冰箱风道板注塑模具设计

于智宏，丁鹏

河南机电高等专科学校，河南新飞电器有限公司

摘　要:以冰箱风道板塑件为例，介绍了该塑件注塑模具的设计过程。重点探讨了注塑模具结构、浇注系统、斜顶抽芯机构、冷却系统及热流道系统的设计及其要点。实际应用结果表明：该模具结构合理，塑件瑕疵较小，对大型塑件的注塑模具设计有一定的借鉴作用。

关键词:冰箱风道板；注塑模具；成型工艺；热流道；侧向抽芯

随着国内家电制造业的日益成熟及新技术的不断推出，消费者对家电从外观造型到颜色选配直至各种新技术功能的使用提出了更高的要求，风冷冰箱的开发即是迎合市场的需求而推出的高端制冷家电产品。随着风冷冰箱市场销售量的进一步扩大，其产量也相对提高。风道板作为风冷冰箱中组成风道的重要零部件，既要承担风道功能，又要满足外观质量的要求。

1产品结构

图1风道板塑件

图1所示为冰箱风道板塑件，材料为聚丙烯(PP)，其收缩率为1.6%。要求塑件表面光滑，充填完整，外观清晰、不变形，无划伤、顶白、气印、料沫、飞边毛刺等缺陷，无明显熔接痕、收缩痕。

风道板作为风冷冰箱中组成风道的主要零部件，其沿注塑开模垂直方向上的最大平面尺寸为710mm×498mm，最大高度尺寸为100mm，厚度2mm。

风道板需与其他风道零件装配配合，因此其塑件有诸多直孔、直筋、窄槽、定位柱、侧向卡扣、侧孔等，如图2所示。

图2风道板塑件结构

2成型工艺分析

风道板沿注塑模具开模方向上的投影面积较大，属于注塑簿壳类大型覆盖件。簿壳类覆盖件的注塑成型存在两个潜在风险：一是极易出现充注不完全等缺陷；二是出现不同程度的翘曲变形的概率相对较大，影响塑件质量。要消除或降低上述风险，关键因素之一就是合理设计浇注系统。为使注射过程中的熔融料能够顺利充满整个模具型腔，进料方式及浇口的设计显得尤为重要。

在注塑成型过程中，PP材料的流动比(指流道的长度与厚度之比)参数对于进浇点的选择起着关键作用，PP的流动比通常为220:1[3]，考虑到塑件上有多处平均厚度为0.8mm的深筋及各种凸台、型孔，因此设计时确定实际流动比约为180:1。如图3所示，圆面代表以浇口为中心，根据实际流动比180作为直径画出的6个圆，深色区域是塑件最大外形尺寸，即模具型腔的注塑投影面积。从图3可以看出，选择的6处进浇口显然能够确保熔融料充满模具型腔。

图3充填效果对比图

风道板塑件如采用传统的冷流道系统，则因流道过长易使熔融料尚未充满整个型腔而降温冷凝，因此该模具设计采用热流道成型技术。通过对6个进浇点的温度及可控喷嘴的调控实现塑件各处充模平衡。熔融料在模腔内以均匀一致的状态流入各型腔，形成品质一致的注塑件，其脱模后残余应力低，塑件变形小。因此采用热流道成型技术更适宜大型、薄壁、外观质量要求高的塑件加工。

综上所述，为减少工艺缺陷，注塑模具浇注系统采用热流道和6个进浇口的形式。

3注塑模具结构设计

经过对风道板塑件进行结构和成型工艺分析，确定其注塑模具采用一模一腔和热流道浇注系统。

3.1浇口

根据工艺分析需采用6个进浇口，为降低模具成本，采用如图4所示的排布方式。其中正面采用4个点浇口进料，同时在侧面设计2个侧浇口进料。为了使浇口凝料能顺利断开，进料孔的最大直径须不超过0.5mm。此设计方式不仅满足注塑工艺充注要求，同时保证了塑件的外观质量要求。

图4浇口分布

3.2侧抽芯及顶出机构

图5中的零件1和2是将通常的直顶圆杆改为圆顶杆与顶块组合式，以便于增大顶出塑件的接触面积，提高顶出力和减少顶出痕迹。塑件上有六处侧向卡扣及两处侧孔，其脱模方向与模具的开模方向垂直，需要进行侧向抽芯才能顺利脱模。根据其成型位置及形状采用不同的结构方式。六处侧向卡扣采用组合式斜推块结构(图5中零件4、5)。斜推块4沿动模型芯内的斜面滑道槽移动，其斜推杆5通过T型槽与斜推块4连接，并由顶杆固定板铰接固定。两处侧孔采用整体斜推杆(图5中零件3)结构。斜推杆3与动模型芯上的滑道槽配合并直接与顶杆固定板铰接固定。设计时需注意斜推块4的倾斜角度，需要综合考虑顶出距离、顶杆倾斜受力情况及相邻推杆的相互干扰情况。开模时，在顶杆固定板的作用下，斜推块4及斜推杆3沿各自的滑道槽移动完成侧抽芯动作。

图5顶出部件

3.3导向及对中系统

模具设计有双重导向定位结构。除4个导柱外，动模型芯与定模型腔同时采用锥面定位。在合模时，导柱为首次导向定位，但由于受导柱本身条件限制，其导向精度较差。到合模的最后阶段定模腔通过与动模芯进行四面锥度配合达到精确定位。由于动模芯与定模腔的锥度配合为四面定位，因此不仅保证了模具的对中精确定位，而且保证了各个零部件的精确工作状态。

3.4动、定模零件

为确保塑件外观质量，定模型腔采用整体式设计来成型塑件的外表面；为降低加工难度，动模型芯采用整体镶嵌式结构，且动模型芯部分型孔采用二次镶嵌式。整体型腔材料采用进口2738模具钢(材质为4Cr2MoNi)。动模型芯采用国产P20(3Cr2Mo)材料。此种设计不仅保证了塑件的外观质量，而且最大程度地节约了成本，如图6所示。

图6动模型芯和定模型腔的三维造型

3.5冷却系统

由于模具尺寸较大，且塑件为壳类薄壁件，为获得更好的冷却效果，需要对水路的布置及流向进行综合考虑。其中定模型腔设计了9道循环水路，动模型芯设计了7道循环水路。为使水道能更靠近塑件表面，动模型芯采用由底部垂直进入再由水平水道冷却，最后由底部垂直回流。这些水路通过连接管路与并联和串联的冷却回路相通。

3.6排气系统

为了除去熔体进入型腔而排出的空气，设计了专用排气槽。专用排气槽设计在动模芯的四周，尺寸为宽10mm，深0.05mm。另外塑件还通过顶杆、斜推块、型孔镶块等在充模期间为型腔排气。同时对需要加强的位置(筋)和其他易残留空气的区域，在其下方设计顶杆或专用排气柱。

风道板注塑模具结构如图7所示。

1-定模腔；2-支腿；3-前板；4-热流道板；5-定位圈；6-推杆板；

7-推杆固定板；8-动模芯固定板；9-斜推块；10-直推杆；11-后板；

12-动模芯；13-直推杆；14-水道；15-喷嘴；16-斜推杆

图7注塑模具结构

4结语

通过对风道板的结构进行分析，探讨了大型覆盖注塑件的成型工艺要点，并提出了应对方案；对浇注系统的选择，进浇口的布置方式等进行了规划，并在此基础上进行了模具设计。目前，该模具已经投入生产，并取得良好的效果，同时该设计方案对类似大型覆盖注塑件的注塑模具设计具有一定的借鉴作用。