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1、产品结构与注塑模具设计,1,高级培训,郑春竹，模具公司模具设计专家；个人简介：96-2002 东风汽车公司，冲压模具设计&现场工艺； 2002-今 延锋模具公司，注塑模具设计与制造擅长或专攻的领域：内外饰注塑模具设计、发泡模具设计参与过的项目介绍及获得过的项目成果：GP4/C903/ISTANA/ModelF/Model K/Model Z/Model H/Model/SGM60/B5GP/SVW3000/ CD340/JAC926/NMC/Touran GP/J300/ Epsilon LWB/NGS/XO2A/CCM5/LingYu GP/ X61B/AP12/BMW-E84/BP12/B
2、P31/SGM258/IP22/GAMA/J68CC,讲师简介,2,高级培训,课程内容简介（包括授课对象）：介绍产品结构设计时需考虑的注塑模具结构等基本问题；适用于：具备一定设计基础的内外饰产品设计工程师和模具设计工程师,课程介绍,3,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷 缩水、熔接痕、翘曲、短射、流纹.二、大型注塑模具的特点 尺寸和重量决定其较单一的结构 热流道形式三、常用脱模和顶出机构 滑块、抽芯、斜顶 二级顶、防错机构四、其它特殊机构 斜拉（推）块 、加速顶、 双斜杆驱动斜顶 强脱模、变形脱模 五、案例分析,课程目录,4,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,缩水、亮斑 、飞边 、熔接线
3、 、翘曲、顶白、填充不足、银条、流纹 、烧焦 、破裂、气泡.,缺陷定义缩痕 :当塑料熔体通过一个较薄的截面后，其压力损失很大，很难继续保持很高的压力来填充在较厚截面而形成的凹坑。翘曲 : 塑料件因内应力而造成的平面变形熔接线 : 塑料熔体在型腔中流动时，遇到阻碍物（型芯等物体）时，熔体在绕过阻碍物后不能很好的融合，于是在塑料件的表面形成一条明显的线，叫做熔接线。烧焦: 在塑料件表面出现的局部的塑料焦化发黑。填充不足: 因注射压力不足或模腔内排气不良等原因，使融熔树脂无法到达模腔内的某一角落而造成的射料不足现象。飞边: 由于注塑参数或模具的原因，造成在塑料件的边缘或分型面处所产生的塑料废边。,5
4、,高级培训,塑料流体简介,6,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑件缺陷实例-缩痕,缩痕,原因：壁厚不均，塑料冻结过程收缩不一致,7,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑件缺陷实例-缩痕,8,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑件缺陷实例-缩痕,9,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,仪表板缩痕缺陷特殊要求： 重要外观面，推荐采用Doghouse结构，可有效预防缩痕,10,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-填充不足和困气,流长过长，树脂前锋冷料冻结，流动性下降，阻塞型腔，造成离浇口边远区域没有被填充树脂填充过程，孤立或狭窄区域排气困难，造成无法充填,11,
5、高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-填充不足和困气,12,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-填充不足和困气,门板喇叭罩填充困难；推荐解决方案：1、厚度2.5mm；2、喇叭孔壁0.8mm；3、孔壁拔模角=7; 4、模具上该位置使用排气钢镶块；5、喇叭罩区域单独通较高水温（70-80）；6、热喷嘴和浇口尽量靠近喇叭罩区域；,13,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-熔接痕,熔接痕是由于来自不同方向的前端较冷树脂在结合处未能完全融合而产生,通过CAE分析，能够较表观地发现熔接痕位置；但判断熔接痕可接受程度，主要依靠实际经验;同时满足以下两个因数熔接痕
