王蘭萍

摘 要：本課題通過氣輔注塑CAE模擬分析技術(shù)，完成了大型精密汽車保險杠注塑模具的三維數(shù)字化設(shè)計。并通過計算機完成汽車保險杠模具氣輔注塑的仿真過程，模擬熔體及氣體在型腔內(nèi)的流動及穿透情況，定量地給出成型過程中的狀態(tài)參數(shù)（如壓力、溫度、速度等），根據(jù)分析結(jié)果，改進(jìn)氣道的布局、尺寸，優(yōu)化成型工藝參數(shù)和模具設(shè)計，從而改變了過去那種單靠人為經(jīng)驗來設(shè)計模具澆口位置及尺寸，需要多次試模，反復(fù)修改，才能最后設(shè)計定型和制造模具的落后方法。

關(guān)鍵詞：注塑成型；翹曲變形；CAE；工藝參數(shù)

0 前言

在汽車行業(yè)，用塑料代替金屬來制造汽車保險杠已成為一個重要發(fā)展趨勢， 塑料保險杠制作可通過注塑模具批量完成，因汽車保險杠結(jié)構(gòu)復(fù)雜，尺寸大，所以其相應(yīng)注塑模具結(jié)構(gòu)也比較復(fù)雜，且模具外形尺寸大、體積重，注射時還常常會遇到成型困難和工藝范圍狹窄等問題，為解決類似問題，傳統(tǒng)的大型汽車保險杠在模具設(shè)計時，其澆注系統(tǒng)常采用熱流道，同時增加澆口數(shù)目，其結(jié)果澆注過程中產(chǎn)生模具型腔充填很難均衡現(xiàn)象，且產(chǎn)品熔接痕數(shù)目增多，嚴(yán)重影響制品的外觀、質(zhì)量、力學(xué)性能等一系列問題。氣輔注射成型技術(shù)作為一種創(chuàng)新的注射成型工藝，突破了傳統(tǒng)注射成型的局限性，它可以在注塑件內(nèi)部注入高壓氣體代替熔體進(jìn)行注射保壓，從而降低了注射壓力和鎖模力，用小型注射機成型較大塑件，降低能耗，有效消除塑件表面縮痕，減小制品翹曲變形、提高表面質(zhì)量、縮短生產(chǎn)周期等等，且其材料適用性好，產(chǎn)品輕量化、質(zhì)量高。再加上運用先進(jìn)的注塑CAE模擬分析技術(shù)，可將熱流道的數(shù)量和進(jìn)澆口的位置等通過分析進(jìn)行合理優(yōu)化，確定合理的熱流道點數(shù)，有效控制和減少產(chǎn)品表面熔接痕位置和數(shù)量，實現(xiàn)產(chǎn)品重要外觀不出現(xiàn)熔接線，滿足塑件產(chǎn)品外觀質(zhì)量要求，提高產(chǎn)品合格率。

本課題是校企合作研發(fā)的HWQ-B50大型精密汽車保險杠模具設(shè)計課題，研發(fā)中創(chuàng)新運用氣輔注塑及CAE模擬分析技術(shù)，并結(jié)合CAD/ CAM/ CAE 等模具數(shù)字化設(shè)計與制造新技術(shù)，實現(xiàn)了大型精密汽車保險杠模具數(shù)字化設(shè)計、制造的研發(fā)，并實現(xiàn)了其產(chǎn)業(yè)化，為企業(yè)獲得了很大的經(jīng)濟效益。

1 HWQ-B50大型精密汽車保險杠模具設(shè)計

1.1 HWQ-B50 汽車保險杠結(jié)構(gòu)分析

HWQ-B50 汽車保險杠塑件如圖1 所示， 最大外形尺寸為1786mm×558mm×531mm，平均料厚4 mm。且要求表面光潔、線條清晰。該塑件大，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，用于生產(chǎn)其塑件的注塑模具抽芯機構(gòu)多， 類似為一個中等程度的工作母機；模具澆注系統(tǒng)采用熱流道，需要通過電加熱；型腔、型芯及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，型腔與澆注系統(tǒng)的熱流道相互矛盾；制品頂出系統(tǒng)復(fù)雜，需用液壓和機械聯(lián)合頂出。

