汽车左右门板大型注塑模设计

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汽车左右门板大型注塑模设计

        汽车门板是汽车内饰件的重要组成部分，位于汽车车门的内侧，有前后左右之分，根据车系的不同而不同，通常为两门与四门，这些零件统称门板系列，左右门板本体，为叙述方便，统称为门板。本章以汽车左右门板为案例进行分析,总结门板模具的设计要点与经验，门板零件特征如图1与图2所示：








1 塑件外观要求与结构分析
       图1所示为某品牌汽车门板零件图，材料为PP+EPDM，收缩率一般取1.011，其中EPDM能够提高门板的弹性，模具型腔数为1+1。外表面皮纹，塑件为外观件，表面要求高。塑件尺寸为：804.8*721.3*102.4mm。塑件特点如下：（1）外观面要求高，塑件外观面需皮纹，塑件外观面不允许有斑点，浇口痕迹，更不允许有收缩凹陷.熔接痕.飞边等缺陷。（2）塑件为皮纹件，塑件外观面（A面）脱模斜度设计要合理（一般至少设计5度以上）。（3）塑件外形复杂，曲面光洁度高，塑件内外侧面共有6个倒扣，倒扣多且成型困难。

2 模具结构分析
        根据门板塑件的结构特点，模具优先采用热流道注塑模结构，采用2点针阀式顺序阀热流道+冷流道+扇形浇口进胶。图1所示塑件内外侧面共有6个倒扣，倒扣1.2.3.4.5均采用“斜导柱+滑块”抽芯结构。倒扣6面积大，在本模具中采用斜推块结构。
本模具外形尺寸为：2050*1610*995（mm）,总重量约20吨，属于大型注塑模具。详细结构见图3-图9。

                                                                           

2.1成型零件设计
       本模具定动模采用一体式，常用材料为：P20/738。模具AB板采用四面围边的设计方式，在门板模具设计中，斜推块与推块的设计是门板的核心结构，斜推块的设计要防止塑件粘斜推块，以及拉伤塑件。对于门板零件一般都有网孔，因而网孔的设计也是门板模具的难点。

2.1浇注系统设计
       本模具浇注系统采用热流道进胶，采用2点顺序阀热流道+冷流道+扇形浇口的进胶方式，塑件材料为PP+EPDM.
       由于塑件为PP+EPDM料，料流动性好，在设计流道时流道设计范围广些，但热嘴至塑件边缘的流道长度尽量设计在60mm以内，如果实在不行也尽量控制在100mm以内，避免冷流道过长与避免压力损失大。门板为外观件，表面不允许有熔接痕，注塑成型时必须把熔接痕赶到非外观面或消除熔接痕，这是本模具设计的重点和难点之一。传统的同步多点进浇，虽然能使熔体充满整个型腔，但是由于熔接痕的存在，很难使产品质量达到理想的要求。为此本模具采用了2点顺序阀热流道浇口控制技术，它通过油缸的驱动来控制2个热射嘴的开启和关闭，由此达到了塑件表面无熔接痕的理想效果。门板注塑模热流道浇口位置见图10，图中G1-G2为热嘴位置。

2.2 侧向抽芯机构设计
        侧向抽芯机构是本模具最重要的结构之一。针对塑件外侧的5处倒扣，模具采用了“滑块+斜导柱+弹簧”的抽芯机构，倒扣6倒扣面积大，在产品内侧，本模具采用斜推块抽芯机构。抽芯方向见图2.图3。

2.3温度控制系统设计
        汽车门板为汽车最重要的内饰件之一，也是外观要求很高的塑件之一，因此温度控制系统设计的好坏对模具的成型周期与产品成型质量影响很大。冷却水道设计原则之一是距离型腔面要大致相等，以达到模具型腔各处温度大致均衡。本模具的温度控制系统采用了“直通式水管+水井”的组合形式（见图11和图12），设计此种组合形式虽然冷却效果有所下降，但会节约模具制造成本。其优点是塑件冷却均匀，成型周期较短，成型质量较高，适用于较高要求与外观性能要求较高的模具。

