基于内分型结构的汽车保险杠注塑模具设计

基于内分型结构的汽车保险杠注塑模具设计

李庆民

徐州徐工履带底盘有限公司，江苏 徐州 221011

摘要:针对目前国内保险杠外分型结构出现的质量缺陷,设计了内分型结构的保险杠注塑模具,将分型线置于产品不可视面,极大地改善了保险杠产品的外观质量。采用了多点顺序阀浇注方案,有效消除了产品外观面的熔接痕。最终模具开发获得成功,证明能有效解决保险杠分型线外露的缺陷,提高了保险杠产品的外观质量,减少了后期二次打磨工作量。

关键词:内分型顺序;浇注;复合式斜顶保险杠

轿车保险杠是车身主要部件，汽车从保险杠到乘员仓都是由软变硬的。这样在高速碰撞中才能更好的保护车内驾驶员的生命汽车保险杠皮作为最容易剐蹭的部位用塑料因为蹭掉漆而引起的生锈。在轻微碰撞时柔软性更好不易撕裂破损，维修经济型更好。最后一个就是对行人保护了，因为塑料远远打不到金属的硬度。汽车保险杠模具加工是一门工程技术，所涉及的内容是将塑料转变为塑料制品的各种工艺，所以常见的塑料工艺有三种挤出、注塑、吹塑。通过进行磨具注塑加工，提高了产品性能，改善了人力成本。

1产品工艺性分析

所开发的保险杠结构气辅成型是指在塑胶充填到型腔适当的时候（90%~99%）注入高压惰性气体，气体推动融熔塑胶继续充填满型腔，用气体保压来代替塑胶保压过程的一种新兴的注塑成型技术，使型线外观优美。

2内分型保险杠模具设计

2.1内分型机构设计

内分型就是其是将粒状或粉状的原料加入到注射机的料斗里，原料经加热熔化呈流动状态，在注射机的螺杆或活塞推动下，经喷嘴和模具的浇注系统进入模具型腔，在模具型腔内硬化定型。影响注塑成型质量的要素：注入压力，注塑时间，注塑温度。利用塑料其固有特点，容易塑造形状在模具里可随意进行形状调节，分类型产品结构在生产过程中可以在注塑时，使设备的开模与顶出进行同步生产。开模与顶出。

2.1.1内分型保险杠脱模原理

依据外观质量要求挤出成型，又称挤塑成型，主要适合热塑性塑料的成型，也适合部分流动性较好的热固性和增强塑料的成型。其成型过程是利用转动的螺杆，将被加热熔融的热塑性原料，从具有所需截面形状的机头挤出，然后由定型器定型，再通过冷却器使其冷硬固化，成为所需截面的产品。

2.1.2内分型机构

适应产品的生产过程, 将从挤出机挤出的熔融热塑性原料，夹入模具，然后向原料内吹入空气，熔融的原料在空气压力的作用下膨胀，向模具型腔壁面贴合，最后冷却固化成为所需产品形状的方法。吹塑成型又可分为薄膜吹塑和中空吹塑两种。薄膜吹塑是将熔融塑料从挤出机机头口模的环行间隙中呈圆筒形薄管挤出，同时从机头中心孔向薄管内腔吹入压缩空气，将薄管吹胀成直径更大的管状薄膜。中空吹塑成型是借助气体压力，将闭合在模具型腔中的处于类橡胶态的型坯吹胀成为中空制品的二次成型技术，是生产中空塑料制品的方法。根据生产顶出内部的拉块导杆进行变革，在导向的压力进行推动时随之拉动生产产品进行内部弹力变形，使产品边缘分离生产模具。

相关的零部件设计如下：

1)型腔结构

型腔是分型线设计完成后，在浇注之前，所砂型内空腔的部位，是产品内侧和产品边缘组合出来的空隙，包括注塑型腔和浇注系统型腔两部分，这些型腔在浇注后被熔化的塑料液填充成型，冷却后打磨成型，就是成品进行脱模。

2)动模结构

塑胶模具由动模和定模两部分组成，动模安装在注射成型机的移动模板上，定模安装在注射成型机的固定模板上。在注射成型时动模与定模闭合构成浇注系统和型腔，开模时动模和定模分离以便取出塑料制品。