6、表现形式会较轻微A、融合角大于135B、熔接痕处温差2,14,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-熔接痕,在浇口位置已优化的情况下，局部改变模具动模型面，（局部改变壁厚），调整填充料流，改变熔接痕位置,15,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-熔接痕,增加阻流块，局部改变料流方向。（对改善白点、银线等缺陷很有用）,产生一条银纹,增加一阻流块，银纹消失,16,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-翘曲,射出成形时，在塑流的方向上以及与其直交的方向上成型收缩率并不相同，在塑流方向上，其成型收缩率较大，结晶树脂的两方向收缩率的差异达到401000，此外成
7、型收缩率也与壁厚的不同而不同。这种成型收缩率的差异必然是造成成型品变形的潜在原因。因此在成型收缩完成之后，因射出压力已经解除，成型品很快的出现翘曲，扭曲等变形现象，严重时既造成不良的结果。冷却不均匀也造成翘曲变形。模具过冷位置塑料先冻结，过热位置最后收缩后，产生拉应力，产品发生变形脱模不良引起应力变形,17,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-翘曲,通过产品设计减小翘曲,18,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-翘曲,通过模具优化减小翘曲,1.保证模具冷却均匀，充足的冷却密度；同时要防止过冷2.对发生变形区域，可单独通不同温度的冷却水，调整该区域冻结时间,浇口位
8、置和形式不当，造成翘曲,调整浇口位置和形式，翘曲改善,19,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-流痕,塑料流动时产品呈波浪状的表面缺陷，原因多为表层塑胶已部分冻结，又被后续料流推动所致。解决措施：避免流长过长，可适当增加壁厚等增加流动性的方法,20,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-顶块印,外饰注塑件（保险杠）对外观要求极高，在高亮反光状态下观察，可观察到顶块的印记。目前对形成机理还无透彻了解。,模具的研配质对该缺陷有很大影响。顶块底面严格配实，顶块在合模状态下被分型面压住，均能有效改善该缺陷；另外，采用顶块底部研配完成再整体加工的方式，这样减少了配模误差。,
9、21,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-压力线,采用顺序阀控制的注塑工艺，不同喷嘴料流会合位置发生返流，造成外观较明显的线状缺陷,1、调整注塑工艺2、修改浇口位置3、修改流道或浇口形式4、局部改变壁厚来改善流动趋势,22,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-亮斑,产品由于局部密度不一致等原因造成的外观发亮的表面缺陷。,1、一般产生位置在背面有筋或壁厚不均位置，特别在气辅通道附近；2、局部困气，例如仪表板出风口位置的溶解痕表现出的形状也类是亮斑。解决措施：加强筋根部减薄或壁厚减薄,23,高级培训,一、汽车内外饰注塑产品缺陷,注塑缺陷实例-飞边,飞边是指在模具分型
10、面或顶杆等部位出现多余的塑料，使制件在上述地方出现不规则的边角,解决措施：1、产品结构设计上保证大的碰穿角，推荐5以上。2、研配分型面3、设法降低注塑压力,24,高级培训,关于注塑产品设计的一些建议,注塑产品设计问题实例,25,高级培训,二、大型注塑模具的特点,大型注塑模尺寸：长度=1500mm ；宽度=600mm；重量：=8T；注塑机： =1400T,大型注塑模典型形式：两板模 + 热流道结构特点： 由于拆装不便，维修成本高；大型模具设计上要考虑更多的安全可靠性、装配便捷和易维护性。,26,高级培训,二、大型注塑模具的特点,大型注塑模-保险杠,B板（BP),动模固定板（CP),保险杠模具实际
