汽车前围上盖板平移式双色注射模设计

汽车前围上盖板平移式双色注射模成功试模，塑件样件经国家级检测实验室三坐标检测、汽车主机厂装车验证，塑件外观、尺寸、精度均达到装车标准。此模具的成功开发可完全取代进口模具，实现了此类塑件的国产化。

对1副模具的2个型腔按先后次序注入不同种类或颜色的熔料得到双色塑件，不同颜色或成分的塑料结合在同一塑件中，能够充分利用2种塑料的优良性能，提高成型塑件的美观和性能。双色注射模以其实用、附加值高等优点，已被厂商广泛接受与使用。汽车领域中制造一辆普通轿车需要超过200个内饰件的模具，市场需求量大，大量的内外饰件也越来越多地采用双色注射工艺。通过模具新技术创新研发，高端汽车模具的技术也得到提升，以满足国内汽车产业的配套需求，减少进口依赖，现探讨汽车前围上盖板平移式双色注射模设计过程。

一、塑件工艺分析

图1 汽车前围上盖板

汽车前围上盖板是前挡风玻璃与引擎盖之间的一块盖板，其结构如图1所示，有疏导雨水、隔挡杂物的作用，塑件的下方有空调系统的进气口，是汽车外观可视范围的零件，属于外观和功能件。塑件外形尺寸1344mm×360mm×159mm，为软硬双色塑件，材料为PP+TPE（硬塑料+软塑料），硬塑料部分是塑件主体结构，软塑料部分与引擎盖及雨刮器配合，起到密封防水作用。塑件尺寸大，结构受限无法采用单腔双色注射模，如采用旋转双色注射模，模具体积1850mm×1350mm×1300mm，整体质量达到2×104kg左右，需要用到1.85×107kg的旋转双色注塑机，但是企业中没有大规格的旋转双色注塑机，只有最大为1.3×107kg的普通注塑机改造的双料桶注塑机，为适应企业注塑机需求开发了平移式双色注射模。

图2 单腔双色式平行垂直注塑机

此类塑件常规的双色成型方式有：旋转双色模、包胶模、单腔双色模等。分析的塑件使用平移式双色注射模结构成型，具有一个动模型芯和2个定模型腔，通过模具内机械齿条带动动模型芯往复运动实现型腔转换（直线往复运动转换型腔，普通双色注射模通过绕中心旋转转换型腔），移动式双色注射模使用旋转式的2个定模型腔结构，与单腔双色式平行垂直主副浇注系统方式（见图2）相比，减小了模具体积和降低了模具制造难度，综合了旋转式和单腔双色2种结构的优点。

二、模具设计

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模具整体结构设计

汽车前围上盖板双色注射模的动模是可移动的，需要设计可移动的动模型芯、移动式导轨底座、动力传动机构和双色浇注系统，这是此模具设计的难点。采用液压马达驱动的方式，第1次注射开模动作完成后，动模型芯在液压马达的驱动下在T形槽轨道上向前移动，移动到第2次注射位置，液压马达驱动齿条传动结构啮合精确，动模型芯移动迅速、平稳。

根据以上分析设计模具结构，模架选用改造的C型模架，注射模采用热流道浇注系统，动、定模采用一体式结构，模具采用圆导柱和分型面定位的导向定位结构，模具最大外形尺寸为1850mm×1350mm×1300mm，模具结构如图3所示。

图3 模具结构

1.定模座板 2.垫板 3.定模板 4.动模板 5.支承板 6.推杆固定板 7.动模座板 8.滑轨 9.底板

模具结构复杂，为使图面清洁，其他结构做了简化处理，重点介绍难点部分。模具设计2个定模型腔，一个可移动的动模型芯，型芯移动由液压马达驱动齿轮齿条，带动型芯在2个型腔位置移动切换。注射时先注射硬塑料部分，注射完成后模具打开，由液压马达驱动型芯并带动半成品移动到软塑料型腔位置，再进行软塑料注射，软塑料注射完成后模具打开，由液压马达驱动推出系统推出塑件。

