汽车门板是汽车内饰件的重要组成部分。它位于轿厢门的内侧。分为前、后、左、右。根据车系不同，一般为两门和四门。这些零件统称为门板系列。本文以汽车左后门板为例，阐述汽车门板注塑模具的设计要点和经验。

一、塑件外观要求及结构分析

图1为某品牌汽车左后门板零件图。材质为PP+EPDM，收缩率一般为1.011。三元乙丙橡胶的中文名称是三元乙丙橡胶，是乙烯、丙烯和少量非共轭二烯的共聚物。是乙丙橡胶的一种。由于主链由化学性质稳定的饱和烃组成，侧链仅含有不饱和双键，因此具有优良的耐臭氧、耐热、耐候等耐老化性能。提高门板的弹性。

门板为外饰件，尺寸为：880×670.4×105.6mm。其结构特点如下：

1、外表面要求高，不允许有斑点、浇口痕、缩孔、焊痕和飞边。

2、门板为皮纹件，外观面脱模斜度至少5°。

3、门板表面光洁度高，外形结构复杂，分型线复杂，倒扣多。塑件内外各有11个倒扣（见图1门板内侧3D图中S1-S11），脱模困难。

图1 汽车门板件

2、模具结构设计

由于门板尺寸大、结构复杂，模具采用热流道浇注系统。四个针阀式热嘴由顺序阀控制供胶，依次通过普通流道和扇形浇口进入型腔。车门塑件内外各有11个倒扣，塑件外侧只有S11倒扣。从模具可靠性和加工角度来看，S11采用“斜导柱+滑块”的侧向抽芯结构，其余倒扣采用“斜推杆+斜推块”的侧向抽芯结构”。

模具尺寸为：1450×1400×985（mm），总重约16吨，属于大型注塑模具。平面图见图2，详细结构立体图见图3。

(a) 模具对齐图

(b)动模布置图

(c) MM

图2 汽车门板注塑模具结构图

1.定模固定板；2.框架板；3、固定模板；4、热流道板；5、定位环；;9. 倾斜导柱；10.锁块；11.滑块；12、限位块；13、移动模板；14.支撑柱；15、方铁；底板；18、动模固定板；19. 顶针；20、推杆；21、27、31、36、40、44、48、52、56、60、斜推杆；39, 43, 47, 51, 55, 59. 滑柱；23、28、32、37、41、45、49、53、57、61、斜推杆导套；24、29、34、38、42、46、50、54、58、63、斜推块；25、耐磨块；33.螺丝

1、成型件的设计

汽车左后门板注塑模具的成型件和模板都是一体成型的，如图3所示。这种形式的注塑模具结构更紧凑，强度更好，模具体积相对较小，省去了开框、装框、制作楔子的工序。

定模板A和动模板B的材质均为P20（也可用2738）。由于模具为大型注塑模具，定模板A和动模板B采用四边包围的内模定位结构（见图3）。门板的成型精度和模具的生产寿命。

图3 汽车左后门板注塑模具立体图

2、浇注系统设计

本模具浇注系统采用“热流道+普通流道”供胶形式，其中热流道采用热流道板加4个针阀式热嘴（见图4中G1、G2、G3、G4） ,和4个针阀式热嘴不是同时进胶，而是由一个顺序阀控制，根据塑件的形状和尺寸依次开启，熔胶通过普通流道进入型腔，终于过了扇门。

由于塑件采用PP+EPDM材质，流动性好，普通流道长度可控制在60-100mm以内。普通流道过长，压力和热量损失过大，影响熔体填充和塑件成型质量。

门板为外观件，表面不允许有焊接痕迹。注塑成型时，必须将焊痕打到非外观面或消除。这是本模具设计的重点和难点之一。传统的同步多点浇注虽然可以使熔体充满整个型腔，但由于熔接痕的存在，很难达到理想的产品质量。为此，该模具采用了4点顺序阀热流道浇口控制技术，通过油缸的驱动来控制4个热喷嘴的开闭，从而达到了表面无焊痕的理想效果的塑料部分。门板注塑模具热流道浇口位置见图4。

图4 4点顺序阀热流道控制系统

3、横向抽芯机构设计

横向抽芯机构是门板注塑模具的核心机构。该模具有11个横向抽芯位置，即S1～S11。在11个侧向抽芯机构中，S11采用“斜导柱+滑块”结构，滑块限位采用限位钳与挡块联动结构，安全可靠。S1～S10均采用“斜推杆+斜推块”结构。其详细结构和重要尺寸如图2(d)至(m)所示。