從如圖1所示的塑件A - A局部截面看，此產(chǎn)品模具設(shè)計宜采用內(nèi)分型 ，以減少分型線對產(chǎn)品外觀的影響，產(chǎn)品脫模，整體彎曲3.0 mm，并且動作要求開模和頂出同步。內(nèi)部結(jié)構(gòu)采用導(dǎo)軌運動，抽出型芯，通常分模線應(yīng)在大面表面上， 但為確保車身外飾件要求表面光潔、線條美觀、流暢的目的， 確定在底側(cè)部進(jìn)行分模， 確保塑件表面無分模痕跡。

圖1 HWQ-B50 汽車保險杠塑件

1.2 應(yīng)用Moldflow 軟件對塑件進(jìn)行氣輔CAE模擬分析，確定澆口、氣口位置與數(shù)量

通過Moldflow 軟件在計算機上完成HWQ-B50汽車保險杠注塑模具氣輔注塑仿真過程及各種模擬分析，根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整熔體澆口、氣口位置、流道尺寸和氣道尺寸的優(yōu)化以及氣道的合理布置。

1）進(jìn)行網(wǎng)格劃分

應(yīng)用UG軟件建立stl 格式的HWQ-B50汽車保險杠三維數(shù)字化模型， 導(dǎo)入Moldflow 軟件， 對其進(jìn)行網(wǎng)格劃分和修補，確保制品模型的單元網(wǎng)格匹配率、連通區(qū)域數(shù)值、網(wǎng)格交叉和完全重疊網(wǎng)格數(shù)值、未配向單元數(shù)值以及匹配度和最大縱橫比完全滿足Moldflow的分析要求。

2）設(shè)定成型分析工藝參數(shù)

由塑件材料：PP + EPDM+ T20 改性材料，設(shè)定相關(guān)成型分析工藝參數(shù)為：最大注射壓力為55MPa，氣體注射壓力為20MPa，模溫50℃，熔體溫度為230℃，延遲時間為25s，氣道的等效直徑為9.6mm，冷卻時間為22s。

3） 確定澆口、氣口位置及數(shù)量

通過Moldflow 軟件首先對制件進(jìn)行最佳澆口、氣口位置分析，了解塑件澆口選取的位置，如圖2中深蘭色部分所示 ， 確保塑件成型均勻、完整、無缺陷等。為了進(jìn)一步確定澆口、氣口位置與數(shù)量。根據(jù)塑件結(jié)構(gòu)分析， 模具結(jié)構(gòu)的初步設(shè)計以及多次成型流動分析， 采用對稱6點同一側(cè)面澆口的方案， 如圖3 所示。

4） 塑件氣輔CAE模擬分析，進(jìn)一步優(yōu)化澆注系統(tǒng)的設(shè)計

應(yīng)用Moldflow 軟件對塑件初步設(shè)計方案進(jìn)行氣輔CAE模擬分析，模擬熔體填充、保壓、冷卻情況，分析制品注塑中的應(yīng)力分布、分子和纖維取向分布、制品的收縮和翹曲變形等情況， 為避免注射熔體量不足、氣體壓力過大、氣穴、吹穿、表面凹陷等的發(fā)生。根據(jù)分析結(jié)果，調(diào)整熔體澆口、氣口位置、流道尺寸和氣道尺寸的優(yōu)化以及氣道的合理布置。如圖2所示，最終模具的澆注系統(tǒng)設(shè)計采用5點側(cè)澆口熱流道方式，合理滿足模具結(jié)構(gòu)條件， 特別是拉料桿的位置空間得到了保證， 減少分流道流程， 避免了與其他機構(gòu)相干涉。

