摘要：目前對中空波紋型側(cè)壁結(jié)構(gòu)的注塑成形研究主要集中在模具設(shè)計(jì)、材料選擇和注塑機(jī)控制等方面，雖然取得了較大的進(jìn)展，但仍存在氣泡、變形、成形不良等問題。基于此，提出了一種分步脫模方法，通過中間脫模過程中的吹氣膨脹來瞬時完成脫模，避免了側(cè)壁波紋管結(jié)構(gòu)的撕裂風(fēng)險，提高了制品的生產(chǎn)效率和制造可靠性。

關(guān)鍵詞：汽車內(nèi)通風(fēng)道；中空結(jié)構(gòu)；波紋型側(cè)壁；分步脫模方法

中圖分類號：U462 收稿日期：2024-02-10

DOI：10.19999/j.cnki.1004-0226.2024.04.022

1 前言

在汽車內(nèi)通風(fēng)道的制造中，空波紋型側(cè)壁結(jié)構(gòu)的注塑成形問題受到重視。由于側(cè)壁的特殊結(jié)構(gòu)，傳統(tǒng)脫模方法無法適用，強(qiáng)行脫?？赡軐?dǎo)致側(cè)壁撕裂和產(chǎn)品報廢。中空結(jié)構(gòu)制品在包裝、容器、管道等領(lǐng)域非常重要，而注塑技術(shù)作為主要的制造方法，其工藝穩(wěn)定性和優(yōu)化對產(chǎn)品性能有重大影響。因此針對市場對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率的日益提高的要求，對中空結(jié)構(gòu)制品的注塑工藝進(jìn)行研究和優(yōu)化變得非常重要。

如圖1所示，目前有一款汽車內(nèi)通風(fēng)道為中空結(jié)構(gòu)［1-3］，側(cè)壁呈波紋型，由軟性塑料注塑成形。在成形后由于側(cè)壁的波紋結(jié)構(gòu)，無法采用常規(guī)的脫模［4-6］，強(qiáng)行脫模的話，會造成側(cè)壁撕裂而使產(chǎn)品報廢。本文以此通風(fēng)道為對象進(jìn)行研究。

2 中空結(jié)構(gòu)制品注塑工藝分析

中空結(jié)構(gòu)制品在包裝、容器、管道等領(lǐng)域占據(jù)重要地位，而注塑技術(shù)作為一種主流的制造方法，其工藝的穩(wěn)定性和優(yōu)化對產(chǎn)品性能產(chǎn)生深遠(yuǎn)影響。隨著市場對產(chǎn)品質(zhì)量和生產(chǎn)效率要求的不斷提高，對中空結(jié)構(gòu)制品注塑工藝的研究與優(yōu)化顯得尤為迫切。目前，中空結(jié)構(gòu)制品注塑工藝的研究主要集中在模具設(shè)計(jì)、材料選擇、注塑機(jī)控制等方面。各項(xiàng)研究成果在提高產(chǎn)品質(zhì)量、降低生產(chǎn)成本等方面取得了一定的進(jìn)展，然而仍然存在一些挑戰(zhàn)，如氣泡、變形、成形不良等缺陷的難以完全避免，生產(chǎn)效率有待提高，對環(huán)保和可持續(xù)性的需求也日益增加。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過程

模具結(jié)構(gòu)示意圖及其工作過程如圖2所示。該模具脫模結(jié)構(gòu)安裝過程如下：

a.在設(shè)備構(gòu)造中，滑塊1（1）、滑塊2（2）、滑塊3（3）以及滑塊4（4）被設(shè)計(jì)為相互對應(yīng)。具體而言，滑塊1（1）與滑塊2（2）成對布置，而滑塊3（3）與滑塊4（4）同樣對立配置。在滑塊1（1）中，裝有兩個相互垂直嚙合的斜齒條，分別為斜齒條1（5）和斜齒條2（6）。斜齒條1（5）緊固在滑塊1（1）上，而斜齒條2（6）則與定模結(jié)合，并配備有上部滑軌（6.1）。接著，滑塊2（2）連接著斜齒條3（7）和斜齒條4（8），它們也是以垂直方式嚙合。其中，斜齒條3（7）固定于滑塊2（2），而斜齒條4（8）則與動模固定。此外，滑塊3（3）裝配了斜齒條5（9）和斜齒條6（10），這兩者同樣垂直嚙合。斜齒條5（9）安裝在滑塊3（3）上，而斜齒條6（10）與定模連接。滑塊4（4）裝有斜齒條7（11）和斜齒條8（12），它們之間實(shí)現(xiàn)了垂直的嚙合關(guān)系。斜齒條7（11）穩(wěn)固在滑塊4（4）上，并與定模形成固定連接。當(dāng)這些滑塊相互靠攏并合模時，它們一起構(gòu)成了成形通風(fēng)管道（101）的外部結(jié)構(gòu)?；瑝K1（1）的內(nèi)側(cè)配備了內(nèi)軸芯（20），專用于塑造通風(fēng)管道（101）的內(nèi)壁。從整體構(gòu)造來看，滑塊1（1）、滑塊2（2）、滑塊3（3）和滑塊4（4）的內(nèi)部空間以及內(nèi)軸芯（20）的外表面共同組成了成形通風(fēng)道（101）的型腔。此外，滑塊1（1）上設(shè)置了進(jìn)氣孔（21），而內(nèi)軸芯（20）則裝有氣道（20.1）。這個氣道（20.1）的進(jìn)氣端與進(jìn)氣孔（21）相連，而其出氣端穿過內(nèi)軸芯（20）中部的側(cè)壁。這種設(shè)計(jì)有效地促進(jìn)了通風(fēng)道的形成，并優(yōu)化了通風(fēng)效果。