11、上将BP分成两部分，主要从节约材料和加工工艺性考虑,27,高级培训,二、大型注塑模具的特点,大型注塑模-特点,由于使用两板模结构，不能使用定模滑块；对仪表板出风口这类产品结构，目前只能使用油缸抽芯和油缸斜锲锁模,这种结构实际生产过程中会发生抽芯无动作或咬死的故障，另外加工成本也很高，分型线也难避免；产品设计时尽量采用碰穿形式以避免风险。,28,高级培训,二、大型注塑模具的特点,大型注塑模-特点,针对必须使用定模滑块或定模斜顶，可在定模部分使用液压或弹簧驱动的顶出推板，可与开模保持同步顶出,动模顶出推板,由氮气弹簧驱的定模顶出推板，驱动定模斜顶,29,高级培训,二、大型注塑模具的特点,大型注塑模
12、-热流道系统,普遍采用热流道系统；对有外观或强度要求的注塑件采用顺序阀控制注塑工艺方案；结构形式：预装整体式和分体式,阀针,喷嘴,主进口,油缸,加热圈及热电偶,30,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-滑块,滑块驱动方式：1、斜导柱； 2、弹簧；3、液压缸；4、斜锲导轨； 或以上组合式,31,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-滑块,独立使用弹簧驱动的滑块，应充分考虑弹力； 弹簧压紧力至少是滑块重量的2.5倍；另外,行程较长的弹簧一定要使用弹簧护套或中心销,直顶块上的滑块，直接由弹簧驱动,32,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-滑块,爆炸式滑块驱动通常用矩形弹簧或氮气弹簧,
13、33,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-滑块,滑块行程大于50mm，一般采用液压缸驱动,滑块行程超过350mm，液压缸使用灵活的安装方式，避免增大模具外形尺寸,34,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-滑块,滑块斜锲驱动一般是组合式,通过燕尾槽和弹簧驱动,35,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-抽芯,抽芯驱动一般采用弹簧和液压缸,动模油缸抽芯，定模斜锲锁紧,36,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-抽芯,抽芯驱动一般采用弹簧和液压缸,定模油缸斜锲抽芯,37,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-抽芯,抽芯驱动一般采用弹簧和液压缸,小孔一般采用弹簧抽芯,38,高级
14、培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-斜顶,大型注塑模具一般使用斜顶块、斜顶杆、斜顶座结构,A,H,S,A:斜顶后退行程H:推板顶出行程S：斜顶运动叠加行程：斜顶角（=15),39,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-斜顶,大型注塑模具一般使用斜顶块、斜顶杆、斜顶座结构,A:斜顶后退行程H:推板顶出行程S：斜顶运动叠加行程：斜顶角（=15)：斜顶向下角度,40,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-斜顶,直顶压斜顶结构常用于保险杠模具,斜顶脱模有凸台阻碍的结构，可考虑采用制定压斜顶结构,41,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-斜顶,交叉运动斜顶，通过调整不同的斜顶角度和斜顶块
15、拼合角，避免运动干涉,通过计算和调整斜顶快相拼角和两斜顶杆顶出角度，使得斜顶A运动更快速，避免两斜顶干涉。,A,B,42,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-二级顶,大型注塑模具二级顶多用于保险杠模具，一级顶完成工件顶出和动定模分离，但工件可能依然紧包在直顶块上，这就需要增加再次顶出。,使用机械机构也能实现二级顶出,43,高级培训,三、常用脱模结构,常用脱模结构-防错机构,大型注塑模具采用防错机构，主要是保护模具型腔,内分型保险杠使用安全拉钩，保证初始开模推板顶出与开模运动同步,内分型保险杠分型面存在倒勾的情况下，该机构能防止推板提前回退造成合模时型面损坏。,44,高级培训,三、常用脱模