       本模具定动模温度控制系统为：定模设计了10组水路，动模设计了8组水路，模具冷却水路设计做到了与料流方向一致，本模具冷却系统采用：“直通式水管+水井”的设计形式，进出水距离做到了水路长度大致相等，因而使塑件得到了良好的冷却效果与外观质量。
本模具温度控制系统设计时还做到了以下几点。
（1）水道之间的间距保证在50～60mm之间，冷却水道距型腔面在20～25mm之间。本模具的定模.动模与斜推块结构较为复杂，热量又较为集中，因此进行了重点冷却，斜推块上设计了冷却水。
（2）考虑到加工问题，本模具的冷却水道与推杆、推块等推件孔保持了至少8mm的距离，这样设计是为了避免加工误差，造成钻咀偏心。
（3）冷却水道长短做到了大致相等，保证了冷却水出入口温差大致相等，从而保证了模具温度大致均衡。热嘴区域由于温度较高，必须在热嘴区域要设计冷却水。
（4）本模具定动模设计了网孔镶件，网孔镶件要单独设计一组冷却水冷却。网孔镶件为避免困气，需要采用透气钢材料。透气钢材料一般都很贵，如果采用S136钢料，需要在网孔镶件上设计排气针或者镶针，网孔镶件底部还要设计排气槽，方便气体排出。

2.4导向定位系统设计
       在汽车注塑模具设计中，由于模具大，塑件外观要求高，尺寸精度要求也高，因此对模具的导向定位设计非常严格，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。
本模具在4个角上各设计了1支方导柱与1支圆导柱，以及4个1 °精定位，详见图3和图4。其中4支圆导柱尺寸为∅ 80×300mm（导柱最长做到10倍直径），安装在定模侧，由于塑件开模后留在动模侧，这样就不会影响塑件取出。同时4支导柱还起到翻模时可作为支撑脚用，方便FIT模，如图13所示。
导柱的长度必须做到：无滑块的模具导柱要高出定动模最高点30mm,有滑块的模具要在斜导柱插入滑块前20mm插入导套，否则在模具的制造和生产中会带来很大的麻烦，严重时会损坏模具。

2.5脱模系统设计
       本模具为推杆+斜推块+油缸推出结构，模具在定.动模开模后，依靠推件推出塑件与流道，推件固定板由注塑机通过油缸推动和在4支复位杆的作用下复位。在设计脱模系统时要注意以下几点：1.大型模具（长宽方向超过1400mmX700mm）需设计6支复位杆与6支推杆板导柱,所有汽车模具复位杆上要设计一比复位杆大一级的回复块，回复块一般选45#（S50C）氮化处理。推杆板导柱要布置在推出力大的推出元件附近（如油缸.复位杆等）。2.所有汽车模具需要设计限位柱，限位柱要优先布置在KO孔上方或附近。推杆要排布在靠近R处的受力位置，布置在包紧力大的位置，推杆设计要大，推杆布置要多些，设计推杆尽量设计成同一规格，不要设计很多种规格，这样可以避免频繁更换钻嘴，节省加工时间与加工成本。

3 模具工作过程
       熔体通过注塑机喷嘴，经热嘴16进入模具型腔，熔体充满型腔后，经保压、冷却和固化，至足够刚性后，注塑机拉动模具的动模固定板8，模具从分型面PLⅠ处开模。开模500mm后，注塑机油缸推动推件固定板6，进而推动所有推件将成型塑件推离动模。塑件取出后，注塑机油缸拉动推件及其固定板复位，接着注塑机推动动模合模，模具开始下一次注射成型。

4 模具强度与分型面管位设计
       在模具设计中，根据一个塑件的尺寸大小与结构来设计模具，首先让设计者迷惑的是模具强度是否足够？分型面管位的大小.位置.强度是否合理？又该如何来解决这些问题？在进行模具设计时首先要考虑的是模具强度与模具成本问题。一个有丰富经验的设计师与一般的设计师所设计的模具在模具成本上要节省很多。合理的模具设计是：模具强度既合理又不乱费，就地取材，模具强度与成本兼顾，选取最优的设计方案与加工工艺。对于模具强度太强显得乱费，太弱则影响模具使用寿命。本模具分型面管位设计在定动模，定动模四面围边四周做5度斜度，四周做耐磨块，此种四面围边的设计方法在汽车门板与挡泥板等模具上应用广泛。图14所示A.B两尺寸的计算方法是：首先从塑件最大边缘加50mm封胶位（在汽车模具设计中，小型模具（5050以内）30mm封胶，中型模具（5050-1010）40mm封胶，大型模具（1010以上）50mm封胶。），再加50-70mm避空位（在汽车模具设计中，只有封胶位配合，其余全部避空，减少FIT模工作量。避空位也是保证模具强度的区域。），然后再加上模胚处分型面承压板的尺寸就是A.B的尺寸，这样就设计出既符合客户模具强度要求又节省成本的模具。C处尺寸不同塑件数值会不一样，最少C处尺寸定模要保证塑件最高胶位面有80mm以上距离，动模由于承受注塑压力大，需相应加厚，最低设计100mm以上。用来保证模具强度。总之， 在日常设计中依据不同的客户与工厂灵活运用，设计出既符合客户需求又节省成本的模具。