圖2 最佳澆口位置

圖3 初步澆口位置和進(jìn)膠順序設(shè)計

1.3 塑件結(jié)構(gòu)的二次設(shè)計

通過對塑件進(jìn)行翹曲變形、注射壓力等等CAE模擬分析。必須對塑件進(jìn)行進(jìn)一步的設(shè)計優(yōu)化，在嚴(yán)格保證塑件功能、外飾件要求的條件下，充分滿足模具結(jié)構(gòu)要求和模具制造工藝。由于塑件上表面兩側(cè)處存在大斜面，內(nèi)側(cè)有倒鉤， 為了簡化模具結(jié)構(gòu)， 必須把塑件沿Y軸旋轉(zhuǎn)3°， 旋轉(zhuǎn)后上表面兩側(cè)大斜面就能順利脫模， 避免內(nèi)抽芯過大。塑件兩側(cè)缺口處的型芯外面做抽芯，同時內(nèi)面可避免再做斜頂機構(gòu)，并在塑件安裝位轉(zhuǎn)動90°，直接在滑塊上生成。另外， Y軸方向兩側(cè)預(yù)留變形重新成型，實現(xiàn)塑件二次關(guān)鍵設(shè)計。endprint

1.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是整副模具成敗的關(guān)鍵，本課題汽車保險杠模具外形尺寸大、體積重達(dá)40余噸，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，類似一個中等程度的工作母機，模具澆注系統(tǒng)采用熱流道，需要電加熱；型腔、型芯及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，模具分型抽芯機構(gòu)、模溫控制裝置、制品頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等等。

1） 塑件材料收縮率的確定：塑件材料為PP + EPDM+ T20 改性材料， 綜合材料的注射工藝和塑件的形狀以及材料的變形等特性，同時考慮預(yù)留變形因素所造成的差異， 塑件材料收縮率在X、Y、Z三軸方向分別采用1.1 % 、 1.0 %和 1.0 %三種不同的收縮率。

2） 脫模方式確定：塑件在脫模時， 首先開模和第一次頂出同步一段距離，內(nèi)部抽芯先抽出產(chǎn)品變形空間，防止產(chǎn)品變形，確保產(chǎn)品脫離倒扣，留在型芯；然后，繼續(xù)開模，同時停止頂出，當(dāng)開模距離到達(dá)一定大時，停止開模；再進(jìn)行第二次頂出，完成內(nèi)部抽芯；，繼續(xù)第三次頂出，此次頂出采用頂塊頂出，同時由機械手取出產(chǎn)品，最后油缸復(fù)位。

3） 導(dǎo)軌抽芯裝置設(shè)計：保險杠內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)如圖4所示，為了保證斜頂與1型芯帽運動暢通，采用自滑壓條，油缸頂出1型芯帽，2導(dǎo)軌帶動14斜頂往上運動，因固定在3斜頂中的兩個導(dǎo)向桿運動限制，使得1斜頂沿著5導(dǎo)向桿方向向上斜線運動，完成斜頂抽芯動作，同時3斜頂帶動其余在斜頂中的抽芯塊如4抽芯塊，這樣可以完成產(chǎn)品內(nèi)部和產(chǎn)品兩側(cè)抽芯，此結(jié)構(gòu)可靠、運動穩(wěn)定。

1-型芯帽 2-驅(qū)動導(dǎo)軌 3-斜頂 4-抽芯塊 5-導(dǎo)向桿

圖4 汽車保險杠模具導(dǎo)軌抽芯裝置

4） 冷卻系統(tǒng)設(shè)計：為使塑件在模腔內(nèi)迅速冷凝定型，確保成型周期，本項目模具型芯和型腔設(shè)置冷卻系統(tǒng)管道 15mm的斜孔和直孔，每條冷卻回路與熱流道隔開，長度控制在5M以內(nèi)， 充分發(fā)揮其冷卻作用。

