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。