
汽車前保險杠是汽車最重要的外觀件之一,不但要具有足夠的強度和剛性,汽車發(fā)生碰撞事故時能起到緩沖作用,保護車體,還要追求和車體造型和諧與統(tǒng)一,并實現(xiàn)本身的輕量化。為了達到這種目的,目前轎車的前保險杠主體都采用了塑料,俗稱塑料保險杠。
本文介紹一副塑料保險杠大型薄壁注塑模具設(shè)計要點和先進技術(shù)。
1 塑件結(jié)構(gòu)分析
汽車前保險杠形狀類似于馬鞍形,具體結(jié)構(gòu)見圖1。材料為PP+EPDM-T20,收縮率取1.0095。其中EPDM能夠提高保險杠的彈性,而T20的含義是材料中加上20%的滑石粉,目的是提高保險杠的剛度。
塑件的特點是:(1)形狀復(fù)雜,尺寸大,壁厚相對較小,屬于大型薄壁塑件。(2)塑件碰
穿、插穿孔多,加強筋多,熔體流動阻力大。
(3)塑件內(nèi)側(cè)有三處倒扣,每一處的側(cè)向抽芯都相當(dāng)困難。
2 模具結(jié)構(gòu)分析
前保險桿主體注塑模具采用內(nèi)分型面,通過熱流道,并由順序閥控制進膠。兩側(cè)倒扣采用大斜頂套橫向斜頂加直頂?shù)慕Y(jié)構(gòu),最大外形尺寸2500×1560×1790mm,模具結(jié)構(gòu)詳見圖2。
2.2成型零件設(shè)計
在汽車前保險桿注塑模具中,分型面有外分型面與內(nèi)分型面二種。外分型保險杠與普通模具的分型方式一樣,模具結(jié)構(gòu)較簡單,但可以看到分型夾線,影響外觀。內(nèi)分型保險杠裝配后則看不到分型夾線,分型夾線隱藏在塑件的非外觀面上。內(nèi)分型保險杠在技術(shù)難度與結(jié)

構(gòu)上都要比外分型保險杠復(fù)雜,技術(shù)風(fēng)險也較高,模具成本與模具價格也會高于外分型保險杠很多,但外觀美觀,在中高檔汽車中被廣泛應(yīng)用。本模具成型零件采用了內(nèi)分型這一先進且復(fù)雜的設(shè)計方案,取得了良好的效果,詳見圖3。


