汽车格栅模具(上汽通用五菱：某新能源汽车前格栅注射模设计)

1制品分析

图1所示为某新能源前格栅，材料为低线性膨胀系数的PP-T30，外形尺寸为1 367 mm×420 mm×438 mm，质量为18 kg。该前格栅为表面喷漆件，外观面不能有熔接痕、缩印等表面缺陷，同时要求分型线不能外漏在制品表面。

图1 前格栅

由于前格栅在模具主脱模方向上有较大的高低落差，在传统注射模设计时，制品左右两端的分型线位于最大外轮廓R角，造成分型线外漏，如图2所示。

图2 前格栅外分型线

这种外漏分型线的设计主要存在以下缺陷[3]：①制品两端区域的分型线位于外观R角，装车后分型线可见；②前格栅喷漆处理后，制品表面的分型线可见度会被放大，感知质量差；③由于模具制造精度及注射生产过程中存在磨损，分型线处经常会出现错位和飞边，影响制品外观质量，造成制品合格率降低。

为了避免外漏分型线设计所存在的模具及制品质量问题，决定将制品两端区域的分型线设计到圆角底部，形成内分型线，如图3所示。这种内分型线在制品装配后可以被隐藏，不仅规避了分型线外漏的风险，而且提高了制品合格率和喷漆后的表面质量。

图3 前格栅内分型线

2模具方案设计

2.1 浇注系统设计

2.1.1 浇口数量及浇口位置确定

根据前格栅的造型特点，经Moldflow优化分析，决定采用10点针阀式进浇方案，进浇点布局如图4所示。10个浇口均设在制品底部，尺寸为15 mm×1.2 mm；热流道内径为φ18 mm，阀针直径为φ6 mm，热流道浇口直径为φ4 mm。热流道顺序阀开启顺序：点4→点1/5/6→点2/3/7/8→点9/10。

图4 前格栅进浇点布局

Moldflow制品变形分析结果如图5所示，除制品左、右下角变形较大外，其它区域整体变形较均匀。由于制品左、右下角位置设有安装结构，可以通过安装结构来修正这2处区域的变形，综合评估此进浇方案满足制品变形分析要求。

图5 Moldflow变形分析

2.1.2 热流道顺序阀设计

热流道顺序阀设计如图6所示，根据Moldflow的分析结果，模具采用10点热流道顺序阀设计。

图6 顺序阀热流道系统

2.2 内分型机构设计

2.2.1 内分型机构工作原理

为了避免C处圆角倒扣在模具开模时被拉伤，需要对倒扣区域拉变形，让制品产生弹性变形以脱出C处倒扣。内分型机构工作原理如图7所示，首先大斜顶块需要为制品变形预留空间，然后拉块在拉变形导轨与拉杆的作用下，带动制品沿拉变形支点向内侧变形，将C处倒扣向制品内侧拉动，以保证C处的倒扣在模具开模方向上正常脱模。

图7 内分型机构工作原理

2.2.2 拉变形机构

前格栅模具内分型机构主要包括大斜顶块、大直顶块、小直顶块、拉变形导轨、拉杆、拉块、推杆固定板及推板等，如图8所示。其中拉变形导轨、拉块、拉杆构成拉变形组件，拉变形导轨固定在模具型芯上，拉杆一端与拉块固定，另一端与拉变形导轨间隙配合；拉杆穿过大斜顶块，并在拉变形导轨的导向下对制品进行拉变形及拉变形复位。大斜顶块和大直顶块固定在推板上，小直顶块固定在推杆固定板上，大斜顶块、大直顶块及小直顶块起到成型制品倒扣及推出制品的作用，其中大斜顶块在运动过程中还为拉变形组件的运动提供驱动力。

图8 前格栅模具内分型机构

2.2.3 内分型辅助机构

为了辅助实现内分型成型机构，模具还设计了4个同步拉钩机构、4个氮气弹簧、4个推出大液压缸和4个推出小液压缸，如图9所示。其中4个推出大液压缸安装在推板上，4个推出小液压缸安装在推杆固定板板上。

图9 前格栅模具内分型辅助机构

2.3 冷却系统设计

前格栅模具在注射成型过程中，模具温度直接影响制品的成型质量（变形、尺寸精度、力学性能和表面质量）和生产效率，需要根据材料性能与成型工艺进行温度调节系统设计[5]。为避免制品冷却不均匀而导致翘曲变形，前格栅模具型腔板、型芯水路具有以下设计特点。

（1）根据前格栅的造型特点，采用“随形水路+水井”的冷却布局，沿制品外形尽量设计随形水路，针对冷却不充分的区域，再设计水井或斜水井进行辅助冷却，模具型腔板和型芯的冷却水路设计如图10所示。

图10 模具冷却水路排布

（2）水路直径为φ15 mm，水井直径为φ24 mm，保证足够的传热面积。

（3）模具采用集中供水方式，设计集水块与注塑机连接。

3模具工作原理

前格栅注射模在开模阶段共推出120 mm，分二次实现。一次推出距离为100 mm，由氮气弹簧、同步拉钩机构及推出大液压缸活塞杆共同驱动完成，其中一次推出过程又分为同步拉变形阶段和拉变形复位阶段，同步拉变形阶段推出55 mm，拉变形复位阶段推出45 mm；二次推出距离为20 mm，由推出小液压缸驱动完成，具体工作过程如下。

（1）模具注射完成后进行开模动作，推出系统在氮气弹簧及同步拉钩的共同作用下，随型腔板一起同步运动55 mm。在此过程中，大直顶块推动制品随型腔板同步运动，大斜顶块后退为制品变形预留空间，拉变形组件完成对前格栅两端圆角倒扣的拉变形，整体拉变形量为8 mm。

（2）一次推出过程的同步拉变形阶段完成后，动、定模继续开模，此阶段推出系统不运动。

（3）模具开模完成后，推出大液压缸活塞杆开始运动，带动推出系统向上推出45 mm后，完成一次推出，在此过程中拉变形组件会对制品进行拉变形复位。

（4）一次推出阶段完成后，大液压缸活塞杆不再运动，此时小液压缸活塞杆驱动推板及推杆固定板分离，小液压缸活塞杆驱动推杆固定板及小直顶块向上运动20 mm，将制品从大直顶块上推出，完成二次推出。

（5）二次推出完成后，机械手进行取件，模具合模复位进入下一个注射周期。

▍原文作者：石波

▍作者单位：上汽通用五菱汽车股份有限公司