在“斜推杆+斜推块”的结构设计中，斜推杆的倾角不应超过12°，斜推块的设计应防止脱模时塑件粘在斜推块上，导致塑件变形开裂。

4、温控系统设计

温控系统设计的好坏对模具的成型周期和产品质量影响很大，尤其是对外观要求较高的汽车门板注塑模具。冷却水道的设计原则之一是与型腔表面的距离应大致相等，以达到整个模具型腔温度大致平衡。本模具温控系统采用“直通水管+斜水管+水井”组合形式，详见图5(a)、(b)。这种组合方式是先用直通水管，斜水管为辅，不得已才用水井。其优点是塑件冷却均匀，

在汽车模具设计中，与汽车前后保险杠、仪表盘、中央通道、格栅和汽车装饰条等内外饰件模具类似，冷却水道的布置一般是根据遵守以下规则：

(1)冷却水流向应与物料流向一致。

(2)定模和动模的冷却通道优先设计成交叉网格形式，冷却回路相互交叉形成水路交织网络，使塑件冷却均匀。

(3)当不能设计十字形水道时，固定水道和动态水道在空隙处交替布置。

(4)每组冷却水尽量只设计4条循环水路，避免水路距离过长影响塑件冷却效果。

(5)冷却水路的设计应采用外接水管与另一组水路相连的方式，以利于塑件因变形收缩而产生的后续调整。通过水路调整解决塑件缺陷，广泛应用于汽车内外饰塑件模具。

(6)冷却水道间距应控制在水道直径的3.5-5倍(一般为50-60mm左右)，型腔面距冷却水道的距离一般在15-25mm之间，取决于模具的大小。

(7)冷却水道与推杆、斜推杆、嵌件的距离应大于8-10mm。因为模具大，水道长密封圈设计，容易钻偏。必须避免水道与空腔或其他结构之间的距离。差点导致冷却水泄漏的发生。

(8)汽车注塑模具设计时，应尽量为热喷嘴单独设计一套冷却水道，不得与其他水道串联，以利于热喷嘴的热量散失。热喷嘴区域。

(a) 定模冷却系统

(b) 动模冷却系统

图5 门板注塑模具冷却系统

本模具定、动模温控系统的特点是：定、动模设计七组水路，定、动模均为七进七出，模具冷却水路设计为与物料流向一致，根据塑件形状设计“立式”水管+斜水管+定距井，进水口与出水口的距离大致等于水路，使模具冷却效果好，塑件外观质量好。

5.制导定位系统设计

导向定位系统设计的好坏直接影响成型塑件的精度和模具的寿命。在汽车注塑模具设计中，由于模具较大，塑件批量大，对外观和尺寸精度要求较高，因此模具的导向定位系统设计非常严格。

该模具设计有四个角各有一个方形导柱和一个圆形导柱，以及四个1°精确定位结构，详见图2和图3。其中，4根圆形导柱尺寸为?40×225mm（最长导柱不能超过其直径的10倍），安装在定模侧面。由于开模后塑件留在动模一侧，不会影响塑件的脱模。同时4个导柱也可作为翻模时的支撑柱，方便FIT模具。

不带滑块的模具导柱长度必须高于定模最高点30mm；带滑块的模具必须保证在斜导柱插入滑块前导套先插入20mm，否则在模具制造生产中会出现皮带。会造成很大的麻烦，严重时还会损坏模具。

6、脱模系统设计

本模具脱模机构采用“推杆+斜推块+推块+氮气弹簧”的顶出结构。注塑机在4根复位杆的作用下通过KO孔机械推动复位。在设计脱模系统时应牢记以下几点：

(1)对于大型模具(长宽方向超标)，需要设计6个复位杆和6个推杆板导柱。

(2)凡是汽车模具的回位杆上都应设计比回位杆大一级的回位块，回位块一般选用45#(S50C)氮化处理。

(3)推杆板的导柱应布置在推力较大的推动部件(如油缸、复位杆等)附近。

(4) 所有汽车模具都需要设计限位柱，限位柱应先布置在KO孔上方或附近。

(5)推杆应布置在靠近R的受力位置，并布置在松紧度较大的位置。推杆的设计要大，推杆的布置要多。推杆的设计尽量采用同一规格，避免频繁更换钻具，节省加工时间和成本。

7、模具排气系统设计

在汽车模具设计中，排气系统的设计非常重要。如果排气设计不合理，会严重影响塑件质量，会出现填充不足、困气、脱模不顺畅等注塑缺陷，困气严重时会烧毁塑件。

汽车门板属于内饰件，对塑料件的外观要求严格。合理设计排气非常重要。模具排气系统设计时应注意以下几点：

(1)排气应优先设置在料流的末端和塑件的拐角处。

(2)靠近镶件或壁厚最薄处，因为这里最容易形成熔接线。

(3)最好在分型面上开，因为分型面上的溢流最容易清除。本模具排气设置在定模内。

3、模具强度与分型面管位设计

根据塑件的尺寸和结构设计模具时，首先要保证模具的强度和刚度，这对于大型汽车注塑模具尤为重要。合理的模具设计理念应该是：模具强度合理不浪费，就地取材，兼顾模具强度和成本，选择最优的设计方案和加工工艺。模具的强度太强会造成浪费，太弱又会影响模具的使用寿命。本模具分型面管位设计在定模和动模上。定模和动模四边围成5°斜面，四周用耐磨块砌成。

