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技术领域

本实用新型涉及模塑技术领域，具体涉及挡泥板模具及其注塑工艺。

背景技术

汽车零部件轻量化是降低汽车制造成本和汽车能耗的主要方式。除了多数零件“以塑代钢”外，越来越多的零部件通过减小料厚的方式实现零件轻量化。特别是汽车上的大型零部件如挡泥板，汽车挡泥板是安装在车轮外框架后面的板式结构，其材料通常为通用塑料。主要更能：（1）为了防止泥土溅到车身上，导致车身不美观；（2）为了避免轮胎缝内夹带的小石子甩在车身上，崩掉本车外漆。另外，挡泥板还可以增加车身整体美观。

如果将该零件的主体料厚由2mm降低为1.5mm，单个零件的重量将降低300g，四个挡泥板重量降低1200g，这对整车重量的降低是非常可观的。

在零件轻量化的同时会出现零件成型困难的问题。由于型腔较薄，流动距离过长，不但流动阻力增加，塑料在流动过程中还会因为温度降低而不能充满整个型腔，否则制件的飞边毛刺严重，给注塑工序增加额外的修饰工序，增加制造成本。

重要的是，对于大型零件，由于在脱模方向投影面积大，通常需要较大的锁模力，这就对注塑机提出了更为苛刻的要求。

通常挡泥板的料厚均为2mm，曾有项目将料厚减至1.8mm，但由于浇注系统和注塑工艺设计的不合理，导致注塑机锁模力无法满足生产要求，零件飞边毛刺严重，无法顺利进行量产，最终将料厚增加为2mm才完成生产。而A94挡泥板主体料厚为1.5mm，且注塑机锁模力限制在2300T，要完成顺利量产，需对浇注系统和注塑工艺仔细斟酌。

在塑料熔体填充至型腔的过程中，为了克服型腔内熔体对模具的涨开力而有注塑机动模板施加给模具的力成为锁模力。注塑机的锁门单元必须提供足够的锁模力，否者，模具在填充过程中会被涨开或塑料零件会产生飞边毛刺。如图1所示，模具装在动模板和前模板之间。

为了解决现有技术中的上述不足，本发明提出了一种新的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供挡泥板模具及其注塑工艺，以实现挡泥板需要轻量化，以及不超过现注塑机锁模力限制胜利轻量化挡泥板的目的。

为达上述发明目的，本发明所采用的技术方案是：提供挡泥板模具，包括型腔，所述型腔包括前部、中间的隆起结构和后部，分别对应挡泥板0的前部、中间的隆起结构和后部； 

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的上部设置有浇口G1；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的上部与后部之间设置有浇口G2；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的上部靠前处设置有浇口G3；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的上部与前部之间设置有浇口G4；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的后部靠外侧设置有浇口G5；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的前部靠内侧设置有浇口G6；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的后部靠内侧设置有浇口G7；

所述型腔在挡泥板0中间的隆起结构的前部设置有浇口G8；

所述型腔在挡泥板0的前设置有浇口G9。

所述模具包括塑料熔体流道；所述塑料熔体流道包括相互连接主流道衬套11和热流道板22，热流道板22设置有9个横向分支热流道；9个横向分支热流道分别向下与9个纵向热流道相连；其中，4个纵向热流道分别与浇口G1~G4相连，另4个纵向热流道分别通过冷流道与浇口G5~G7，以及G9相连，浇口G5~G7，以及G9为冷浇口；最后1个纵向热流道经过横向热流道与浇口G8相连。

所述浇口G8可沿与脱模方向相互垂直双向运动的设置在模具中。

所述G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7和G9可沿与脱模方向相互平行双向运动的设置在模具中。

型腔的主要部分1厚1.5mm，局部一2厚1.8mm、局部二3的厚2.5mm；主要部分1为前部，中间的隆起结构的前部、上部和后部；局部一2为隆起结构的内侧部；局部二3为后部。

本发明还提供了一种注塑工艺，包括将塑料熔体填充至模具的型腔的过程， 

各个浇口的针阀 “顺序开启，先开先关”；各浇口的针阀的开启和持续时间如下：

浇口G1的针阀在0秒打开，持续4s后关闭；浇口G2、G3的针阀在1.2s开启，持续2.8s后关闭；浇口G4的针阀在1.9s开启，持续3.1s后关闭；浇口G5、G6的针阀在2.8s时开启，持续2.8s后关闭；浇口G7的针阀在2.9s开启，持续2.6s后关闭；浇口G8、G9的针阀在2.5s时开启，持续1.5s后关闭。 

所述浇口G8的开启方向与脱模方向相互垂直；浇口G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7和G9，开启方向与脱模方向平行。

