賈宇霖，袁 林，段志平，王明雷

（深圳市銀寶山新科技股份有限公司，廣東 深圳 518108）

1 塑件工藝分析

落水槽是汽車的排水系統(tǒng)，其網(wǎng)孔結(jié)構(gòu)部分有疏導雨水、隔擋雜物的作用，此款塑件外形尺寸為1 430 mm×429 mm×125 mm，為雙色塑件，如圖1 所示，主體材料使用PP+TD22，網(wǎng)孔材料使用PP+EPDM+TD22，相比主體材料，網(wǎng)孔添加的材料EPDM三元乙丙橡膠是乙烯、丙烯和少量的非共軛二烯烴的共聚物，其主鏈由化學穩(wěn)定的飽和烴組成，故其耐臭氧、耐熱、耐候、耐老化等性能優(yōu)異，廣泛用于汽車密封件等領(lǐng)域。

圖1 雙色塑件

此款落水槽如采用傳統(tǒng)平面旋轉(zhuǎn)雙色模成型，模具體積達到2 150 mm×2 200 mm×1 074 mm，要用3.3×104kN 的旋轉(zhuǎn)雙色注塑機，但客戶企業(yè)最大只有1.3×104kN 的普通注塑機改造成中間有旋轉(zhuǎn)模板的雙料桶注塑機，為適應客戶機臺生產(chǎn)，選用立體旋轉(zhuǎn)疊層雙色注射模結(jié)構(gòu)方案，由2副模具組成，單副模具體積為1 230 mm×2 200 mm×1 074 mm。在注塑機上這2 副模具縱向疊層排列，中間碼模板可旋轉(zhuǎn)180°交換型腔，如圖2 所示。此方案設(shè)計的模具難度低，1 副模具注射塑件主體，另1 副模具注射塑件網(wǎng)孔，2 副模具的定模型腔不同，動模完全相同，通過注塑機的中間碼模板旋轉(zhuǎn)動模來實現(xiàn)型腔轉(zhuǎn)換，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計緊湊，以控制模具尺寸在所選注塑機臺的適用范圍。

圖2 立體旋轉(zhuǎn)疊層雙色注射模結(jié)構(gòu)

2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1 模具整體結(jié)構(gòu)

落水槽雙色模具采用的注塑機相比普通注塑機有可旋轉(zhuǎn)的中間碼模板、雙料筒、前后兩端都有炮筒噴嘴注射，2 副模具縱向疊層排列安裝即可。模具結(jié)構(gòu)基本原理：先注射熔體成型落水槽主體，立體旋轉(zhuǎn)動模，再注射熔體成型喇叭網(wǎng)格，旋轉(zhuǎn)動模，推出塑件，完成一個循環(huán)過程。通過模流分析確定進料方案，布置熱流道系統(tǒng)；對復雜的分型面進行了優(yōu)化，最大程度防止成型塑件飛邊的產(chǎn)生；滑塊機構(gòu)也進行了相應的改進，減少了液壓缸數(shù)量，并充分合理地布置冷卻水道，克服塑件易變形的缺點。模具的最大外形尺寸為1 230 mm×2 200 mm×1 074 mm，模具結(jié)構(gòu)如圖3所示。

圖3 模具結(jié)構(gòu)

落水槽疊層雙色模由主體模具和網(wǎng)孔模具組成，如圖4所示，2副模具的動模完全一樣，其定模的型腔不一樣。2副動模在中間旋轉(zhuǎn)，分別與2副固定在碼模板上的定模合模，兩邊炮筒噴嘴分別注入不同的熔融塑料，實現(xiàn)雙色注射及循環(huán)工作。當塑件主體成型模完成主體的注射成型后，模具在注塑機拉力的作用下打開，中間碼模板旋轉(zhuǎn)180°，動模帶著第一色注射塑件也旋轉(zhuǎn)180°；此時第一色動模不推出，然后與塑件網(wǎng)孔成型模合模進行網(wǎng)孔的注射成型，保溫冷卻后，模具打開，中間碼模板再旋轉(zhuǎn)180°，動模帶著雙色塑件也旋轉(zhuǎn)180°，雙色塑件被推出，完成一個注射周期。每個成形周期內(nèi)都會有一模一色塑件及一模雙色塑件成型。

圖4 雙色注射模結(jié)構(gòu)簡圖

2.2 定模結(jié)構(gòu)

落水槽雙色注射模的定模板采用一體式，以滿足模具使用壽命30萬次的需要，內(nèi)有熱流道澆注系統(tǒng)，定模結(jié)構(gòu)如圖5 所示。為保證成型塑件的尺寸精度，在模具的合模面上采用對插斜面，四角虎口位鎖緊，防止模板在注射成型過程中移動，在分型面外加高硬度的承壓片以平衡鎖模力。定模板的4個側(cè)面安裝4 個方導柱，動模裝有與其相配的磷青銅導向塊，方導柱在合模時，保護模具內(nèi)部斜導柱、滑塊、枕位、插穿位等，可以保證在這些部位接觸前定位。

圖5 定模結(jié)構(gòu)

2.3 動模結(jié)構(gòu)

