汽车升级版水箱注射模设计

苏金玲，陈庆福，于正云

（群达模具（深圳）有限公司，广东深圳 518116）

汽车升级版水箱如图1所示，该塑件为汽车发动机部分的水箱，外观结构奇特，是一款功能型塑件，材料为PP，收缩率1.8%，对塑件尺寸要求严格，为此，对本模具的设计、制造及注射成型质量都提出了更高的要求。

图1 水箱外观图

首先，通过分析塑件结构，该塑件有5个出模问题（见图2、图3），通过以下分析解决出模问题。

图2 水箱出模分析Ⅰ

图3 水箱出模分析Ⅱ

水箱塑件5 个出模问题都须通过相关机构来解决，且该塑件较大（其外形尺寸见图4）。开模要求一模一腔，所以，模具结构须设计紧凑。鉴于该塑件一些自身的特点，设计模具时必须解决以下几个问题：

图4 水箱外形

（1）采用普通进胶还是热流道。

（2）5个出模问题。

（3）顶出平衡且机械手自动取塑件。

（4）冷却均匀。

（5）滑块，斜顶的强度保证。

（6）操作方便、安全、稳定。

考虑到塑件的材料与模具的结构要求，塑件表面出模结构较多，从而加厚了塑件外表面到射嘴间的距离，冷流道过长影响塑件的成型效率，故采用了点式热嘴，一点从塑件表面直接进胶，如图5所示。

图5 塑件进胶示意

塑件的进胶有效地解决了，下面来一一解决5 个出模问题。

（1）外螺纹管嘴周圈倒扣+内孔（难点），此特征按常规A、B、C、D 方向无法出模。D 方向出模D 方向倒扣面阻挡；
B方向出模B方向倒扣边缘阻挡（见图6）。

图6 塑件出模分析

鉴于这种情况，经过多方面地考虑及推敲，最终决定用以下机构出模，步骤如图7所示。

图7 出模结构分析

a.利用注塑机开模动力由斜楔1带动滑块A完成抽芯，斜楔2同时打开。

b.油缸1 带动滑块C 完成内孔抽芯，用注塑机开模动作将滑块A完成抽芯。

c.油缸2 带动滑块D 抽芯预留出空间给斜楔3 在塑件顶出的过程中将滑块B 带动出完倒扣使塑件顺利出模。

d.滑块B 和滑块D 既单独运动又合二为一，最终完美合体顺利出模。

（2）柱位管嘴周圈倒扣+内孔：出模方向分为A、B、C、D（见图8、图9、图10所示）,如果按照简单的思维同样无法出模，终究通过众多的方案优化组合，得出以下方案：

图8 塑件出模分析

图9 出模结构分析

图10 出模结构分析

a.滑块A 和B2（B2 向后运动是带动滑块C 往箭头方向运动，脱出倒扣）在开合模的机械作用力下完成抽芯动作。

b.开模动作完成后，油缸3带动滑块B1完成抽芯。

c.滑块A、B1、B2、C 布局紧凑、亲密有间、相辅相成，使普通的结构得以完美的结合，实现了空间转换，漂亮地完成了看起来无法实现的可能。

终上所述，思考得最多的地方：在有限的空间有4个不同方向抽芯，用普通的滑块根本不能将问题解决，但又须用滑块来抽芯，所以须在滑块上突破，实现技术创新。

（3）卡扣位+Z轴垂直孔位（交叉冲突，无法出模）（见图11）。

图11 塑件分析

灵活利用空间转换概念，整体结构如图12所示。

图12 出模结构分析

在滑块C 机械运动下带动滑块B 完成垂直抽芯，再由油缸4 带动滑块A、B、C 一起完成整体抽芯（见图12）。

（4）动模侧斜柱位出模结构（见图13）。

图13 出模结构分析

此处由于空间限制，无法采用斜顶出模，故选用了油缸超长距离斜抽滑块转换成水平滑块。

（5）动模侧多处圆孔出模。

动模此类圆孔普遍都受到了空间的限制，故采用了斜顶出模，为避免干涉和拥挤在斜顶的设计上又进行了高低错位的多层次布局（见图14）。

图14 斜顶布局

顶出系统：斜顶+直顶+顶杆，为一次出模顺利作了技术创新—研究出一种快速顶机构（微型翘翘板），如图15、图16、图17所示。

图15 斜顶+直顶+顶杆布局

图16 快速顶机构（微型翘翘板）

图17 快速顶机构

快速顶翘翘板工作过程：当顶杆A和所有的斜顶、直顶、顶杆一起走到80mm后，它就停下来在反作用力的作用下将顶杆B快速地往前推，给证在正常顶出的塑件一个加速度，使塑件迅速脱开斜顶，且整个塑件共有4处快速顶，塑件安全平衡地迅速脱开斜顶。

为达到客户的注射成型周期100s，对于这种塑件平均壁厚4mm的塑件来说确实不是件容易的事，除了结构合理外还得非常注重运水的冷却和材料的运用。

此模具在冷却设计上尽可能地使每个零件都均匀布置冷却，尤其是滑块，如图18、图19、图20、图21、图22所示。

图18 局部滑块冷却

图19 局部滑块冷却水

图20 定模型腔冷却水图

图21 动模型芯冷却水图

图22 动模铍铜镶件图

冷却水设计好后，为了得到更好地散热较果，对于动模几个拼镶大镶件，还是采用了一种散热效果更好的材料：moldmax 40，该材料对模具的使用寿命也有了足够保证。

通过以上问题的分析，考虑到模具的使用寿命、成本、加工性能等，模具钢材的特性及塑件的要求综合评估：定模、动模和滑块采用进口1.2344，动模镶件采moldmax 40。

在各工序人员的共同努力下，顺利地将合格的塑件与模具交给了客户，客户非常满意，评价很高。该模具通过后期大批量正常生产的考验，证明此模具的结构设计合理可行。