汽车门板注塑工艺分析及其注射模设计

汽车门板注塑工艺分析及其注射模设计

随着汽车制造技术水平的不断进步，人

们对降低汽车能耗提出了越来越高的要

求，这为塑料制件在汽车行业的推广应用提供了广阔的发展空间。近些年来，塑料制件在汽车生产中的应用比例越来越大。目前汽车的内外饰件已基本实现塑料化，为汽车减轻重量、节约成本和降低油耗发挥着重要作用。

塑料制件需要普及，并提高技术质量，模具作为工业母体必然要先行。以下以某车型汽车门板为例，阐述其制造工艺及相关注射模具设计要点。

通常汽车拥有前、后两车门，按照门板包皮套分类可分为包皮套和不包皮套，按照门板外形特征，可分为喇叭网和无喇叭网门板。其中包皮套门板的产品表面质量要求较低，而不包皮套门板的外观件质量要求很高，如产品表面不允许有熔接线、不允许顶白、强度要求高而且无毛刺等。

门板工艺性分析

门板作为汽车的内饰件产品，根据车型的不同，尺寸大小有所不同。图1所示为某车型汽车左前门装饰板，产品最大尺寸为835mm×520mm×90mm ，形状比较复杂，表面有皮纹，其中产品螺丝柱共21处，围绕产品周边一圈分布有7处倒扣，内部所有加强筋模具尺寸为小端0.8mm 、大端1.1mm 。为防止产品飞边，喇叭网孔全部做在定模上，角度为8°。

图1 产品动模侧平面

根据以上工艺性要求，本产品实际生产中材料选用PP-T20，缩水率为1.2%

，平均壁厚

2.5mm，采用1600t注塑机注射成形。

模流分析

根据以上的产品结构及工艺性要求分析，模具设计为一模一穴式结构。接下来我们采用MOLDFLOW对其注塑工艺性进行仿真分析，根据产品形状和注塑工艺，模具采用3点大水口设计，并配备搭接式侧浇口，流道尺寸直径为14mm，用调结阀控制进浇速度。浇口详细位置如图2所示。

图2 热流道浇口位置

在冷却系统方面，冷却水路（图3）采用直通和水塔式设计，水路直径设置为14mm、水塔为30mm，热嘴附近分布水路，以增强模具冷却效果并调节模具温度，因此极大地缩短了冷却时间和生产周期，提高了生产效率。

图3 冷却水路

通过软件模拟分析，我们得到了如下结果：

1．从最终得到的产品熔结线分布图上（图4），可以看出结线结合处温度较高，结线较明显，因此必须加强排气能力，并对温度加以控制。

图4 熔结线分布

2．由于注塑制品冷却凝固过程中的不均匀，导致制品收缩不一致（图5），需要移动、修正水道，控制冷却。

图5 收缩情况

综上所述，得出如下结论：

1．产品波前出现较低温度，但仍在温度允许范围之内，不影响制品品质。

2．制品结合线不明显，但需注意充填末端的排气。

3．制品凝固不均匀，引起收缩不一致，建议冷却均匀。

模具设计特点及模具结构

1．模具设计理念和特点

（1）模架大小合理设置，动定模为整体，材料为P20，以减少材料节约成本。

（2）充分考虑冷却，水路尽可能多地布置，且直径要大。

（3）顶出安全、合理，导向杆辅助斜顶顶出。

（4）分型面设置合理，方便加工和配模，R角分型面加工成顺断差。

2．模具结构设计

（1）模具基本外观构造如图6所示，模具基本外观构造包括：热流道保护导柱、定位圈、锁模块、撬模坑、模脚、吊环螺丝及水路等。

图6 模具基本外观构造

模具基本要求如下：

1）热流道导柱比热嘴高出20mm以上，在安装时起保护作用。

2）每两块板间撬模坑尺寸设置为45mm×45mm，深8mm。

3）模具地侧设置模脚。

4）A、B板各4点起吊，吊环位置尽量设置在模具两侧。

（2）模具定位系统（四配克结构）如图7所示。围绕模架外沿一圈有10°锥度配合，起整体模具定位和防涨模作用。此外，需根据实际需要加上耐磨板。四配克长度尺寸为85～90mm，高度为50mm，且底部在R5mm以上，顶部棱角C6，由模架公司精加工到位。

图7 模具定位系统

（3）模架导柱和流道调节阀设置如图8所示。

1）因为模板太厚，因此导柱G、P用螺丝固定，配合长度为1.5倍直径以上。

2）流道调节阀用来控制进浇流速和封闭流道的机构，达到产品填充均匀、控制熔结线等目的，试模时在机台上用内六角扳手旋动，简单方便使用。

图8 导柱、调节阀

3）动、定模都要设有调节阀。

（4）喇叭网镶件、压力板和顶针设置。

1）动模喇叭网处用镶件对策，起到深筋、定模喇叭网排气作用，用雕刻加工成形网筋条，内部通水循环减少产品变形的系数。

2）A、B板间设置10块均匀分布的压力板，材料使用40Cr并热处理。

3）模具地侧设置模脚。

4）螺丝柱用司筒顶出，司筒和顶针直径常设置成6mm、8mm、10mm等偶数尺寸，便于深孔钻选择对应刀具进行加工。

（5）斜顶顶出。

1）斜顶杆的角度不应超过15°，原则上大于12°，且全部加导向杆，起加强辅助作用。导向杆、斜顶杆直径常设置成16mm以上，否则极易折断。

2）斜顶角度大于斜顶杆角度2°～3°。斜顶复位时，起保护斜顶作用，同时弥补加工角度误差。

3）斜顶材料常用NAK80或者2738，原则上不能和模仁同材料。

4）设置导向杆时需要校对斜顶顶出状态，斜顶座不能与导向杆干涉，保证距离为5mm以上为宜。

（6）支撑柱、行程开关和强制复位孔。

1）支撑柱尽量在模具中心附近，数量尽可能多、直径做大。

2）行程开关共2个，对角设置。

3）强制复位孔设置数量4个，与机台顶出孔吻合。

模具工作过程

模具开启时，动、定模分型，浇注系统凝料由拉料杆拉住，与塑件一起随动模移动，开模一段距离后，动模停止运动，推出机构在注塑机强制复位作用力下向前移动，由斜顶、推杆、司筒推出塑件，合模时推出机构在强制复位作用下复位。

模具设计、制造中的重点和难点

1．门板制作周期比较短，但模架采购时间较长，这给设计定购带来压力，必须具有丰富的经验累积，将采购工作提前。

2．此类模具斜顶多，模具顶出、复位不平衡，且产品容量和斜顶相对移动，因此有必要增加2根回程杆，同时增加顶针板螺丝以防止产品变形，产品侧还应采取增加挡块、加强斜顶磨配等措施进行完善。

3．熔结线的消除。模具试作后，发现熔结线明显，通过改善浇口位置、加强排气等措施予