引擎壳体复杂抽芯注塑模具设计

引擎壳体是小型发动机的关键部件，是小型发动机的主要功能部件。对该零件的主要要求为具有足够的强度，耐疲劳性能，耐磨损，良好的散热性和降噪性。因此，引擎壳体的造型十分复杂，长期以来，都是依靠铸造的手段生产该零件。近年来，随着塑料产品性能的提高以及塑料成型技术的提升，为满足机电产品轻量化的要求，引擎壳体逐渐采用工程塑料设计制造。本文介绍采用 PA+30GF 制造引擎壳体的注塑模具设计要点。

引擎壳体产品最大外形尺寸为 268.60 mm x 155.25 mm x 107.40 mm，塑件平均胶位厚度 2.0mm，塑件材料为PA+30GF，缩水率为 1.006，塑件质量为 338 克。塑件技术要求为不得存在披峰、注塑不满、流纹、气孔、翘曲变形、银纹、冷料、喷射纹、气泡等各种缺陷，塑件成型中不得使用脱模剂。

塑件造型复杂，各面均有多个加强筋和散热孔穴，各侧面的孔为功能性零件的安装孔，因此，这些孔和结构形状均要求具有高的加工精度和几何精度。塑件为不规则塑件，三个侧面需要设计滑块抽芯，而且滑块在水平面内均处于倾斜位置，给模具设计和加工带来极大的不便。

塑件尺寸较大，结构复杂，因此，模具设计排位只能是 1 出 1，模架为非標 CH6065A100B220C180，在模具边缘增加两个锥形定位块 28（对锁），在合模时，起到准确定位的作用，注塑时能够抵消侧向力，提高塑件精度。如果空间位置足够，对锁需要每边设计一个。本例中，空间位置有限，为了避免与滑块干涉，仅设计两个对锁，呈 90゜设置。

塑件材料为 PA+30GF，玻璃纤维含量较高，因而，塑料对模具型腔的磨损较大，为了满足模具对于使用寿命的要求，模具必须设计成硬模。模仁材料为 S136，热处理 HRC48~52. 模仁硬度的确定原则是根据分型面的合模应力。当分型面的合模应力在 3.5T/ in2 以下时，可以选择硬度为 HRC45 以下的预硬化模具钢材, 当分型面的合模应力在 5T/ in2 以上时，选择的钢材硬度必须为 HRC45 以上。

图 1 引擎壳体产品图

模具较为复杂，模具的开模方向分析显得非常关键。将模具的需要设计 3 处滑块的方向设计倾斜滑块，塑件顶面带圆孔的部位设计在定模，便于设计浇口。浇注系统设计采用侧浇口 3 点进胶。3 点侧浇口位于塑件顶部的圆孔内。PA+30GF 材料流动性很好，但是由于材料加了玻璃纤维的原因，材料的收缩率具有各向异性，即沿着塑料流动的不同方向，塑件具有不同的收缩率，会导致塑件尺寸不准确。通常有两种方法解决这一问题。如果熟悉塑料的物性，具有 3 个方向的收缩率资料，则可以利用 3 维软件，在 3 个不同的方向设计不同的收缩率加以解决。例如常用的 3 维软件 PROE 和 Ug，都具有这种功能。

对于大型复杂的塑件，其流动过程较为复杂，选择在塑件圆孔内多点进胶可以明显改善塑件的尺寸精度。在注塑过程中，针对玻璃纤维含量高的情况，需要适当提高炮筒温度，改善塑料流动性，解决浮纤问题，使得塑件表面美观。

由于塑件滑块上胶位面积较大，包紧力较大，两个大滑块采用油缸抽芯，一个小滑块采用斜导柱抽芯。各个滑块的斜楔均设计了反锁机构，增大滑块锁紧力。模具设计图见图 2. 3D 图见附档。

图 2 引擎壳体模具图