16、结构,常用脱模结构-防错机构,滑块采用顶杆安全保护，防止推板未完全复位情况下合模，发生滑块与顶块碰撞。（这类滑块一般靠液压缸驱动）,顶块,滑块,防错顶杆,当推板未完全复位，防错顶杆可阻挡滑块运动,推板未完全复位,45,高级培训,四、特殊脱模结构,特殊脱模结构-拉块、推块,一般用于保险杠结构，通过导轨槽盒斜顶运动驱动拉杆，完成特殊运动轨迹脱模,通过斜顶和导轨槽复合驱动，拉块（推块）能组成复杂的运动方向，,46,高级培训,四、特殊脱模结构,特殊脱模结构-加速顶,使用加速顶，可省去二级顶结构，将工件顶松，便于取件,齿轮齿条机构加速顶,斜顶与弹针驱动加速顶,跷跷板式加速顶,47,高级培训,四、特殊脱模
17、结构,特殊脱模结构-双斜顶杆驱动斜顶,针对大角度向下（超过20）的斜顶运动，使用单一斜顶杆驱动，斜顶杆受力状态极差；采用双斜顶杆驱动是很好的解决方案；不足：占用较大的斜顶座空间,：斜顶块脱模方向,48,高级培训,四、特殊脱模结构,特殊脱模结构-强脱模,使用强脱模方式能很大地简化模具结构；常用于仪表板侧面和内分型保险杠边缘区域,强脱模位置一般设计的较平滑，以减少强脱阻力,0.8MM以下倒勾，通过材料收缩，有可能顺利脱模,49,高级培训,四、特殊脱模结构,特殊脱模结构-变形脱模,变形脱模多用于内分型保险杠和副仪表板模具,延迟拉块在滑块后退一定距离后将工件拉变形；使倒勾顺利脱模,Console倒勾区
18、域,内分型通过将工件拉变形顺利脱模,50,高级培训,51,高级培训,相关案例的分析,项目应用,52,高级培训,项目应用一,缩痕解决方案,POLO250IP 上体帽檐减簿处理方案帽檐区域壁过厚，产生缩印,53,高级培训,项目应用一,缩痕解决方案,绿色区域为烧焊加铁后方案,红色为产品,B板,约2mm,约4mm,60度,POLO250IP 上体帽檐减簿处理方案,54,高级培训,项目应用二,GAMMA仪表板虎皮纹,原始产品出现明显虎皮纹, 遍布整个产品，调整工艺对虎皮纹的改善没有效果,55,高级培训,项目应用二,GAMMA仪表板虎皮纹,后续供应商更改材料后，虎皮纹消失。虎皮纹和塑胶材料有直接的关系，当
19、大面积产生虎皮纹的时候，更改材料内部组分是直接的方法。,1在目前的弹性体中加入一种新的弹性体，加大两种材料黏度的差异，有利于降低虎皮纹。2将目前滑石粉的形状由针状滑石粉改为片状滑石粉，并且提高滑石粉的目数。,56,高级培训,项目应用三,喷射痕,更改前后模流分析喷射痕区域关键指标对比： Shear Stress,before,after,57,高级培训,项目应用三,喷射痕,before,after,58,高级培训,项目应用四,Eplison 前除霜盖板熔接痕,熔接线的明显程度与注塑压力及浇口位置分布有关，压力越大，浇口位置间距越小，熔接线越不明显。,59,高级培训,项目应用四,Gamma CNS
20、L熔接痕,由于结构关系，杯托比较深，浇口过来的料流前锋，在杯托上沿先汇合再与流过杯托底部的料流汇合形成熔接线。,模流分析情况,实际注塑情况,Gamma CNSL,原始壁厚,局部更改后的壁厚,浇口,浇口,局部壁厚2.5增加到3.5,60,高级培训,项目应用四,SGM308 仪表板熔接痕,大的圆角过度位置可获得较大的熔接角度，配合使用溢料结构，可以获得较理想的熔接线。,模流分析情况,实际注塑情况,熔接线,61,高级培训,项目应用五,气辅工艺,WK 前门板气道截面,外径 : 13 x 10孔径: 6 x 5四侧壁厚:2.4 2.9 3.0 4.7,外径 : 21 x 12孔径: 11.6 x 6.7四侧壁厚: 2.2 2.7 5.4 5.8,EPSILON 短轴前门板气道截面,3.0,4.7,2.9,2.4,5.8,5.4,2.2,2.7,减薄处理,62,高级培训,项目应用五,不同产品气道横截面的比较,结论： 1，气道截面形状接近与圆形， 2, 吹气后气道四周壁厚接近与产品壁厚 3， 将吹气口设计到非外观区域,63,高级培训,Q&A,64,高级培训,谢 谢Thank You,65,高级培训,