5） 排氣槽設(shè)計：根據(jù)CAE 分析，首先在相關(guān)困氣部位開設(shè)排氣槽， 其次，在內(nèi)抽芯滑塊上開排氣槽，以解決合模狀態(tài)下 內(nèi)抽芯存在真空，確保本模具先內(nèi)抽芯再開模的設(shè)計。

6） 模具材料選用及熱處理： 為減少內(nèi)應(yīng)力，增加模具強度、硬度，可對模具主要部件進(jìn)行熱處理。

①模具型腔選用20Cr合金滲碳鋼， 為運用粗加工后進(jìn)行滲碳回火的加工工序， 一方面，提高表面硬度（28～32 HRC）和耐磨性，另一方面減少熱處理變形，確保模具制造精度，使模具使用壽命得以提高。

②模具型芯滑塊選用718 鋼（3CrNiMo）材料，原因是該滑塊要求高，體積比較大，且存在雙向運動；同時為減少因摩擦而引起的熱變形，可使用潤滑油，增加滾動裝置，確保模具型芯滑塊的制造精度。

1.5 模具結(jié)構(gòu)及其工作原理

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

模具開模時，首先油缸7得到設(shè)備信號進(jìn)油，通過連桿26，推動橫梁5和型芯帽3向前頂出運動，橫梁5通過導(dǎo)柱16拉動斜頂14沿導(dǎo)軌13運動。其次，固定在型芯帽地側(cè)的導(dǎo)板4，確保型芯帽3在頂出過程中保持水平運動，不會因為型芯帽3的自重和導(dǎo)柱9與導(dǎo)套10 之間的間隙而下墜。然后，固定在型芯帽3上的型芯鑲件17通過導(dǎo)柱18帶動滑塊19沿導(dǎo)向桿20運動，型芯鑲件26固定在型芯固定板6上靜止不動，讓出滑塊19的運動空間。最后，斜頂14開始運動時，導(dǎo)板的T型槽是水平的，頂塊23保持與型芯帽3同步，運動到一定距離后，頂桿24的T型導(dǎo)軌接觸到導(dǎo)板25的T型槽的傾斜段，頂塊23相對型芯帽3開始頂出動作，釋放產(chǎn)品上的深筋的留模力，油缸行程到位后，用機械手取件。

2 結(jié)束語

通過基于氣輔成型及CAE模擬分析技術(shù)的大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計，突破了傳統(tǒng)的汽車保險杠塑件設(shè)計、制造的理念與方法，通過計算機以全新的數(shù)字化設(shè)計與制造手段，實現(xiàn)了大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計最優(yōu)化的工藝設(shè)計方案，降低了傳統(tǒng)模具設(shè)計制造反復(fù)試、修模的成本，縮短了開發(fā)周期，提高了制品質(zhì)量和生產(chǎn)率.對企業(yè)進(jìn)行大型精密汽車保險杠系列注塑模具設(shè)計和高效注塑生產(chǎn)具有較高的實際指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Agrawal D， Vasudevan P， Knowledge Based Systems Development of Injection Molding， Advanced Application Technology， 1998， 10（5）： 419-428.

[2]張瓏，塑料成型CAE——moldflow應(yīng)用基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，北京，2010.6， 207.

[3]Torsten Kruse， Injection Mold Process Simulation A Productivity Tool for processor ANTEC'2000，SPE conference，2000， 732.

[4]錢欣、金楊福，塑料注射制品缺陷與CAE分析，化工工業(yè)出版社，北京，2010.1，84-89.

[5]陳智勇，Moldflow6.1注塑成型從入門到精通，電子工業(yè)出版社，北京，2009.9， 67.endprint

1.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是整副模具成敗的關(guān)鍵，本課題汽車保險杠模具外形尺寸大、體積重達(dá)40余噸，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，類似一個中等程度的工作母機，模具澆注系統(tǒng)采用熱流道，需要電加熱；型腔、型芯及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，模具分型抽芯機構(gòu)、模溫控制裝置、制品頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等等。