3)顶出机构

汽车前保险杠主体注塑模具采用内分型面技术，通过热流道，并由顺序阀控制进胶。两侧倒扣采用大斜顶套横向斜顶加直顶的结构，本模具由于直顶与斜顶很大，斜顶杆与直顶杆采用50-60mm，横向斜顶杆采用25-35mm,大斜顶顶出角度为16度，对于顶出角度大于12度以上，必须设计导向杆结构，因此本模具大斜顶设计了导向杆结构。本模具最大外形尺寸2500×1560×1790mm，重约30T。前保险杠外侧面有7处侧孔，模具中皆采用定模弹针结构。本模具设计时采用了先进的内分型面技术。大型芯镶块与顶块顶出进行加工完成，随着生产注塑进行型腔拓展，依据顶出机构进行产品优化。

4)拉块机构

向斜顶由运动导轨控制其运动，横向斜顶保持不变。横向斜顶向内拉动制品变形，脱出定模倒扣。接着继续运行，横向斜顶保持不变，制品脱离大斜顶。制品完成脱模，接着机械手取件。横向斜顶由运动导轨控制其运动，横向斜顶保持不变。横向斜顶在向内拉动制品变形，脱出定模倒扣。接着继续运行，横向斜顶保持不变，制品脱离大斜顶。后段向外运动以还原制品内拉变形量，保证机械手顺利取件。横向斜顶向内拉动制品变形，脱出定模倒扣。 横向斜顶由运动导轨控制其运动，横向斜顶保持不变。后段在向外运动以还原制品内拉变形量。后段与大斜顶一起向内运动，完全脱离制品，机械手顺利取件。横向斜顶由运动导轨控制其运动，横向斜顶保持不变。在相应的距离内，横向斜顶在向内拉动制品变形，脱出定模倒扣。接着继续运行，横向斜顶保持不变，制品脱离大斜顶。后段由运动导轨控制加速向外侧顶出，将制品倒扣完全脱离横向斜顶。

2.2复合式大角度斜顶设计

汽车保险杠内分型变轨主要有自行运动轨迹，因为保险杠两侧横向斜顶一般有三四个，这种运动轨迹有的单独存在，有的综合存在，运用之妙，存乎一心。针对保险杠内分型二次变轨运动轨迹之复杂繁复，模具的顶出需要分三次顶出，此处只分析二次变轨运动轨迹，顶出后面再做论述。对于汽车内分型保险杠模具来说，模具的难点与核心技术是二次变轨的运动轨迹原理以及如何确定二次变轨的角度与顶出行程，下面重点讲解下内分型保险杠的结构参数与二次变轨设计要点：图运动轨迹中横向斜顶顶出行程，其中所指拉动制品变形行程，图为还原制品变形行程，由于分两次变形，因此称之为二次变轨或双节变。只有一次变轨，即拉动制品变形行程，不需还原制品变形行程，这种称为一次变轨即单节变轨，运动轨迹相对于二次变轨来说要简单。

2.3浇注系统设计

对于汽车保险杠塑件，一般有外分型与内分型两种分型方式。针对所有的汽车保险杠两侧的大面积倒扣，即可以采用外分型也可以采用内分型。这两种分型方式的选择主要取决于最终客户汽车主机厂对保险杠的要求，一般采用内分型技术和外分型。两种分型方式各有优缺点，外分型的保险杠需要处理夹线，增加了加工工序，但外分型保险杠在模具成本与技术难度要低于内分型保险杠。内分型的保险杠通过二次变轨轨道控制技术，一次性完美的将保险杠注塑出来，从而保证了保险杠的外观质量，节省了塑件加工工序与加工成本。但缺点是模具成本高，模具技术要求高。所谓内分型技术，是相对于外分型来说的，通常一般制品都是按照制品最大投影轮廓线为定动模的分型线，这便是外分型，一般模具都是按照这种分型方式。内分型是将分型夹线隐藏在制品的非外观面上（在整车上装配后看不到分型夹线，从而不会影响外观。在汽车注塑模具设计中，内分型技术是特别针对汽车保险杠而设计的。但这种技术在难度与结构上都要比外分型保险杠复杂，技术风险也较高，模具成本与模具价格也会高于外分型保险杠很多，但因外观美观，在中高档汽车中被广泛应用。

3结论

采用内分型模具结构生产的保险杠产品不需要对夹线进行后处理,减少了加工工序,保证了产品的外观质量,也节省了产品的加工成本。保险杠产品采用多点顺序注塑工艺,有效解决了熔接痕问题,同时有效增强了保险杠产品的整体强度。在内分型模具结构中采用二次变轨轨道控制,简化了模具抽芯结构,同时有效保证了内分型抽芯结构动作的有效性。

参考文献

[1]陈旭芬,余世浩,周水清.顺序注塑工艺对塑件成型质量的改

善[J].武汉理工大学学报,2012,34(6):32-35.