某新能源汽车塑料顶盖外装饰板注射模设计

1 塑件分析

塑料顶盖外装饰板材料一般为ABS、改性PP，如PP-20、PP-T30等，综合成本及性能考虑，该新能源车型塑料顶盖外装饰板制品材料选用PP-T30^[3]。图1所示为该新能源车型顶盖外装饰板，外形尺寸为1 249 mm×1 267 mm×238 mm，主壁厚为3 mm，质量为5.48 kg。顶盖外装饰板为外观喷涂件，外观面不能存在熔接痕、流痕、缩印等缺陷，同时由于其直接装配在钣金上，对注射成型后的尺寸也有较高的要求。

图1   顶盖外装饰板

2 模具方案设计

2.1 浇口数量及浇口位置确定

根据顶盖外装饰板的造型特点，如果采用常规的模具设计方案，即从待成型制品外观面侧设计进料点，则进料点只能布置在制品的周圈，由于进料点距离中部区域的距离过长，导致中间区域存在填充困难、熔接痕难以控制等外观问题，并且尺寸变形量也较大。因此经过分析，对该顶盖外装饰板模具采用倒装设计方案，即从待成型制品背面侧设计进料点。由于塑件尺寸较大，不易填充且注射压力要求高，需设计多点进料。经Moldflow优化分析，决定采用15点针阀式进料，进料点位布局如图2所示。其中点1、2、3采用侧浇口，浇口尺寸20 mm×1.2 mm；其余进料点设在待成型制品背面，浇口尺寸为φ5 mm。同时，热流道内径尺寸为φ22 mm，针阀直径为φ8 mm。

图2   Moldflow进料点布局

根据倒装模的设计经验，如果热流道第1个开启点直接设在待成型制品背面的进料点，则常会在该进料点对应位置的外观面产生明显的浇口痕迹。为避免浇口痕迹的产生，选择点1作为热流道顺序阀的第一开启点。综合分析后，该顶盖外装饰板模具的热流道顺序阀开启顺序为：点1→点2/3→点4/5/6/7→点8/9→点10/11→点12/13→点14/15。图3所示为MoldFlow制品变形分析结果，制品整体变形均匀且变形较小，满足设计要求。

图3   Moldflow变形分析

2.2 模具零件钢材

由于该顶盖外装饰板外观表面需要进行喷涂处理，对模具型腔板钢材的抛光性能有一定的要求。综合评估模具质量、成本与使用寿命等因素，该顶盖外装饰板模具型腔板钢材采用宝钢718H，型芯钢材采用宝钢P20。

2.3 模具推出机构

该顶盖外装饰板模具采用倒装设计方案，如图4所示，模具主要推出机构包括斜楔组件、斜推组件。

图4   顶盖外装饰板模具结构

2.3.1 斜楔机构

按制品脱模分析，顶盖外装饰板两侧面后端区域的分型线位于外观面的R角上，如图5所示。顶盖外装饰板装车后，此分型线外漏区域处于车辆侧面外观主视区域，外观等级要求高，故不允许分型线外漏。

图5   外漏分型线

为了避免在制品装车的主视区域出现分型线，模具采用了斜楔机构。采用斜楔后分型线如图6所示，顶盖外装饰板两侧面原来外漏的分型线被设计在R角内侧，制品装车后此位置的分型线不可见；同时，斜楔的另一条分型线设计在顶盖外装饰板的中部区域，制品装车后此区域处于车顶，是汽车的非主视区域，分型线不易被观察到。

图6   采用斜楔后成型塑件的分型线

模具斜楔机构如图7所示，主要包括弹块主体、氮气弹簧、导向条、限位块。斜楔机构安装在型腔板上，模具开模过程中在氮气弹簧的作用力下，斜楔沿导向条的方向运动，以退出塑件在开模方向上的倒扣，斜楔的运动行程由限位块确定。

图7   模具斜楔机构

2.3.2 斜推机构

制品背面的卡扣座安装结构及其他倒扣面由斜推机构成型和脱模，如图8所示。

图8   模具斜顶机构

2.4 温度调节系统

顶盖外装饰板注射成型中，模具温度影响制品的成型质量（变形、尺寸精度、力学性能和表面质量）和生产效率，因此需要根据材料性能与成型工艺的要求进行温度调节系统设计^[4]。顶盖外装饰板模具的温度调节系统包括热流道加热及冷却系统和型腔板、型芯的冷却。热流道的加热及冷却系统由热流道公司提供，但由于此模具为倒装模，对于进料点直接搭接在制品背面的热流道顺序阀进料点位，为了避免因喷嘴温度过高而导致制品外观面上产生缩痕、亮印等外观缺陷，模具设计了热流道冷水套，如图9所示。

图9   热流道冷水套

为避免制品冷却不均匀而导致翘曲变形，顶盖外装饰板模具的型腔板、型芯冷却水路设计除了遵循冷却系统设计的一般原则^[5]外，还有以下设计特点：①沿制品形状尽量设计随形水路，尽可能使所有冷却管道与型腔表面的距离相等，保证均匀冷却，减小制品翘曲变形量，冷却水路如图10所示；②水孔直径为φ15 mm，水井直径为φ24 mmn，保证了足够的传热面积；③水路之间的间距为60 mm，水路距型腔表面为20~25 mm，距其他非胶位面>15 mm；④模具采用集中供水方式，设计集水块与注塑机连接；⑤单组冷却回路的长度保证在3 m以内，进、出口冷却水温差在3 ℃以内；⑥型腔板、型芯温度独立控制。

图10   冷却水路排布

原文作者:石波郝加杰

作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司

（石波 模具工业）

声明：本网站所收集的部分公开资料来源于互联网，转载的目的在于传递更多信息及用于网络分享，并不代表本站赞同其观点和对其真实性负责，也不构成任何其他建议。本站部分作品是由网友自主投稿和发布、编辑整理上传，对此类作品本站仅提供交流平台，不为其版权负责。如果您发现网站上所用视频、图片、文字如涉及作品版权问题，请第一时间告知，我们将根据您提供的证明材料确认版权并按国家标准支付稿酬或立即删除内容，以保证您的权益！联系电话：010-58612588 或 Email:editor@mmsonline.com.cn。