1） 塑件材料收縮率的確定：塑件材料為PP + EPDM+ T20 改性材料， 綜合材料的注射工藝和塑件的形狀以及材料的變形等特性，同時考慮預(yù)留變形因素所造成的差異， 塑件材料收縮率在X、Y、Z三軸方向分別采用1.1 % 、 1.0 %和 1.0 %三種不同的收縮率。

2） 脫模方式確定：塑件在脫模時， 首先開模和第一次頂出同步一段距離，內(nèi)部抽芯先抽出產(chǎn)品變形空間，防止產(chǎn)品變形，確保產(chǎn)品脫離倒扣，留在型芯；然后，繼續(xù)開模，同時停止頂出，當(dāng)開模距離到達(dá)一定大時，停止開模；再進(jìn)行第二次頂出，完成內(nèi)部抽芯；，繼續(xù)第三次頂出，此次頂出采用頂塊頂出，同時由機械手取出產(chǎn)品，最后油缸復(fù)位。

3） 導(dǎo)軌抽芯裝置設(shè)計：保險杠內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)如圖4所示，為了保證斜頂與1型芯帽運動暢通，采用自滑壓條，油缸頂出1型芯帽，2導(dǎo)軌帶動14斜頂往上運動，因固定在3斜頂中的兩個導(dǎo)向桿運動限制，使得1斜頂沿著5導(dǎo)向桿方向向上斜線運動，完成斜頂抽芯動作，同時3斜頂帶動其余在斜頂中的抽芯塊如4抽芯塊，這樣可以完成產(chǎn)品內(nèi)部和產(chǎn)品兩側(cè)抽芯，此結(jié)構(gòu)可靠、運動穩(wěn)定。

1-型芯帽 2-驅(qū)動導(dǎo)軌 3-斜頂 4-抽芯塊 5-導(dǎo)向桿

圖4 汽車保險杠模具導(dǎo)軌抽芯裝置

4） 冷卻系統(tǒng)設(shè)計：為使塑件在模腔內(nèi)迅速冷凝定型，確保成型周期，本項目模具型芯和型腔設(shè)置冷卻系統(tǒng)管道 15mm的斜孔和直孔，每條冷卻回路與熱流道隔開，長度控制在5M以內(nèi)， 充分發(fā)揮其冷卻作用。

5） 排氣槽設(shè)計：根據(jù)CAE 分析，首先在相關(guān)困氣部位開設(shè)排氣槽， 其次，在內(nèi)抽芯滑塊上開排氣槽，以解決合模狀態(tài)下 內(nèi)抽芯存在真空，確保本模具先內(nèi)抽芯再開模的設(shè)計。

6） 模具材料選用及熱處理： 為減少內(nèi)應(yīng)力，增加模具強度、硬度，可對模具主要部件進(jìn)行熱處理。

①模具型腔選用20Cr合金滲碳鋼， 為運用粗加工后進(jìn)行滲碳回火的加工工序， 一方面，提高表面硬度（28～32 HRC）和耐磨性，另一方面減少熱處理變形，確保模具制造精度，使模具使用壽命得以提高。

②模具型芯滑塊選用718 鋼（3CrNiMo）材料，原因是該滑塊要求高，體積比較大，且存在雙向運動；同時為減少因摩擦而引起的熱變形，可使用潤滑油，增加滾動裝置，確保模具型芯滑塊的制造精度。

1.5 模具結(jié)構(gòu)及其工作原理

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

模具開模時，首先油缸7得到設(shè)備信號進(jìn)油，通過連桿26，推動橫梁5和型芯帽3向前頂出運動，橫梁5通過導(dǎo)柱16拉動斜頂14沿導(dǎo)軌13運動。其次，固定在型芯帽地側(cè)的導(dǎo)板4，確保型芯帽3在頂出過程中保持水平運動，不會因為型芯帽3的自重和導(dǎo)柱9與導(dǎo)套10 之間的間隙而下墜。然后，固定在型芯帽3上的型芯鑲件17通過導(dǎo)柱18帶動滑塊19沿導(dǎo)向桿20運動，型芯鑲件26固定在型芯固定板6上靜止不動，讓出滑塊19的運動空間。最后，斜頂14開始運動時，導(dǎo)板的T型槽是水平的，頂塊23保持與型芯帽3同步，運動到一定距離后，頂桿24的T型導(dǎo)軌接觸到導(dǎo)板25的T型槽的傾斜段，頂塊23相對型芯帽3開始頂出動作，釋放產(chǎn)品上的深筋的留模力，油缸行程到位后，用機械手取件。

