汽車尾氣處理濾氣片注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　摘要 ：通過對(duì)濾氣片的形體分析，找出了濾氣片形體上存在著影響模具結(jié)構(gòu)的型孔、外觀、變形和批量要素。在制訂濾氣片 注射模結(jié)構(gòu)可行性方案時(shí)，又充分考慮到要素對(duì)模具結(jié)構(gòu)的影響。對(duì)于平行開閉模方向的型孔，采用了動(dòng)模鑲件的形式 ;對(duì)于垂 直開閉模方向的型孔，采用了斜銷滑塊自動(dòng)抽芯機(jī)構(gòu) ;再采用了頂桿設(shè)置在濾氣片內(nèi)型面上，而潛伏式點(diǎn)澆口設(shè)置在濾氣片長側(cè) 面上的措施，確保了注塑件外觀要求 ;而在成型 6×Φ8 mm×26 mm 型孔后的脫模時(shí)，則采用了推管脫模形式，避免了濾氣片脫模 時(shí)的變形。一模二腔的設(shè)置，可同時(shí)成型加工左右濾氣片。以選取了高性能新型模具鋼材和熱處理工藝，提高了模具加工效率和 壽命，達(dá)到了濾氣片大批量順利的加工。

　　關(guān)鍵詞 ：形體分析 ;注射模 ;結(jié)構(gòu)方案 ;抽芯機(jī)構(gòu) ;推管

　　本文對(duì)象零件為一款汽車的尿素箱濾器縱格柵， 用于汽車，特別是大卡車的尾氣吸附與處理，零件制造后，需要與箱體超聲波熱合，除了基本尺寸外，零 件要求較高的平面度。由于零件基本為長條結(jié)構(gòu)，該模具設(shè)計(jì)的重點(diǎn)在于通過三維模擬分析合理的補(bǔ)償零 件變形、選擇澆口，同時(shí)采用合適的注射工藝參數(shù)保 證產(chǎn)品質(zhì)量。同時(shí)，由于該零件的生產(chǎn)批量較大，模具設(shè)計(jì)必須滿足采用機(jī)械手實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)生產(chǎn)的的要求。

　　機(jī)械工程論文范例：汽車機(jī)械控制系統(tǒng)中的自動(dòng)化技術(shù)運(yùn)用

　　1　濾氣片形體分析

　　汽車尾氣處理濾氣片簡稱濾氣片，左件二維圖，右件對(duì)稱，濾氣片三維圖。材料 ：聚丙烯(PP)，收縮率 ：1.8%~2.5%。

　　1.1　型孔要素

　　濾氣片形體上存在著平行和垂直開閉模兩種方向 型孔要素 [1]。 (1)平行開閉模方向的型孔要素： 存在著 4×Φ17 mm×6.5 mm、2×Φ8 mm×Φ10 mm×8.2 mm 和 6×Φ8 mm×26 mm 平行開閉模方向的型孔。 (2)垂直開閉模方向的型孔要素， 存在著 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 垂直開閉模方向 的型孔。

　　1.2　外觀要素

　　濾氣片外表面不允許存在模具頂桿、抽芯的痕跡，允許側(cè)面存在點(diǎn)澆口的痕跡，不允 許濾氣片出現(xiàn)缺陷痕跡 [2]。

　　1.2　變形要素

　　由于濾氣片是 196 mm×68 mm×1.8 mm 長方形薄 板型注塑件，加上 6×Φ8 mm×26 mm 型孔的脫模力較 大，脫模時(shí)脫模力設(shè)計(jì)不均勻容易產(chǎn)生濾氣片的變形 [3]。

　　1.3　批量要素

　　由于濾氣片為汽車零部件，因此產(chǎn)量是特大批量 [4]。 濾氣片注射模結(jié)構(gòu)只有在處理好平行和垂直開閉 模方向兩種型孔要素、外觀要素、變形和批量要素之 后，才能確保模具能夠順利成型濾氣片。