图6所示AB两个尺寸的计算方法为：先从塑件最大边距加50mm封胶位置（汽车模具设计中，小模具（5050以内）加30mm封胶，中型加40mm封胶大模具（5050-1010），大模具（1010以上）50mm密封胶），加上50-70mm空间（汽车模具设计中，只配密封胶位置，其余全部间隔开，减少FIT模具的工作量。空间也是为了保证模具区域的强度。）然后将模具底部分型面压板的尺寸加上AB的尺寸，这样一个模具可以设计出满足客户模具强度要求和节约成本的模具。C处塑料件的数值会因尺寸不同而有所不同。至少C的尺寸应保证塑件最高塑面有80mm以上的距离。动模因注射压力大，需相应加厚，最小设计100mm以上。用于保证模具的强度。总之，在日常设计中，根据不同的客户和工厂，设计出符合客户需求的模具，节约成本。

由于汽车塑料件的分型面往往比较复杂，动模和定模在分型面上的定位相当关键，是模具设计者首先要考虑的问题。

图6 汽车门板模具强度参考

4.模具工作过程

熔体通过注塑机的喷嘴，通过热流道进入普通流道，然后通过扇形浇口进入模具型腔。熔体充满模具型腔后，加压冷却凝固密封圈设计，当其具有足够的刚性时，注塑机拉动模具的动模固定板18，模具从分型面I开模，塑料部分离开固定模腔，同时锁模。紧块10离开滑块11，滑块11在倾斜导柱的运动下带动侧抽芯7、8完成倒扣S11的侧抽芯。开模距离达到500mm后，注塑机油缸推动推件固定板16和推件底板17，然后推动所有的顶针和斜推杆。在此过程中，斜推杆21、27、31、36、40、44、48、52、56、60分别推动斜推块24、29、34、38、42、46、50、54、58 63完成底切S1-S11的侧向抽芯，同时推动塑料推片远离动芯。

塑料件被机械手取出后，注塑机油缸拉动推杆及其固定板复位，然后注塑机推动动模合模，模具成型为下一次注射。

5. 结果与讨论

本模具采用“推杆+斜推块+推块+氮气弹簧”的脱模系统和“直通水管+斜水管+水井”的温控系统。前者在文章中已经详细讨论过，下面将重点介绍该模具的温控系统。

温度控制系统在汽车模具设计中非常重要。对塑件的成型周期和成型质量有很大的影响。合理的温度控制对提高塑件质量、缩短成型周期有着深远的影响。大型汽车模具冷却系统的设计应遵循以下几点：

(一)三米原则。冷却水路的总长度不要超过3米，因为超过3米冷却效果会变差，所以要避免开??模后冷却水流出。另外，单个冷却通道的长度必须考虑到钻头的长度。如果孔太深，钻头不够长，就无法钻孔。大型汽车模具直通冷却管管径一般为￠15mm。如果门板注塑模具的定模和动模的冷却通道设计成随形（随塑件形状排列），则应尽可能设计成两端钻孔。

(2) 手掌效应。设计大型汽车塑件模具的水路设计，将水路排成一个方向流动，间隔排列成手掌状，水路间距控制在50-60mm之间。

汽车注塑模具温度控制系统主要有以下两种组合：

(1) 第一种组合形式：垂直直通水管+斜水管+隔膜水井；

(2)第二种组合形式：垂直水管+隔膜水井+斜水管。

这两种形式的区别在于：倾斜水管和间隔式水井，前者优先采用倾斜式水管，后者优先采用间隔式水井。这两种组合，侧重点不同，效果也不同。

对于汽车塑件，设计成自然形状的冷却水道有利于塑件的冷却和模具的寿命。严格的欧美模具甚至不允许或尽量减少使用冷却水井和密封圈。由于孔的直径较大，孔太多会影响模具的强度，从而缩短模具的使用寿命。密封圈容易老化失效，因此在设计上必须尽量少用。（门板模具的其他设计注意事项参见门板模具的设计问题和设计要点）。

投稿邮箱：

官方网站：

牧野中国资讯