落水槽雙色注射模的動模板采用整體式，動模結(jié)構(gòu)如圖6所示。動模結(jié)構(gòu)含有動模板、滑塊、導向塊、推出零件等，內(nèi)部還設(shè)有水路在模具保壓階段冷卻塑件。模具多處采用鑲拼方式設(shè)計，易于加工、排氣、裝配和后期維護；所有尺寸大于50 mm 的帶型腔的零件都設(shè)計了水路，以滿足生產(chǎn)周期和成型塑件尺寸要求。通過對塑件組裝使用的功能性分析，在可能引起翹曲變形的功能區(qū)域（喇叭網(wǎng)區(qū)域）設(shè)計鑲件，以便試模后進行調(diào)整。

圖6 動模結(jié)構(gòu)

落水槽四周倒扣需設(shè)計滑塊側(cè)抽芯，第一色注射完成后滑塊不動，側(cè)向鎖模力經(jīng)過計算需滿足要求。模具的中間滑塊7 采用液壓缸驅(qū)動，兩側(cè)滑塊6、10 采用機械驅(qū)動，其采用伸縮卡扣機構(gòu)[1]驅(qū)動控制側(cè)抽芯，如圖7所示，通過活動伸縮式卡扣的機械結(jié)構(gòu)注射第一色熔體成型主體時，滑塊不打開；注射熔體成型喇叭網(wǎng)格時，滑塊打開；成型塑件第一色主體的定模側(cè)采用一種只能壓回不能撥動的斜導塊結(jié)構(gòu)，成型塑件第二色網(wǎng)孔的定模采用一種能撥動斜導柱結(jié)構(gòu)，可以在開模時進行塑件第二色網(wǎng)孔的滑塊側(cè)抽芯。

圖7 滑塊結(jié)構(gòu)

2.4 澆注系統(tǒng)設(shè)計

落水槽雙色注射模是2 副獨立的模具，其澆注系統(tǒng)設(shè)計較簡單。通過Moldflow 注射模擬分析，不斷優(yōu)化工藝參數(shù)[2]，使塑件變形控制在最小范圍；通過合理設(shè)計分流板形狀和布置澆口位置，確保2 副熱流道澆注系統(tǒng)協(xié)調(diào)工作。成型塑件主體模具澆注系統(tǒng)設(shè)計7個針閥熱噴嘴，選用點澆口進料，每個熱噴嘴帶閥針，通過電磁閥單獨控制，實現(xiàn)分時進料，充分填滿型腔，防止缺料收縮等缺陷。設(shè)計成型主體型腔在填充體積達到98%時轉(zhuǎn)保壓，由速度控制填充轉(zhuǎn)換為壓力控制，進入保壓補縮階段，型腔最大壓力約49.48 MPa，如圖8所示。

圖8 主體模流分析

通過模流分析預測填充以及熔接線、收縮痕等缺陷，分析驗證其進料效果，確定澆口位置和數(shù)量是否合理及塑件成型是否完整，檢測是否有填充缺陷，然后進行設(shè)計方案優(yōu)化。成型塑件網(wǎng)孔型腔部分在填充體積達到98%時轉(zhuǎn)保壓，由速度控制填充轉(zhuǎn)換為壓力控制，進入保壓補縮階段，型腔最大壓力約43.06 MPa，如圖9所示。

圖9 網(wǎng)孔模流分析

落水槽的喇叭網(wǎng)孔密集，型腔填充困難。設(shè)計熱噴嘴進料直接注射在網(wǎng)孔型腔上，將原來通孔網(wǎng)孔填滿成盲孔，以利于填充。模具澆注系統(tǒng)采用5+5 個點澆口，選用針閥式熱噴嘴，針閥痕在成型塑件上不明顯，如圖10所示。

圖10 塑件網(wǎng)孔區(qū)域澆注系統(tǒng)

2.5 推出系統(tǒng)

模具推出系統(tǒng)采用4 個液壓缸作為動力源，設(shè)計液路時保證進出液壓油推出平衡，所有液路設(shè)計在模板內(nèi)，保證液路布局平衡[3]。為保證塑件順利脫模不被拉傷變形，在塑件周圍均勻設(shè)置推桿，各活動機構(gòu)運動順暢。塑件網(wǎng)孔區(qū)域推桿最小設(shè)計為φ1 mm，數(shù)量多，排布密集；為防止推桿在推出過程中斷裂，設(shè)計了后部加強二次推板，并縮短推桿長度及推出行程；推板兩對角下部安裝了行程限位開關(guān)，確保精確復位。

3 模具工作過程

落水槽立體旋轉(zhuǎn)疊層雙色注射模工作過程中，模具在二次注射裝置上[4]，主、副炮筒噴嘴為一個注射周期內(nèi)注射成型，如圖11所示，其注射工藝過程：合模→注射第一色熔融塑料→保壓→開模（滑塊不后退）→動模旋轉(zhuǎn)180°→注射第二色熔融塑料→保壓→冷卻→開模（滑塊抽芯）→動模旋轉(zhuǎn)180°→推出雙色塑件→取件→推板機構(gòu)復位和液壓缸滑塊復位→合模，進行下一個注射循環(huán)。

圖11 模具開模狀態(tài)簡圖

4 結(jié)束語

對于汽車大型雙色落水槽，其立體旋轉(zhuǎn)疊層雙色注射模整體尺寸小、結(jié)構(gòu)簡單，注塑機壓力要求低，模具結(jié)構(gòu)設(shè)計和注射工藝科學合理。相對傳統(tǒng)的包膠雙色成型工藝，該設(shè)計方案提高了生產(chǎn)效率和成型良品率，落水槽外形尺寸和質(zhì)量性能滿足客戶要求，測試排水效果理想。