　　2　濾氣片注射模結(jié)構(gòu)方案可行性分析 在制訂濾氣片注射模結(jié)構(gòu)方案時(shí)，主要是針對(duì)濾 氣片形體分析到的要素，采用對(duì)應(yīng)措施來化解形體要 素中提出的問題。

　　2.1　解決型孔要素的模具結(jié)構(gòu)方案 措施也是要有分別針對(duì)平行和垂直開閉模方向兩 種型孔要素的方案。 (1)平行開閉模方向型孔要素解決的方案 ：可以設(shè)置為成型各種平行開閉模方向型孔動(dòng)模鑲嵌型芯的 方法，利用模具閉模來成型各種型孔，開模時(shí)實(shí)現(xiàn)各 種型孔的抽芯。 (2)垂直開閉模方向型孔要素解決的方案 ：可以 采用斜銷滑塊抽芯機(jī)構(gòu)，利用模具閉合時(shí)斜銷可以撥 動(dòng)滑塊和型芯復(fù)位完成濾氣片垂直開閉模方向型孔的 成型，模具開模時(shí)斜銷撥動(dòng)滑塊和型芯完成型孔的抽 芯。

　　2.2　外觀要素解決方案

　　模具的頂桿和成型平行開閉模方向的型孔的動(dòng)模 鑲嵌型芯全部設(shè)置在內(nèi)表面，抽芯機(jī)構(gòu)的型芯設(shè)置在 2 短側(cè)面上，因而避免了設(shè)置在濾氣片的外表面上， 只是在長側(cè)面上存在 2 個(gè)點(diǎn)澆口的痕跡。

　　2.3　變形要素解決方案

　　由于濾氣片上存在著 6×Φ8 mm×26 mm 的型孔， 脫模時(shí)成型這 6 個(gè)型孔需要有較大的脫模力會(huì)造成 1.8 mm 薄壁的濾氣片變形，為此考慮采用推管的方式進(jìn) 行脫 6×Φ8 mm×26 mm 的型芯。

　　2.4　批量要素解決方案

　　因?yàn)闉V氣片為特大批量，模具結(jié)構(gòu)方案需要從加 工效率和模具壽命方面作手解決。濾氣片注射模結(jié)構(gòu)可行性方案，由于考慮了型孔、 外觀、變形和批量要素的要求，而采用的措施又得當(dāng)， 注射模的結(jié)構(gòu)方案可行性是可以成立的。

　　3　濾氣片注射模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

　　根據(jù)濾氣片的形體分析，制訂出了注射模結(jié)構(gòu)可行性的方案，經(jīng)過論證之后就可以進(jìn)行注塑模的設(shè)計(jì)和造型。

　　3.1　分型面

　　分型面 Ⅰ-Ⅰ 將注射模 分成定模和動(dòng)模部分。

　　3.2　模腔與型芯

　　為了提高模具的加工效率，模腔采用一模二腔， 即將濾氣片左右件可同時(shí)放置在一副模具上進(jìn)行成型 加工。模腔和型芯的尺寸為濾氣片的尺寸 +2.15%( 聚 丙烯平均收縮率 ) 收縮率。

　　3.3　模架

　　由定模墊 板 1、定模板 2、動(dòng)模板 21、安裝板 23、推件板 24、 底板 26 和導(dǎo)套 29、48、導(dǎo)柱 30、49 及推板導(dǎo)柱 22、 28 組成，模架為非標(biāo)注模架。

　　3.4　成型平行開閉模方向型孔的型芯 由動(dòng)模型芯 6、7、32 組成，動(dòng)模型芯 6 可成型 6×Φ8 mm×26 mm 型孔， 動(dòng)模型芯可成型 2×Φ8 mm×Φ10 mm×8.2 mm 型孔， 動(dòng)模型芯可成型 4×Φ17 mm×6.5 mm 型孔 .