浇口G1流量为总流量的263/1385；

浇口G2流量为总流量的162/1385；

浇口G3流量为总流量的181/1385；

浇口G4流量为总流量的169/1385；

浇口G5流量为总流量的130/1385；

浇口G6流量为总流量的129/1385；

浇口G7流量为总流量的146/1385；

浇口G8流量为总流量的118/1385；

浇口G9流量为总流量的87/1385。

所述塑料熔体为PP类材料，流长比取200。

型腔的锁模力小于2300T。

综上所述，本发明具有如下优点：

1、本挡泥板模具生产的挡泥板主体料厚由2mm降低为1.5mm，单个零件的重量将降低300g，四个挡泥板重量降低1200g，这对整车重量的降低是非常可观的。并且能保证整体强度和形状。满足了现在汽车零部件轻量化以降低汽车制造成本和汽车能耗的需求。

2、本挡泥板模具提供了一种新的进浇方式——垂直热流道（针阀的开启方向与脱模方向垂直），并且各个浇口位置的设计保证了PP类材料流长比取200。

3、本发明的注塑工艺是结合模具提供的新的进浇方式和注塑工艺─—“垂直热流道（针阀的开启方向与脱模方向垂直），顺序开启，先开先关”。对比而言，常规的方式热流道的成本较低，工艺调试简单，适用于料厚适中，零件尺寸较小，无锁模力限制的零件的进浇方式。新的进浇方式热流道结构复杂，成本较高，但适合料厚较薄的大尺寸零件，特别是对需要放浇口位置脱模角度过小的零件。

4、本注塑工艺对控制其注塑压力及锁模力非常有效。对于新工艺中的“顺序开启，先开先关”方式可以避免型腔同时达到最大注塑压力，对于降低大尺寸薄壁零件的锁模力非常有用。使锁模力低于2300T，这样不用更换注塑机，结余了生产成本。

5、本挡泥板模具及其注塑工艺实现了如挡泥板这样的大型薄壁制件将锁模力控制在要求的范围内且零件无飞边毛刺顺利量产的目的；并未类似的大型薄壁制件的制造提供了重要的参考。

附图说明

图1为注塑机锁模机构的结构示意图；

图2为挡泥板0的结构示意图，图中也显示了挡泥板0的壁厚情况；

图3为浇注系统的主视结构示意图，图中也显示了挡泥板0的主视结构示意图；

图4为浇注系统的左视结构示意图，图中也显示了挡泥板0的左视结构示意图；

图5为浇注系统的右视结构示意图，图中也显示了挡泥板0的右视结构示意图；

图6为浇注系统的立体结构示意图，图中也显示了挡泥板0的立体结构示意图。

其中，

A1、后模板（A1）；A2、动模板（A2）；A3、前模板（A3）；

0、挡泥板（0）；1、主要部分（1）；2、局部一（2）；3、局部二（3）；

G1～G9、浇口G1～浇口G9。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

-在塑料熔体填充至型腔的过程中，为了克服型腔内熔体对模具的涨开力而有注塑机动模板施加给模具的力成为锁模力。注塑机的锁门单元必须提供足够的锁模力，否者，模具在填充过程中会被涨开或塑料零件会产生飞边毛刺。如图1所示，模具装在动模板A2和前模板A3之间。A1为后模板。

锁模力P_M应满足下列条件： 

　　式中　　　　p_cp—— 模腔压力（Kg/cm²）

　　　　　　A —— 模腔投影面积（cm²）

 　　　　　 P_M —— 锁模力（吨）

在型腔投影面积一定的情况下，锁模力与型腔的压力有关。而对于大型零件挡泥板，型腔的投影面积较大，注塑压力的控制就显得更重要了。

如图2所示，该模具制造的挡泥板0的主要部分1的料厚1.5mm，局部一2的料厚1.8mm、局部二3的料厚2.5mm。a处、b处和c处通过子母扣与钣金装配，d处通过子母扣与翼子板装配，e处通过自攻螺钉与车身下装饰件装配，f处通过四颗螺钉与保险杠装配。主要部分1为挡泥板0的前部，中间的隆起结构的前部、上部和后部；局部一2为挡泥板0隆起结构的内侧部；局部二3为挡泥板0的后部。

相应的，所述型腔包括前部、中间的隆起结构和后部，分别对应挡泥板（0）的前部、中间的隆起结构和后部；型腔的主要部分（1）厚1.5mm，局部一（2）厚1.8mm、局部二（3）的厚2.5mm；主要部分（1）为前部，中间的隆起结构的前部、上部和后部；局部一（2）为隆起结构的内侧部；局部二（3）为后部。

     该挡泥板0长宽高尺寸为：940×571×322（mm），材料需要填充的流程较长。我们应用有限元软件Moldflow进行浇注系统的设计，通常用“流长比”来表示不同材料在不同压力下的填充长度,其计算公式为：

