附加安装的型芯拉料杆具有负z向抽芯功能。安装在后模型腔板的6个定位块主要用来限制斜顶滑块运动的距离。该斜顶杆顶部推块是部分成型镶块，结构工艺较复杂，附带抽芯功能，工作效率高［9］。

4 模芯部分设计

左右B柱内饰板为大型3D弧形曲面零件，利用UG-MoldWizard设计分型面时，通过抽取分型线，仿形延伸生成分型面，拐角、不连续等部位构造网格曲面，保证产品分型面连接处光滑平顺。在考虑模具疲劳寿命和加工可行性的前提下，左右B柱内饰板模具模芯设计，采用整体式结构，动模模芯与型腔板一体成型、定模模芯和型芯板一体成型，同时，选用无预加硬的模具钢738，可节省制造成本［6］。动、定模之间采用导柱、导套导向连接；动、定模接触面设置有24处加硬平衡块保证定、动模合模精度；分型面侧边设有4组橡胶减震器，防止插伤和碰穿；动、定模对角线侧边设有2组机械式开闭器，保证模具正常闭合与打开，结构如图9所示。

5 浇注系统设计

左右B柱内饰板模具设计了“热流道+U形回弯冷流道+扇形侧向搭接浇口”的浇注系统，热射嘴位置、冷流道、冷浇口布置如图6所示，热流道系统如图7所示。熔料经浇口套进入热主流道，采用分体式热流道系统进行二次加热后，经过热分流道、2个顺序阀热射嘴熔料进入冷流道，此处设置有凸台圆位及冷料井，方便过滤掉凝料与气泡。熔料分别进入左右冷流道，经U形回弯冷流道后进入侧向搭接浇口，此处再次设置冷料井，保证进入侧向搭接浇口的熔料质量，搭接浇口形状为扇形，保证进入模具型腔的熔料流速均匀、稳定。由于B柱饰板产品体积较大，设置了两处浇口同时进胶，使熔料热损失降低，也有效防止产品熔接线过多等问题［10］。

6 冷却系统设计

考虑到左右B柱内饰板塑件投影面积较大，以及推杆、斜顶等元件的布置，本模具设计了“一进一出”的内循环式冷却水道，采用线性运水+水管的组合形式，型腔、型芯同时布置［11］。其中定模设计了2组水路，动模设计了4组水路，进出水距离型芯板、型腔板底面的距离大致相等，都在30～45mm，水路孔径为15mm，死水位长度控制在10mm以内，每组水路长度都在3m以内，冷却面积覆盖了塑件面积的60%以上［12］。

7 排气系统设计

汽车B柱模具的排气系统的设计至关重要［4］。如果排气设计不合理，会严重影响塑件的品质，出现填充不满、困气、脱模不顺等注塑缺陷，严重困气时会烧焦塑件［13］。本套模具设计了被动排气系统与主动排气系统，被动排气系统为塑件分模面的间隙，主动排气系统为冷流道U形末端的冷料井，排气槽宽度为9mm，深度为0.04mm，将气体排到避空处，进而排到模具外［11］。

8 模具导向定位系统设计

在汽车注塑模具设计中，由于模具较大，且对塑件外观、尺寸精度要求高，导向定位系统设计的好坏直接影响成型塑件的精度和模具的寿命，因此对模具的导向定位设计要求非常严格［13］。本模具设计了24根φ16mm长度在405～415mm之间的推杆，用于推出塑件，5根φ8mm×372mm的推杆用于推出2条冷分流流道，如图8所示。在动模4个角上各设计了1支φ60mm×235mm的圆导柱，在定模上设计了对应的4个φ60mm×210mm导柱孔，四角止口的定位方式，保证模具合模的导向运动。本模具所有分型面配合斜度为5°，也方便钳工飞模，导向定位系统详见图9。

9 模具工作过程

模具工作过程如下：

（1） 注塑。注塑机通过喷嘴将熔融状态的塑料射入模具浇口套，进入热流道系统热主流道二次加热后，再经过热流道、2个顺序热喷嘴，热流射向圆凸小平台后转换到冷流道，经U形

冷流道过滤凝料后，由扇形搭接浇口进入模具型腔完成充填，经过注射保压、冷却后塑件完成成型，准备开模。

（2） 开模。注射座后移，带动动模扣机、控制面板、定模板、动模板依次进行开模。先拉开面板和定模板，同时T形滑块带动斜顶杆后移，完成斜顶脱模，异形侧孔、螺纹孔抽芯脱模；后模型腔板带动整体式T形滑块完成倒扣的侧向抽芯脱模。

（3） 顶出。注塑机的顶棍推动顶针面板和顶针支承板进行顶出动作，推出距离为150mm。

（4） 合模。取出塑件以后，注塑机合模，在扣机控制下，定模板、动模板按顺序合模，带动斜导柱推动滑块复位，复位弹簧驱动推杆支承板、推杆面板、推杆回针复位，距离为150mm；间接带动斜顶杆反向复位，至此，由滑块、斜顶镶块、动模板、定模板组成的成型零件全部复位，等待下一次注塑循环。

10 总 结

（1） 汽车左右B柱内饰板塑件要求具有优良的外观质量，夹线要求高，对模具制作设计要求高。塑件具有多方位、多处立面孔凹，以及多处倒扣结构，因此塑件外侧倒扣采用斜导柱+整体式T形滑块侧向抽芯脱模机构，内侧结构采用交叉辅助杆斜顶抽芯结构来实现脱模。

（2） 成型零件具有复杂的镶拼结构，采用整体配作的方法保证加工精度。动模斜顶杆顶部推块是部分成型镶块、动模型腔板镶块孔，结构工艺较复杂，除了需要用普通机床加工外，还需要数控机床（computerized numerical control， CNC）、火花机、线切割等高精度机床来加工，制作难度较大。

（3） 设计的推杆推出机构，数量较多，且细长，推出距离较大，需要注意推杆的强度与装配精度。

（4） 设计的“热流道+U形回弯冷流道+扇形侧向搭接浇口”浇注系统，可以有效保证塑料熔料恒温、匀速进入模具型腔，配合密集的冷却水路，可以有效降低熔料热量损失，减少塑件熔接痕、缩痕等缺陷，提升塑件质量。

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