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浇注系统设计

图4 模具带有2套热流道的浇注系统

移动式双色注射模浇注系统含有2套相互独立的热流道结构，如图4所示，1套注射PP硬塑料，喷嘴与开模方向平行；1套注射TPE软塑料，喷嘴与开模方向垂直，2套系统的主浇口成90°分布，软塑料喷嘴位于模具侧面，这样在普通注塑机边上配置一台小吨位的注射喷嘴（见图2）就可以完成双色注射，此结构适合大型汽车双色塑件成型，注塑机改造费用低，技术方案比较成熟。

浇注系统采用硬塑料5个点热流道1和软塑料5个点热流道2进浇，针阀式热喷嘴顺序控制进浇的整体式热流道，针阀式顺序控制每个浇口的浇注时间，并使用Moldflow软件进行模流分析，检测进浇的合理性。针阀可以调节成型塑件熔接痕的位置，将熔接痕调节在塑件不明显的位置，不影响外观处选用侧浇口进浇和点浇口位置。

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动模结构

平移式双色注射模动、定模采用整体式以满足模具使用寿命30万次的要求。双色注射模采用四周虎口位锁紧，防止注射成型过程中模板发生位移，在分型面外加高硬度的承压块以避免锁模力对分型面造成损伤，动模结构如图5所示。

图5 动模结构

双色注射模的动模结构主要由三部分组成：动模型芯主体、底座、马达驱动装置。动模型芯主体是可移动的，其上含有动模板、支承板、推杆固定板和底板。动模型芯主体将动模整体设计安装固定在一起，包含成型塑件结构部分、推出装置和支撑结构。动模板成型塑件结构部分也是注射成型时型腔的组成部分，底板的底部安装齿条，与底座上的齿轮啮合，可以带动整个动模型芯主体移动。底座结构安装有滑轨，与两端的槽一起使动模型芯主体在其内滑动。马达驱动装置在底座一侧安装一台液压马达，通过齿轮组和联杆等机构将动力传递到两侧，驱动底座的齿轮，带动动模型芯主体平稳移动。

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齿条平移驱动结构

图6 驱动结构

模具齿条平移驱动结构如图6所示，结构运动精准、平稳、可靠。平移驱动装置由一台SMS液压马达驱动，用一根联杆带动上、下2个变速箱，驱动齿轮啮合齿条带动型芯部分做平移运动。运用齿轮箱减速增加扭矩，实现小马达大功率输出，结构小巧紧凑。此模具如采用传统液压马达驱动平移结构，易因油路压力损耗及配合间隙不均，摩擦因数不一致等造成各液压马达动作不一致，导致平移运动不平衡。第1次注射完成模具打开，液压马达带动型芯运动到型腔2位置，进行软塑料注射，注射完成后，模具打开，液压马达再次将型芯复位，进入下一个注射成型周期。

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推出系统

由于汽车前围上盖板塑件体积大，脱模时所需脱模力较大，推出系统采用4个液压缸作为动力源，设计油路时保证进出油能推出平衡，所有的油路设计在推杆固定板内，保证油路布局平衡。动模型芯表面有落差、不平整，所有推杆和推块的固定端都设计止转结构。根据塑件的结构特点，保证塑件顺利脱模不发生拉伤变形，在塑件的周围均匀设置推块，各活动机构运动顺畅。

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冷却系统

平移式双色注射模冷却水路设计以沿塑件外形走向为原则，动、定模的水路循环按基本对称布置，以实现冷却控制和调节塑件变形、熔接痕等缺陷。在各个滑块中都设置冷却水路，保证侧抽芯装置结构正常运行，防止过热影响塑件成型质量。动模冷却水路设计考虑其可移动性，水路进、出口必须在模具一侧，水管由多条排布整齐，防止缠绕，统一连接到集水块上，避免了水路串联造成水温过高问题。

三、模具工作过程

移动式双色注射模工作过程中模具在2次注射装置上，一个注射成型周期利用硬塑料喷嘴与软塑料喷嘴注射成型。注射工艺过程为：合模 > 第1次注射硬塑料 > 保压 > 开模 > 动模型芯移动到注射软塑料位置 > 合模 > 第2次注射软塑料 > 保压 > 冷却 > 开模、抽芯、推出 > 取出塑件 > 动模型芯复位回到注射硬塑料位置，进行下一个注射成型循环。模具外观结构如图7所示。

图7 模具外观结构