另外,本塑件有大量通孔,有的面積還較大,碰穿處設(shè)計了排氣槽與避空槽,插穿角度為大于8 °,這樣可以增長模具的使用壽命,不易產(chǎn)生飛邊。
前保險杠注塑模具成型零件和模板做成一體,模板材料采用P20或718都可以。
2.1澆注系統(tǒng)設(shè)計
本模具澆注系統(tǒng)采用整體式熱流道系統(tǒng),它的優(yōu)點包括裝拆方便,加工精度要求不高,沒有了漏膠的風(fēng)險,裝配精度可靠,并且后續(xù)不需要重復(fù)拆裝以及維護和修理成本低。
前保險桿為外觀件,表面不允許有熔接痕,注射成型時必須把熔接痕趕到非外觀面或消除熔接痕,這是本模具設(shè)計的重點和難點之一。傳統(tǒng)的同步多點進澆,雖然能使熔體充滿整個型腔,但是由于熔接痕的存在,很難使產(chǎn)品質(zhì)量達到理想的要求。為此
本模具采用了8點順序閥熱流道澆口控制技術(shù),即SVG技術(shù),這是本模具采用的另一項先進技術(shù),它通過汽缸的驅(qū)動來控制八個熱射嘴的開啟和關(guān)閉,由此達到了塑件表面無熔接痕的理想效果。前保險桿注塑模熱流道澆口位置見圖4。
2.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計
由于前保險杠采用內(nèi)分型的分型面,定模A板的倒扣處的分型線位于動模側(cè)斜頂下方,為了避免操作過程中可能出現(xiàn)損壞模具的風(fēng)險,開模時抽芯步驟必須得到嚴(yán)格控制,詳見模具工作過程。本模具采用直頂下設(shè)計斜頂,斜頂內(nèi)又設(shè)計橫向斜頂?shù)膹?fù)雜結(jié)構(gòu)。為抽芯順利,斜頂與直頂要有足夠空間,斜頂與直頂接觸面要設(shè)計3°~5°斜度。內(nèi)分型保險杠注塑模兩側(cè)大斜頂和大直頂要設(shè)計冷卻水道。內(nèi)分型保險杠定模側(cè)孔要設(shè)計定模彈針結(jié)構(gòu)抽芯,見圖2中E處放大圖。這里要說明的是:內(nèi)分型保險桿注塑模與與一般的注塑模不一樣,開模時塑件不是留在動模再頂出,而是在開模過程中依靠拉鉤同步頂出,定模的側(cè)抽芯43在開模過程中彈出,塑件會跟著定模走一段距離。
2.4溫度控制系統(tǒng)設(shè)計
前保險杠主體注塑模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計的好壞對模具的成型周期與產(chǎn)品質(zhì)量影響很大。本模具溫度控制系統(tǒng)的形式為“直通式冷卻水管+傾斜式冷卻水管+冷卻水井”的形式。詳見圖3。冷卻水管應(yīng)盡量沿著塑件的形狀布置,以提高冷卻效果。
本模具的冷卻水道的設(shè)計要點如下:
(1)動模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,熱量又較為集中,要重點冷卻,但冷卻水道必須與推桿、直頂、斜頂孔保持至少8mm的距離。
(2)水道之間的間距取50~60mm,水道距型腔面取20~25mm。
(3)冷卻水道能做直孔就不要做斜孔,斜度小于3度的斜孔,直接改為直孔。
(4)冷卻水道長短不能相差太大,以保證模溫大致均衡。
2.5導(dǎo)向定位系統(tǒng)設(shè)計
本模具屬于大型薄壁注塑模,導(dǎo)向定位系統(tǒng)設(shè)計的好壞直接影響塑件的精度和模具的壽命。本模具采用了方導(dǎo)柱與1 °精定位導(dǎo)向定位,其中動模側(cè)采用了4支方導(dǎo)柱80×60×700(mm),動、定模之間采用了4支方導(dǎo)柱180×80×580(mm)。位置詳見圖2和圖3。
在分型面定位方面,本模具在兩端采用了2個錐面定位結(jié)構(gòu)(又稱內(nèi)模管位),錐面傾斜角度為5°。
2.6脫模系統(tǒng)設(shè)計
塑件是大型薄壁零件,脫模必須平穩(wěn)、安全。本模具中間位置采用了直頂與推桿頂出,推桿直徑12mm。因為接觸面積小,難回位,易導(dǎo)致推桿與定模型腔面相碰,所以內(nèi)分型保險杠盡量設(shè)計直頂,少采用推桿。
由于推件多,脫模力和推件復(fù)位力都較大,故脫模系統(tǒng)采用2個液壓油缸作為動力來源。油缸位置見圖5。
由于動模型芯表面不平整,所有推桿和推管的固定端都要設(shè)計止轉(zhuǎn)結(jié)構(gòu)。
3 模具工作過程
由于此保險杠注塑模采用了內(nèi)分型技術(shù),A板的倒扣位分型線位于動模側(cè)斜頂下方,為了避免操作過程中可能出現(xiàn)損壞模具的風(fēng)險,模具的工作過程要求很嚴(yán),下面從合模開始談?wù)勂洳襟E和注意事項。
①定模A板在合模前必須保證推桿板處于推出50mm的狀態(tài),以此才能保證A板倒扣處不碰到突出于大斜頂上的橫向小斜頂,并保證A板能順利通過壓緊復(fù)位桿來完成合模動作。見圖6(a)。
②定模A板將推桿板和斜頂壓回復(fù)位,見圖6(b)。
③A板和推桿板必須同步打開60mm,以保證塑件和橫向小斜頂全部脫離A板的倒扣面。開模前需對頂出油缸進行預(yù)先施加壓力,以保證整個頂出系統(tǒng)和A板能同步打開,見圖6(c)。
④定模A板繼續(xù)開模,動模保持60mm的頂出狀態(tài)不變,以到達A板與直頂分離的作用,見圖6(d)。
⑤定模打開到所需的空間后,動模繼續(xù)頂出到164mm的狀態(tài),此時的橫向小斜頂導(dǎo)桿到達導(dǎo)軌的變換角度的拐點處,塑件倒扣面脫離模具。如果此時塑件有粘小斜頂?shù)默F(xiàn)象,直接用手將塑件拉出模具,反之,則繼續(xù)頂出到210mm的最終位置,見圖6(e)。
⑥如果產(chǎn)品略粘小斜頂,頂出到164mm即完成頂出,取下產(chǎn)品,直接循環(huán)到第①步驟,以防止產(chǎn)品被橫向小斜頂拉回,導(dǎo)致無法取下產(chǎn)品,見圖6(f)。
⑦塑件不粘橫向小斜頂繼續(xù)頂出到210mm,完成頂出,取下塑件,循環(huán)到第①步驟,見圖6(g)。















4 結(jié)果與討論
4.1內(nèi)分型技術(shù)對塑件成型質(zhì)量的影響
在汽車注塑模具的設(shè)計中,為了保證產(chǎn)品外觀質(zhì)量,采用內(nèi)分型方案將分型線設(shè)置在不可見的表面,使得無論是加工的誤差還是模具在長期生產(chǎn)后產(chǎn)生的飛邊,都不會影響到產(chǎn)品的外觀質(zhì)量,這樣使生產(chǎn)的產(chǎn)品既滿足了客戶的要求,又大大提高了產(chǎn)品的合格率及模具壽命,利用大斜頂塊加橫向小斜頂,并使用變軌來使產(chǎn)品順利脫模,結(jié)構(gòu)雖然復(fù)雜,但實踐證明穩(wěn)定可靠。
4.2順序閥澆口控制技術(shù)對塑件成型質(zhì)量的影響
本模具采用順序閥澆口控制技術(shù)獲得了滿意的表面質(zhì)量和成型質(zhì)量。這種技術(shù)是近年來為適應(yīng)汽車行業(yè)對大型平板塑料件以及電子工業(yè)對微型薄壁件的需求而開發(fā)的一種熱流道成型新技術(shù)。與傳統(tǒng)的熱流道澆口技術(shù)相比,它有以下優(yōu)點。
?。?)熔體流動穩(wěn)定,保壓壓力更加均勻一致,補縮效果顯著,塑件各處收縮率一致,提高了尺寸精度;
?。?)可以消除熔接痕,或?qū)⑷劢雍坌纬稍诜峭庥^面;
?。?)降低了鎖模壓力和塑件的殘余應(yīng)力;
?。?)減少了成型周期,提高了模具勞動生產(chǎn)率。
東風(fēng)日產(chǎn)
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保險杠-1