汽车尾气处理滤气片注塑模结构设计

　　摘要 ：通过对滤气片的形体分析，找出了滤气片形体上存在着影响模具结构的型孔、外观、变形和批量要素。在制订滤气片 注射模结构可行性方案时，又充分考虑到要素对模具结构的影响。对于平行开闭模方向的型孔，采用了动模镶件的形式 ;对于垂 直开闭模方向的型孔，采用了斜销滑块自动抽芯机构 ;再采用了顶杆设置在滤气片内型面上，而潜伏式点浇口设置在滤气片长侧 面上的措施，确保了注塑件外观要求 ;而在成型 6×Φ8 mm×26 mm 型孔后的脱模时，则采用了推管脱模形式，避免了滤气片脱模 时的变形。一模二腔的设置，可同时成型加工左右滤气片。以选取了高性能新型模具钢材和热处理工艺，提高了模具加工效率和 寿命，达到了滤气片大批量顺利的加工。

　　关键词 ：形体分析 ;注射模 ;结构方案 ;抽芯机构 ;推管

　　本文对象零件为一款汽车的尿素箱滤器纵格栅， 用于汽车，特别是大卡车的尾气吸附与处理，零件制造后，需要与箱体超声波热合，除了基本尺寸外，零 件要求较高的平面度。由于零件基本为长条结构，该模具设计的重点在于通过三维模拟分析合理的补偿零 件变形、选择浇口，同时采用合适的注射工艺参数保 证产品质量。同时，由于该零件的生产批量较大，模具设计必须满足采用机械手实现全自动生产的的要求。

　　机械工程论文范例：汽车机械控制系统中的自动化技术运用

　　1　滤气片形体分析

　　汽车尾气处理滤气片简称滤气片，左件二维图，右件对称，滤气片三维图。材料 ：聚丙烯(PP)，收缩率 ：1.8%~2.5%。

　　1.1　型孔要素

　　滤气片形体上存在着平行和垂直开闭模两种方向 型孔要素 [1]。 (1)平行开闭模方向的型孔要素： 存在着 4×Φ17 mm×6.5 mm、2×Φ8 mm×Φ10 mm×8.2 mm 和 6×Φ8 mm×26 mm 平行开闭模方向的型孔。 (2)垂直开闭模方向的型孔要素， 存在着 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 垂直开闭模方向 的型孔。

　　1.2　外观要素

　　滤气片外表面不允许存在模具顶杆、抽芯的痕迹，允许侧面存在点浇口的痕迹，不允 许滤气片出现缺陷痕迹 [2]。

　　1.2　变形要素

　　由于滤气片是 196 mm×68 mm×1.8 mm 长方形薄 板型注塑件，加上 6×Φ8 mm×26 mm 型孔的脱模力较 大，脱模时脱模力设计不均匀容易产生滤气片的变形 [3]。

　　1.3　批量要素

　　由于滤气片为汽车零部件，因此产量是特大批量 [4]。 滤气片注射模结构只有在处理好平行和垂直开闭 模方向两种型孔要素、外观要素、变形和批量要素之 后，才能确保模具能够顺利成型滤气片。

　　2　滤气片注射模结构方案可行性分析 在制订滤气片注射模结构方案时，主要是针对滤 气片形体分析到的要素，采用对应措施来化解形体要 素中提出的问题。

　　2.1　解决型孔要素的模具结构方案 措施也是要有分别针对平行和垂直开闭模方向两 种型孔要素的方案。 (1)平行开闭模方向型孔要素解决的方案 ：可以设置为成型各种平行开闭模方向型孔动模镶嵌型芯的 方法，利用模具闭模来成型各种型孔，开模时实现各 种型孔的抽芯。 (2)垂直开闭模方向型孔要素解决的方案 ：可以 采用斜销滑块抽芯机构，利用模具闭合时斜销可以拨 动滑块和型芯复位完成滤气片垂直开闭模方向型孔的 成型，模具开模时斜销拨动滑块和型芯完成型孔的抽 芯。