5 模具排气系统设计
       在汽车模具设计中，排气系统的设计相当重要。如果排气设计不合理，会严重影响塑件的品质。会出现填充不满.困气.脱模不顺等注塑缺陷，严重困气时会烧焦产品。汽车左右门板属于内饰件，塑件外观要求严格，合理设计排气至为重要，在设计模具排气系统时要注意以下几点：1.排气要优先开设在料流末端与塑件转角位置。2.靠近镶件或壁厚最薄处，因为这里最容易形成熔接线。3.最好开设在分型面上，因为分型面上产生溢料最容易清除。本模具排气主要开设在定模，还有网孔区域的排气。

6  结果与讨论
       本模具采用“推杆+斜推块+油缸推出”的脱模系统以及“直通式水管+水井”的温度控制系统。前者文中已有详细论述，下面重点讨论一下本模具的温度控制系统。
       温度控制系统在汽车模具设计中至关重要，对塑件的成型周期与成型质量影响很大，合理的温度控制，对提高塑件质量与缩短成型周期影响深远。对于大型汽车模具冷却系统设计要遵循以下几点：1.三米原则，汽车大型模具的直通式冷却管一般设计在￠15，门板定动模冷却水如果设计成随形（随塑件形状），要设计成两端钻孔，冷却水路总长度不能超过3米，因为超过3米，深孔钻将无法加工，钻嘴长度不够。2.手掌效应。设计大型汽车塑料件模具水路设计，布置水路向一个方向流动，间隔排布有如手掌，水道之间距离控制在50-60mm之间。3.水路流程不能太长，避免模具开模了冷却水还没走出来。
在汽车模具温度控制系统设计中，主要有以下两种组合形式：
（1）第一种组合形式：直通式水管+倾斜式水管+水井；
（2）第二种组合形式：直通式水管+水井+倾斜式水管。
       此两种形式的区别在于：在倾斜式水管和水井之间，前者是优先采用倾斜式水管，而后者是优先采用水井。此两种组合侧重点不同，因而效果也不同。
        第一种形式的优点是型腔各处冷却均匀，成形周期短，塑件质量高，适用于高要求与外观性能要求高的模具，如汽车前、后保险杠，汽车上、下仪表板本体和汽车左、右门板等内外饰注塑模具。缺点是加工成本高，主要适用于欧美系客户的模具。
        第二种形式的优点是加工成本较低，加工方便快捷。缺点是在模具上过多的设计水井对模具强度造成了一定的影响，型腔冷却效果相对于第一种要差些，在日系与中国本国生产的汽车模具中应用较多，本模具是为了降低加工成本考虑，因而采用了第二种组合形式。
         对于汽车塑件，自然随形设计的冷却水道对塑件的冷却，模具的寿命都有好处，要求严格的欧美模具甚至不允许或尽量少采用冷却水井和密封圈等。因为水井直径较大，数量太多会影响模具强度，进而减短模具寿命。密封圈容易老化失效，因而在设计上必须尽量减少使用。
         本模具由于有网孔，网孔在设计时严重影响电脑运行速度，本节重点论述下门板模具的网孔设计方法与设计经验技巧。

网孔设计，不需要在3D上面把每一个网孔都设计出来，只需要设计少部份的参考网孔，再在零件上面设计上不同颜色的网孔分布线，以2D线条来表示网孔的分布，见图15。


碰穿网孔为等高的设计方法与不碰穿网孔为等高的设计方法
1、以碰穿网孔的高度为基准，长钢料封图，在局部切出几个网孔作为网孔尺寸基准进行设计。
2、如果碰穿网孔或者不碰穿网孔都不等高，那么我们需对所有不同高度的网孔都进行3D真实建模；
3、这种设计方法只针对圆形网孔，其它形状网孔需3D真实建模。

1.碰穿与不碰穿的网孔在3D设计时要有区分实例，用颜色区分好。
2.不同高度的网孔要有区分实例，方便网孔设计。

网孔的分布，通过在AUTO CAD里面进行平面设计，设计完成后，再转到3D数据里面。
1、碰穿和不碰穿的网孔要用不同颜色的线条进行区分；
2、所有的2D线条要是标准的圆形，加工电极是通过捕捉圆心来进行钻孔加工的；
3、线条要和网孔零件放置在同一个零件档内；
4、网孔线条要始终显示，不要隐藏。





门板网孔前模斜度尽量大；定动模对碰，设计0.1-0.15MM台阶；动模设计加强筋骨防止粘定模。网孔附近要设计进胶点，以便注塑时保压。

carlosliu

此书写的很不错的。

多喝墨水

多谢分享 顶上去

ntzhanggaoping

很好的东西，顶。

teresa1021

学习了  谢谢:)