流长比=L/δ

    式中        L——流动各段长度（mm）

               δ——流动各段厚度（mm）  

    流长比随塑料熔体的性质、温度、注塑压力、浇口类型而变化。下表是由实践得出的常用塑料流长比的大致范围，可作为确定浇口位置的参考：

表一 常用塑料的流长比

   根据表一所述的经验值，对于PP类材料，为使注塑压力不超过70Mpa，流长比取200。

该挡泥板0主体料厚为1.5mm，那么产品流长需小于300mm。由于该零件尺寸较大，在注塑机的吨位上也有限制：最大锁模力不能超过2300T，直接按照流长比来确定浇口位置有很大的风险，上表的经验值只能作为参考。因此借助模流分析Moldflow软件进行模拟，经过验证，最终将浇注系统设计为如下图3至图6所示。

如图3至图6所示，塑料熔体流道包括相互连接主流道衬套11和热流道板22，热流道板(22)设置有9个横向分支热流道；9个横向分支热流道分别向下与9个纵向热流道相连；其中，4个纵向热流道分别与浇口G1~G4相连，另4个纵向热流道分别通过冷流道与浇口G5~G7，以及G9相连，浇口G5~G7，以及G9为冷浇口；最后1个纵向热流道经过横向热流道与浇口G8相连。各浇口都与型腔相连。

型腔包括前部、中间的隆起结构和后部，分别对应挡泥板（0）的前部、中间的隆起结构和后部；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的上部设置浇口G1；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的上部与后部之间设置浇口G2；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的上部靠前处设置浇口G3；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的上部与前部之间设置浇口G4；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的后部靠外侧设置浇口G5；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的前部靠内侧设置浇口G6；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的后部靠内侧设置浇口G7；

型腔在挡泥板（0）中间的隆起结构的前部设置浇口G8；

型腔在挡泥板（0）的前设置浇口G9。

为了满足零件流长比要求，在浇注系统设计上与常规浇注系统在设计上有较大的差异。如浇口G8，其开启方向顺着箭头所指的方向，其方向与脱模方向垂直。而常规的浇口如G1、G2、G3、G4、G5、G6、G7、G9，开启方向与脱模方向平行。这种进浇方式在挡泥板上使用还是首次，在很大程度上解决了由于拔模角度过小导致无法放置浇口的问题，且缩短了流长比，降低了注塑压力，进而将锁模力控制在要求的范围内。由于该零件对外观无要求，所以常规的挡泥板均采用同时填充的方式，即多个浇口同时开启，但由于每个浇口位置会同时达到注塑压力的最大值，而此刻整个型腔将需要最大的锁模力，无法满足锁模力小于2300T的要求。

因此，在浇注系统设计为上述方案的同时，采取特殊的注塑工艺：各个浇口的针阀 “顺序开启，先开先关”；各浇口的针阀的开启和持续时间如表二所示。

浇口G1的针阀在0秒打开，持续4s后关闭；浇口G2、G3的针阀在1.2s开启，持续2.8s后关闭；浇口G4的针阀在1.9s开启，持续3.1s后关闭；浇口G5、G6的针阀在2.8s时开启，持续2.8s后关闭；浇口G7的针阀在2.9s开启，持续2.6s后关闭；浇口G8、G9的针阀在2.5s时开启，持续1.5s后关闭。

表二挡泥板浇口开启关闭时间表

我们也对各浇口的大小和流量进行了分析和计算，得出如表三的数据。

表三 各浇口参数表

经试模验证，按照表二的浇口开启时间的控制方式，有效的将锁模力控制在2300T以内，且零件外观良好，无飞边毛刺，可实现顺利量产。

新旧方法比较

    对于挡泥板零件，常规的进浇方式和注塑工艺通常为“平行热流道（针阀的开启方向与脱模方向平行），同时开启，同时关闭”的方式进行填充。该项目由于零件料厚由2mm缩小为1.5mm，需采取新的进浇方式和注塑工艺─—“垂直热流道（针阀的开启方向与脱模方向垂直），顺序开启，先开先关”。对比而言，常规的方式热流道的成本较低，工艺调试简单，适用于料厚适中，零件尺寸较小，无锁模力限制的零件的进浇方式。

    新的进浇方式热流道结构复杂，成本较高，但适合料厚较薄的大尺寸零件，特别是对需要放浇口位置脱模角度过小的零件，对控制其注塑压力及锁模力非常有效。对于新方法中的“顺序开启，先开先关”的工艺方式可以避免型腔同时达到最大注塑压力，对于降低大尺寸薄壁零件的锁模力非常有用。

对于大型薄壁制件的浇口位置以及顺序开启时间的设计，想将锁模力控制在要求的范围内且零件无飞边毛刺实现顺利量产，如果只是凭借经验，主观判断，将毫无理论依据，试模后会反复修模，调试困难等风险。只有灵活应用有限元软件Moldlfow，再加上特殊的进浇方式以及特殊的浇口开启方式，才能实现零件无飞边毛刺生产出合格零件，且将锁模力控制在要求范围内。

虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了详细地描述，但不应理解为对本专利的保护范围的限定。在权利要求书所描述的范围内，本领域技术人员不经创造性劳动即可做出的各种修改和变形仍属本专利的保护范围。