b.在第一和第二夾緊塊閉合時，它們共同固定位于滑塊2一端兩側(cè)的通風(fēng)道。

c.作為氣道（20.1）組成部分的內(nèi)軸芯（20）配備了用于通氣的縫隙。

d.在第三（3）和第四（4）滑塊的內(nèi)部空間的壁面上，均配備了形成連接管（101）所需的凹槽（19）。

模具工作過程如下：

當(dāng)模具處于閉合狀態(tài)時，動模和定模形成密閉結(jié)合，通過滑塊1、滑塊2、滑塊3、滑塊4及內(nèi)軸（20）構(gòu)成的型腔內(nèi)，創(chuàng)造出通風(fēng)道（101）。開模過程遵循以下步驟：首先，定模上移D1距離，觸發(fā)斜齒條2、斜齒條6和斜齒條7的上移。此時，斜齒條2上的導(dǎo)軌（6.1）與斜齒條1產(chǎn)生滑動連接，保持斜齒條1固定不動。同時，斜齒條6驅(qū)動斜齒條5外移，進(jìn)而使滑塊3外側(cè)滑動。斜齒條7和斜齒條8外移，從通風(fēng)道（101）的外壁分離，同時推動滑塊4向外移動。在此階段，通風(fēng)道（101）的一端在滑塊1內(nèi)側(cè)固定和密封，另一端在滑塊2內(nèi)側(cè)固定和密封。接下來，隨著定模進(jìn)一步打開，斜齒條2與斜齒條1嚙合。斜齒條2引導(dǎo)斜齒條1外移，并推動滑塊1向外側(cè)滑動。當(dāng)滑塊1開始滑動時，注塑機(jī)通過進(jìn)氣孔（21）進(jìn)氣，并通過氣道（20.1）從內(nèi)軸芯（20）的中部側(cè)壁排氣，使通風(fēng)道（101）膨脹，實(shí)現(xiàn)滑塊1的脫模。最后，隨著動模的進(jìn)一步打開，斜齒條4上移，驅(qū)動斜齒條3外移，并推動滑塊2外移，完成通風(fēng)道（101）的脫模。此步驟完成后，通風(fēng)道（101）完全脫離模具，為下一輪模具成形做準(zhǔn)備。

4 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

a.當(dāng)?shù)谝?、第二、第三和第四滑塊互相靠攏并合模，它們共同構(gòu)成了通風(fēng)道101的外側(cè)結(jié)構(gòu)。內(nèi)部，滑塊11裝有內(nèi)軸芯20，專門用于塑造通風(fēng)道10的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。從整體角度來看，滑塊1、滑塊2、滑塊3和滑塊4的內(nèi)部空間，連同內(nèi)軸芯20的外表面，共同組成了通風(fēng)道101的成型空間。

b.在滑塊1上配備了進(jìn)氣口21，而內(nèi)軸芯20則裝有氣道20.1。這個氣道20.1的一端與進(jìn)氣口21相連，而另一端則穿過內(nèi)軸芯20的中間側(cè)壁。

c.在第一夾緊塊13中，安裝了兩個斜齒條，以垂直方式互相嚙合。斜齒條15被固定在第一夾緊塊13上，而斜齒條16則與動模連接。

d.第二夾緊塊14中，安裝了斜齒條17和斜齒條18，這兩者也是垂直嚙合。斜齒條17固定在第二夾緊塊14上，而斜齒條18則與動模相接。此外，內(nèi)軸芯20配備了通氣縫，作為氣道20.1的組成部分。

e.滑塊3和滑塊4的內(nèi)部壁面均設(shè)計(jì)有凹槽19，專門用于成型連接管101。

5 模流仿真分析

圖3所示為制品體積收縮率，圖4所示為制品體積收縮率。通過圖3、圖4能夠發(fā)現(xiàn)，該制品結(jié)構(gòu)經(jīng)過修改調(diào)整之后脫模收縮率為5.25%，產(chǎn)品各部分體積收縮均勻且滿足要求，通過比較在不同方向的變形量能夠發(fā)現(xiàn)制品在各個方向收縮均勻。此結(jié)果驗(yàn)證了汽車內(nèi)通風(fēng)道注塑模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理。

6 結(jié)語

本設(shè)計(jì)解決的技術(shù)問題提供了一種分步脫模方法，在中間脫模過程中進(jìn)行吹氣膨脹從而瞬時完成脫模，且結(jié)構(gòu)簡單、可靠性，能避免側(cè)壁波紋管結(jié)構(gòu)被撕裂的風(fēng)險，大大改善了制品在脫模過程中的制造風(fēng)險，同時提高了生產(chǎn)效率。

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作者簡介：

王一棟，男，1992年生，工程師，研究方向?yàn)槟＞咴O(shè)計(jì)及其新技術(shù)。