　　2.2　外观要素解决方案

　　模具的顶杆和成型平行开闭模方向的型孔的动模 镶嵌型芯全部设置在内表面，抽芯机构的型芯设置在 2 短侧面上，因而避免了设置在滤气片的外表面上， 只是在长侧面上存在 2 个点浇口的痕迹。

　　2.3　变形要素解决方案

　　由于滤气片上存在着 6×Φ8 mm×26 mm 的型孔， 脱模时成型这 6 个型孔需要有较大的脱模力会造成 1.8 mm 薄壁的滤气片变形，为此考虑采用推管的方式进 行脱 6×Φ8 mm×26 mm 的型芯。

　　2.4　批量要素解决方案

　　因为滤气片为特大批量，模具结构方案需要从加 工效率和模具寿命方面作手解决。滤气片注射模结构可行性方案，由于考虑了型孔、 外观、变形和批量要素的要求，而采用的措施又得当， 注射模的结构方案可行性是可以成立的。

　　3　滤气片注射模结构设计

　　根据滤气片的形体分析，制订出了注射模结构可行性的方案，经过论证之后就可以进行注塑模的设计和造型。

　　3.1　分型面

　　分型面 Ⅰ-Ⅰ 将注射模 分成定模和动模部分。

　　3.2　模腔与型芯

　　为了提高模具的加工效率，模腔采用一模二腔， 即将滤气片左右件可同时放置在一副模具上进行成型 加工。模腔和型芯的尺寸为滤气片的尺寸 +2.15%( 聚 丙烯平均收缩率 ) 收缩率。

　　3.3　模架

　　由定模垫 板 1、定模板 2、动模板 21、安装板 23、推件板 24、 底板 26 和导套 29、48、导柱 30、49 及推板导柱 22、 28 组成，模架为非标注模架。

　　3.4　成型平行开闭模方向型孔的型芯 由动模型芯 6、7、32 组成，动模型芯 6 可成型 6×Φ8 mm×26 mm 型孔， 动模型芯可成型 2×Φ8 mm×Φ10 mm×8.2 mm 型孔， 动模型芯可成型 4×Φ17 mm×6.5 mm 型孔 .

　　3.5　成型垂直开闭模方向型孔的抽芯机构

　　由抽芯 型芯 8、9、滑块 11、垫板 12、沉头螺 13、斜销安装 块 15、斜销 16、滑块垫板 17、滑块限位块 18、弹簧 19、抽芯型芯安装板 20、圆柱销 33、压板 34、35 和 内六角螺钉等组成。动定模开启时，安装在斜销安装 块中的斜销拨动安装在压板和滑块垫板组成槽中的抽 芯型芯实现 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 垂直开闭模 方向型孔的抽芯，同时弹簧推动滑块抵紧滑块限位块。

　　滑块垫板是为了防止磨损而设置的，滑块限位块是限 制滑块的移动位置，以防止滑块脱离动模板。抽芯型 芯是通过抽芯型芯安装板和内六角螺钉与滑块连接在 一起。动定模闭合时，斜销拨动滑块和抽芯型芯复位 并压缩弹簧，可以成型 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 型孔。同时，斜销安装块斜面通过垫板可以楔紧滑块， 防止滑块和抽芯型芯在较大的注射力和保压力作用下后移而出现型孔深度不到位的现象。

　　3.6　滤气片的脱模

　　除了设置众多推杆 45 用于滤气片的脱模之外，还专门设置了推管 5 脱 6×Φ8 mm×26 mm 型孔的型芯，这样可防止该型孔脱 模时因脱模力较大所产生滤气片的变形，甚至出现破 裂现象。

　　3.7　脱浇口冷凝料

　　动定模开启时，推杆 46 通过 U 字形端头可将浇口套中冷凝料拉出，安装 板、推件板和推杆进行脱模运动时，又可将分流道和 潜伏式浇口中的冷凝料推落。

　　3.8　回程机构

　　由安装板、推件板、回程杆 50 和弹簧 51 组成。开模时安装板、推件板、 回程杆被推出，当注射机顶杆退出后，弹簧恢复弹性 可推动安装板、推件板先行复位。合模时回程杆在定 模板的推动下精确复位。