2 結(jié)束語

通過基于氣輔成型及CAE模擬分析技術(shù)的大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計，突破了傳統(tǒng)的汽車保險杠塑件設(shè)計、制造的理念與方法，通過計算機以全新的數(shù)字化設(shè)計與制造手段，實現(xiàn)了大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計最優(yōu)化的工藝設(shè)計方案，降低了傳統(tǒng)模具設(shè)計制造反復(fù)試、修模的成本，縮短了開發(fā)周期，提高了制品質(zhì)量和生產(chǎn)率.對企業(yè)進(jìn)行大型精密汽車保險杠系列注塑模具設(shè)計和高效注塑生產(chǎn)具有較高的實際指導(dǎo)意義。

參考文獻(xiàn)：

[1]Agrawal D， Vasudevan P， Knowledge Based Systems Development of Injection Molding， Advanced Application Technology， 1998， 10（5）： 419-428.

[2]張瓏，塑料成型CAE——moldflow應(yīng)用基礎(chǔ)，電子工業(yè)出版社，北京，2010.6， 207.

[3]Torsten Kruse， Injection Mold Process Simulation A Productivity Tool for processor ANTEC'2000，SPE conference，2000， 732.

[4]錢欣、金楊福，塑料注射制品缺陷與CAE分析，化工工業(yè)出版社，北京，2010.1，84-89.

[5]陳智勇，Moldflow6.1注塑成型從入門到精通，電子工業(yè)出版社，北京，2009.9， 67.endprint

1.4 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計

模具結(jié)構(gòu)設(shè)計是整副模具成敗的關(guān)鍵，本課題汽車保險杠模具外形尺寸大、體積重達(dá)40余噸，且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，類似一個中等程度的工作母機，模具澆注系統(tǒng)采用熱流道，需要電加熱；型腔、型芯及冷卻系統(tǒng)復(fù)雜，模具分型抽芯機構(gòu)、模溫控制裝置、制品頂出系統(tǒng)結(jié)構(gòu)復(fù)雜等等。

1） 塑件材料收縮率的確定：塑件材料為PP + EPDM+ T20 改性材料， 綜合材料的注射工藝和塑件的形狀以及材料的變形等特性，同時考慮預(yù)留變形因素所造成的差異， 塑件材料收縮率在X、Y、Z三軸方向分別采用1.1 % 、 1.0 %和 1.0 %三種不同的收縮率。

2） 脫模方式確定：塑件在脫模時， 首先開模和第一次頂出同步一段距離，內(nèi)部抽芯先抽出產(chǎn)品變形空間，防止產(chǎn)品變形，確保產(chǎn)品脫離倒扣，留在型芯；然后，繼續(xù)開模，同時停止頂出，當(dāng)開模距離到達(dá)一定大時，停止開模；再進(jìn)行第二次頂出，完成內(nèi)部抽芯；，繼續(xù)第三次頂出，此次頂出采用頂塊頂出，同時由機械手取出產(chǎn)品，最后油缸復(fù)位。

3） 導(dǎo)軌抽芯裝置設(shè)計：保險杠內(nèi)抽芯結(jié)構(gòu)如圖4所示，為了保證斜頂與1型芯帽運動暢通，采用自滑壓條，油缸頂出1型芯帽，2導(dǎo)軌帶動14斜頂往上運動，因固定在3斜頂中的兩個導(dǎo)向桿運動限制，使得1斜頂沿著5導(dǎo)向桿方向向上斜線運動，完成斜頂抽芯動作，同時3斜頂帶動其余在斜頂中的抽芯塊如4抽芯塊，這樣可以完成產(chǎn)品內(nèi)部和產(chǎn)品兩側(cè)抽芯，此結(jié)構(gòu)可靠、運動穩(wěn)定。