　　3.5　成型垂直開閉模方向型孔的抽芯機(jī)構(gòu)

　　由抽芯 型芯 8、9、滑塊 11、墊板 12、沉頭螺 13、斜銷安裝 塊 15、斜銷 16、滑塊墊板 17、滑塊限位塊 18、彈簧 19、抽芯型芯安裝板 20、圓柱銷 33、壓板 34、35 和 內(nèi)六角螺釘?shù)冉M成。動(dòng)定模開啟時(shí)，安裝在斜銷安裝 塊中的斜銷撥動(dòng)安裝在壓板和滑塊墊板組成槽中的抽 芯型芯實(shí)現(xiàn) 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 垂直開閉模 方向型孔的抽芯，同時(shí)彈簧推動(dòng)滑塊抵緊滑塊限位塊。

　　滑塊墊板是為了防止磨損而設(shè)置的，滑塊限位塊是限 制滑塊的移動(dòng)位置，以防止滑塊脫離動(dòng)模板。抽芯型 芯是通過抽芯型芯安裝板和內(nèi)六角螺釘與滑塊連接在 一起。動(dòng)定模閉合時(shí)，斜銷撥動(dòng)滑塊和抽芯型芯復(fù)位 并壓縮彈簧，可以成型 2×Φ9.5 mm×6 mm×17.7 mm 型孔。同時(shí)，斜銷安裝塊斜面通過墊板可以楔緊滑塊， 防止滑塊和抽芯型芯在較大的注射力和保壓力作用下后移而出現(xiàn)型孔深度不到位的現(xiàn)象。

　　3.6　濾氣片的脫模

　　除了設(shè)置眾多推桿 45 用于濾氣片的脫模之外，還專門設(shè)置了推管 5 脫 6×Φ8 mm×26 mm 型孔的型芯，這樣可防止該型孔脫 模時(shí)因脫模力較大所產(chǎn)生濾氣片的變形，甚至出現(xiàn)破 裂現(xiàn)象。

　　3.7　脫澆口冷凝料

　　動(dòng)定模開啟時(shí)，推桿 46 通過 U 字形端頭可將澆口套中冷凝料拉出，安裝 板、推件板和推桿進(jìn)行脫模運(yùn)動(dòng)時(shí)，又可將分流道和 潛伏式澆口中的冷凝料推落。

　　3.8　回程機(jī)構(gòu)

　　由安裝板、推件板、回程桿 50 和彈簧 51 組成。開模時(shí)安裝板、推件板、 回程桿被推出，當(dāng)注射機(jī)頂桿退出后，彈簧恢復(fù)彈性 可推動(dòng)安裝板、推件板先行復(fù)位。合模時(shí)回程桿在定 模板的推動(dòng)下精確復(fù)位。

　　3.9　導(dǎo)向結(jié)構(gòu)

　　動(dòng)模部分和定模部分的開閉模運(yùn)動(dòng)的導(dǎo)向是依靠四組 導(dǎo)套 48 和導(dǎo)柱 49 的導(dǎo)向。由于動(dòng)模型芯細(xì)而長并固 定在底板上，加上推管需要進(jìn)行脫模運(yùn)動(dòng)，安裝板、 推件板的脫模和回程運(yùn)動(dòng)需要有四組導(dǎo)套 29、導(dǎo)柱 30 的導(dǎo)向，另還需要有推板導(dǎo)柱引導(dǎo)，以確保運(yùn)動(dòng)的 準(zhǔn)確性。

　　3.10　澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　主澆道處于澆口套 41 之中，分流道 和潛伏式澆口加工在動(dòng)模鑲件 4 上。由于濾氣片面積 較大而厚道又較薄，需要的進(jìn)膠量較大，為了確保濾 氣片能被充滿，每個(gè)模腔采用 2 處潛伏式澆口。 濾氣片注射模結(jié)構(gòu)方案的論證，是從注射模的結(jié) 構(gòu)出發(fā)，來驗(yàn)證濾氣片形體分析的可行性及所采用的 機(jī)構(gòu)是否能夠滿足模具結(jié)構(gòu)方案的要求，必要時(shí)還需 要對(duì)模具薄弱環(huán)節(jié)的零部件進(jìn)行強(qiáng)度的校對(duì)。