　　3.9　导向结构

　　动模部分和定模部分的开闭模运动的导向是依靠四组 导套 48 和导柱 49 的导向。由于动模型芯细而长并固 定在底板上，加上推管需要进行脱模运动，安装板、 推件板的脱模和回程运动需要有四组导套 29、导柱 30 的导向，另还需要有推板导柱引导，以确保运动的 准确性。

　　3.10　浇注系统的设计

　　主浇道处于浇口套 41 之中，分流道 和潜伏式浇口加工在动模镶件 4 上。由于滤气片面积 较大而厚道又较薄，需要的进胶量较大，为了确保滤 气片能被充满，每个模腔采用 2 处潜伏式浇口。 滤气片注射模结构方案的论证，是从注射模的结 构出发，来验证滤气片形体分析的可行性及所采用的 机构是否能够满足模具结构方案的要求，必要时还需 要对模具薄弱环节的零部件进行强度的校对。

　　3.11　冷系统的设计

　　在定模板 1 和定模镶件 2 与动模镶 件 4 和动模板 5 上均制有冷却水通道，通道一端安装 了进水的冷却水接头，另一端安装了出水的冷却水接 头 7，不能流水通道的一端安装有螺塞 6。为了防止水 的泄漏，在定模板和定模镶件与动模镶件和动模板通 道之间安装有 “O” 形密封圈当冷却水进入定动模的通道中流动时，就能将模具中的热量带走而达到降低模 温的作用。

　　4　试模与修模

　　滤气片注射模经加工和装配好之后，需要经过试 模加工出的滤气片，在其形状、尺寸、精度达到图纸 要求，并要确保滤气片没有缺陷才能判断模具的合格性。现经试模发现滤气片存在填充不足和壁薄 2 处缺 陷，需要采取措施消除缺陷。

　　4.1　修模 先检查缺陷处模腔的尺寸是否符合图纸的尺寸要 求，检验符合，存在的问题只能是进胶量少的原因。 调大料筒每次注塑量 ;延长注射和保压补塑的时间。 如还不能达到根治缺陷的目的，只能是将潜伏式点浇 口的直接扩大一些。

　　5　注塑模工作件模具钢和热处理

　　为了延长模具的使用寿命，主要是提高模具工作 零部件耐磨性，故只能是选用性能更高的新型模具钢 材和合适的热处理工艺。注射模定模镶 件 3 滤气片的成型面需要研磨，并要具有一定的寿命， 就必须采用新型塑料模具钢材和热处理，以提高钢材 的性能。成型件表面的粗糙度值应该在 Ra0.4 以下，其它模具工作零部件应具有高的耐磨性。

　　5.1　注射模主要成型零件钢材选择

　　采用 SUPER-STAR(S-STAR)钢，是日本超镜 面抛光性、高硬度和耐腐蚀的马氏体型不锈塑料模具 钢，其经特殊熔炼而成 . 该钢为预硬抗腐蚀高抛光不 锈钢，适合要求高镜面，高耐磨，抗腐蚀的模具。其 交货硬度可在≤ 229HB 下或在 30~34 HRC 预硬状态 下。

　　6　结束语

　　通过对滤气片的形体分析和注射模结构方案的可 行性分析，制订出完善的注射模结构方案，到达了能 顺利地加工滤气片的目的。经试模发现加工的滤气片 出现了填充不足和局部壁薄的缺陷，其原因是注塑量 不足所造成的。通过增大进胶量、延长进胶时间和保 压补塑时间及加大潜伏式点胶口直径等措施，填充不 足和局部壁薄的缺陷能得到有效的根治。

　　参考资料 :

　　[1] 文根保，陈小兵，文莉，等 . 现代注塑模结构设计实用技术 [M]，北京 ：机械出版社，28~30.

　　[2] 文根保，文莉，史文，等 . 复杂注塑模具设计新方法及案例 [M]，北京 ：化工出版社，36~39.

　　[3] 文根保，文莉，史文，等 . 复杂注塑模现代设计 [M]，北京 ： 金盾出版社，120~125.

　　[4] 文根保，文莉，史文，等 . 注塑模优化设计及成型缺陷解析 [M]，北京 ：化工出版社，45~47.

　　作者： 熊利军 1 ，文根保 2

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