1-型芯帽 2-驅(qū)動導(dǎo)軌 3-斜頂 4-抽芯塊 5-導(dǎo)向桿

圖4 汽車保險杠模具導(dǎo)軌抽芯裝置

4） 冷卻系統(tǒng)設(shè)計：為使塑件在模腔內(nèi)迅速冷凝定型，確保成型周期，本項目模具型芯和型腔設(shè)置冷卻系統(tǒng)管道 15mm的斜孔和直孔，每條冷卻回路與熱流道隔開，長度控制在5M以內(nèi)， 充分發(fā)揮其冷卻作用。

5） 排氣槽設(shè)計：根據(jù)CAE 分析，首先在相關(guān)困氣部位開設(shè)排氣槽， 其次，在內(nèi)抽芯滑塊上開排氣槽，以解決合模狀態(tài)下 內(nèi)抽芯存在真空，確保本模具先內(nèi)抽芯再開模的設(shè)計。

6） 模具材料選用及熱處理： 為減少內(nèi)應(yīng)力，增加模具強度、硬度，可對模具主要部件進(jìn)行熱處理。

①模具型腔選用20Cr合金滲碳鋼， 為運用粗加工后進(jìn)行滲碳回火的加工工序， 一方面，提高表面硬度（28～32 HRC）和耐磨性，另一方面減少熱處理變形，確保模具制造精度，使模具使用壽命得以提高。

②模具型芯滑塊選用718 鋼（3CrNiMo）材料，原因是該滑塊要求高，體積比較大，且存在雙向運動；同時為減少因摩擦而引起的熱變形，可使用潤滑油，增加滾動裝置，確保模具型芯滑塊的制造精度。

1.5 模具結(jié)構(gòu)及其工作原理

模具結(jié)構(gòu)如圖5所示。

模具開模時，首先油缸7得到設(shè)備信號進(jìn)油，通過連桿26，推動橫梁5和型芯帽3向前頂出運動，橫梁5通過導(dǎo)柱16拉動斜頂14沿導(dǎo)軌13運動。其次，固定在型芯帽地側(cè)的導(dǎo)板4，確保型芯帽3在頂出過程中保持水平運動，不會因為型芯帽3的自重和導(dǎo)柱9與導(dǎo)套10 之間的間隙而下墜。然后，固定在型芯帽3上的型芯鑲件17通過導(dǎo)柱18帶動滑塊19沿導(dǎo)向桿20運動，型芯鑲件26固定在型芯固定板6上靜止不動，讓出滑塊19的運動空間。最后，斜頂14開始運動時，導(dǎo)板的T型槽是水平的，頂塊23保持與型芯帽3同步，運動到一定距離后，頂桿24的T型導(dǎo)軌接觸到導(dǎo)板25的T型槽的傾斜段，頂塊23相對型芯帽3開始頂出動作，釋放產(chǎn)品上的深筋的留模力，油缸行程到位后，用機械手取件。

2 結(jié)束語

通過基于氣輔成型及CAE模擬分析技術(shù)的大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計，突破了傳統(tǒng)的汽車保險杠塑件設(shè)計、制造的理念與方法，通過計算機以全新的數(shù)字化設(shè)計與制造手段，實現(xiàn)了大型精密汽車保險杠注塑模具設(shè)計最優(yōu)化的工藝設(shè)計方案，降低了傳統(tǒng)模具設(shè)計制造反復(fù)試、修模的成本，縮短了開發(fā)周期，提高了制品質(zhì)量和生產(chǎn)率.對企業(yè)進(jìn)行大型精密汽車保險杠系列注塑模具設(shè)計和高效注塑生產(chǎn)具有較高的實際指導(dǎo)意義。

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