塑件工艺性分析

图1 出风口塑件外形结构

图2 出风口塑件局部结构

汽车空调出风口塑件材料为结晶型工程塑料PBT+PCGF10，外形尺寸为232mm×84mm×37mm，平均壁厚2.0mm，内部存在众多的加强筋和倒扣，单件质量为80g，塑件外形结构如图1所示，局部结构如图2所示。
塑件外表面为汽车内饰的直接外观面，不允许存在熔接痕、气穴等缺陷，因此塑件的分型面位置、台阶、纹路质量以及熔接痕位置和深度是模具设计的重点和难点；塑件内部筋位、倒扣较多，壁厚不均匀，容易出现短射、充填不满等注射缺陷。
为避免塑件左、右出风口产生色差以及提高生产效率，模具采用1模2腔结构形式，同时成型左、右出风口塑件。

基于Moldex3D分析的浇注系统设计

根据塑件的结构特点以及全自动化生产要求，注射成型的浇注系统采用单点开放式热流道＋单点潜伏式浇口的进料方式。
经计算采用Synven⁃tive（圣万提）型号为GAKNM170VCV1ETypeManifoldABL的热流道。

塑件中间存在孔洞，在外观面上容易产生熔接痕，为减少熔接痕，可利用CAE分析并设计合适的浇口位置。
熔接痕产生于2股低温熔体的相遇位置，结合塑件的结构特点，初步选择2种浇口位置进行分析。
方案一：采用潜伏式浇口，浇口设计在塑件中间没有滑块的区域，浇注系统的位置、流道及浇口大小如图3（a）所示。
方案二：同样采用潜伏式浇口，浇口设计在塑件边角没有滑块的区域，浇注系统的位置、流道和浇口大小如图3（b）所示。

（a）方案一

（b）方案二

图3 2种进浇方案

方案一的熔接痕的分析结果如图4所示，熔接痕出现在出风口叶片的中间位置，容易发生困气和断裂，最大变形量达到了1.066mm，翘曲变形出现在塑件的一角，影响出风口和其他零部件的装配。
方案二的熔接痕分析结果如图6所示，熔接痕仍然出现在出风口叶片的中间位置，改善效果有限，最大变形量为0.425mm，与方案一相比翘曲变形明显减小。
最终选择方案二的浇注方式。

图4 方案一熔接痕分析

图6 方案二熔接痕分布

图8 塑件壁厚调整方案

根据经验，可以通过调整出风口叶片的壁厚改善外观面熔接痕的位置，塑件壁厚调整方案如图8所示。
采用方案二的浇注方式，模流分析计算后结果如图9所示，熔接痕由叶片中间位置移动到叶片边上，并且调整壁厚后的翘曲变形为0.425mm，最终塑件翘曲变形和熔接痕都得到改善，熔接痕位置不影响塑件的使用性能，修改壁厚调整方案可行。

图9 调整壁厚后熔接痕位置

模具关键结构设计

由图1可知，塑件四周有多个孔位，需要设计滑块抽芯机构。
行程不大的采用机械式斜导柱抽芯；行程大的位置采用液压缸抽芯机构，且大部分布置在动模一侧，动模滑块结构如图10（a）所示。
出风口处的叶片结构也需要一个带角度的滑块抽芯机构脱模，如图10（b）所示。

（a）动模滑块

（b）定模滑块

图10 滑块结构

PBT+PC GF10的流动性好，塑件容易在滑块等活动处产生飞边，因此在滑块配合处做一定斜度避免飞边的产生；为了防止困气造成塑件内表面的筋条填充不满，将动模型芯设计成镶拼结构，利用镶件间隙排气。

塑件筋条多、壁厚薄，最薄筋条处为0.5 mm，如果排气不良容易造成筋条填充不满等缺陷，故排气系统的设计极为关键。
现主要利用镶拼结构实现排气，筋条主要在动模成型，故动模采用不同的小镶件组合的镶拼结构。
定模形状比较简单，不需要做成镶拼结构，只需要在定模滑块和主镶件附近的分型外圈上开设一圈排气槽，实现排气。

冷却水路的设计应尽量保证模具冷却均匀、迅速，缩短成型周期，模具入水口和出水口的温差应<2°C。
最后结合模具结构的镶拼结构和推杆的排布，动模、定模冷却水路分布如图12所示。

（a）动模冷却水路

（b）定模冷却水路

图12 冷却水路分布

试模验证及批量化生产

通过CAE模拟分析及结合实际生产经验开发的汽车空调出风口模具实物如图13所示，生产实践证明设计的浇注系统、镶拼镶件、抽芯机构、冷却系统、排气系统等模具关键部位的设计合理可行。

（a）装配后的动模

（b）装配后的定模

图13 出风口模具

经检验，多批次的塑件无注射缺陷，合格率达100%，塑件的尺寸经过游标卡尺和光学投影仪等设备检测都符合2D图纸尺寸公差要求，满足客户的需求。

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