　　3.11　冷系統(tǒng)的設(shè)計(jì)

　　在定模板 1 和定模鑲件 2 與動(dòng)模鑲 件 4 和動(dòng)模板 5 上均制有冷卻水通道，通道一端安裝 了進(jìn)水的冷卻水接頭，另一端安裝了出水的冷卻水接 頭 7，不能流水通道的一端安裝有螺塞 6。為了防止水 的泄漏，在定模板和定模鑲件與動(dòng)模鑲件和動(dòng)模板通 道之間安裝有 “O” 形密封圈當(dāng)冷卻水進(jìn)入定動(dòng)模的通道中流動(dòng)時(shí)，就能將模具中的熱量帶走而達(dá)到降低模 溫的作用。

　　4　試模與修模

　　濾氣片注射模經(jīng)加工和裝配好之后，需要經(jīng)過試 模加工出的濾氣片，在其形狀、尺寸、精度達(dá)到圖紙 要求，并要確保濾氣片沒有缺陷才能判斷模具的合格性�，F(xiàn)經(jīng)試模發(fā)現(xiàn)濾氣片存在填充不足和壁薄 2 處缺 陷，需要采取措施消除缺陷。

　　4.1　修模 先檢查缺陷處模腔的尺寸是否符合圖紙的尺寸要 求，檢驗(yàn)符合，存在的問題只能是進(jìn)膠量少的原因。 調(diào)大料筒每次注塑量 ;延長注射和保壓補(bǔ)塑的時(shí)間。 如還不能達(dá)到根治缺陷的目的，只能是將潛伏式點(diǎn)澆 口的直接擴(kuò)大一些。

　　5　注塑模工作件模具鋼和熱處理

　　為了延長模具的使用壽命，主要是提高模具工作 零部件耐磨性，故只能是選用性能更高的新型模具鋼 材和合適的熱處理工藝。注射模定模鑲 件 3 濾氣片的成型面需要研磨，并要具有一定的壽命， 就必須采用新型塑料模具鋼材和熱處理，以提高鋼材 的性能。成型件表面的粗糙度值應(yīng)該在 Ra0.4 以下，其它模具工作零部件應(yīng)具有高的耐磨性。

　　5.1　注射模主要成型零件鋼材選擇

　　采用 SUPER-STAR(S-STAR)鋼，是日本超鏡 面拋光性、高硬度和耐腐蝕的馬氏體型不銹塑料模具 鋼，其經(jīng)特殊熔煉而成 . 該鋼為預(yù)硬抗腐蝕高拋光不 銹鋼，適合要求高鏡面，高耐磨，抗腐蝕的模具。其 交貨硬度可在≤ 229HB 下或在 30~34 HRC 預(yù)硬狀態(tài) 下。

　　6　結(jié)束語

　　通過對(duì)濾氣片的形體分析和注射模結(jié)構(gòu)方案的可 行性分析，制訂出完善的注射模結(jié)構(gòu)方案，到達(dá)了能 順利地加工濾氣片的目的。經(jīng)試模發(fā)現(xiàn)加工的濾氣片 出現(xiàn)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。通過增大進(jìn)膠量、延長進(jìn)膠時(shí)間和保 壓補(bǔ)塑時(shí)間及加大潛伏式點(diǎn)膠口直徑等措施，填充不 足和局部壁薄的缺陷能得到有效的根治。

　　參考資料 :

　　[1] 文根保，陳小兵，文莉，等 . 現(xiàn)代注塑模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)用技術(shù) [M]，北京 ：機(jī)械出版社，28~30.

　　[2] 文根保，文莉，史文，等 . 復(fù)雜注塑模具設(shè)計(jì)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 . 復(fù)雜注塑�，F(xiàn)代設(shè)計(jì) [M]，北京 ： 金盾出版社，120~125.

　　[4] 文根保，文莉，史文，等 . 注塑模優(yōu)化設(shè)計(jì)及成型缺陷解析 [M]，北京 ：化工出版社，45~47.

　　作者： 熊利軍 1 ，文根保 2

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