汽车连接器带铰链护壳产品的塑料模具设计改进

年宝鹏，王 朝，王 浩，李攀阳

（河南天海电器有限公司，河南 鹤壁 458030）

塑料产品中，铰链结构已被广泛使用，如洗发瓶盖、CD盒、连接器产品等。带铰链的产品在生产过程中，由于铰链壁厚薄，不易成型，容易产生熔接痕缺陷。铰链在使用过程中变形量大，由于熔接痕强度低，铰链在熔接痕位置容易断裂，出现不良产品，生产过程不易控制，严重影响产品品质。选择合适的浇口位置可以避免在铰链位置产生熔接痕，从而避免了铰链因为熔接痕而断裂。

1 存在问题

产品结构如图1所示，平均壁厚1.5 mm，铰链结构属于薄壁结构 （壁厚0.3 mm）。原始模具设计中，浇口在靠近铰链位置处，铰链左右两侧各一个浇口；注射成型过程中，铰链中间存在熔接痕；产品在使用过程中，熔接痕位置容易断裂，频繁接到客户的反馈。

图1 产品结构示意图

2 分析原因

2.1 铰链处形成熔接痕的原因

在注射成型过程中，浇口靠近薄壁结构时，料流充填薄壁会产生迟滞 （图2），薄壁位置流速降低甚至停止，铰链两侧两股迟滞的料流在铰链中间位置融合，形成强度比较弱的熔接痕 （图3），使用过程中容易断裂。

图2 迟滞

图3 铰链中间形成熔接痕

此时铰链位置的材料取向如图4所示，材料心部和材料表层的取向在铰链中间发生改变，形成薄弱区域。

图4 铰链位置的材料取向

2.2 影响铰链强度的因素

决定铰链强度的因素有很多，比如材料、浇口位置、注塑工艺、铰链结构 （厚度）等。

我们看到，影响铰链强度的因素中，更改材料涉及问题较多，所以暂不考虑。注塑工艺跟模具结构有关，壁厚对于模具来说更改最方便，原设计铰链厚度0.3 mm，对于PA6材料不易成型，将铰链厚度增加0.05 mm，发现结果不理想，还是有断裂现象。

影响铰链强度的因素中，除了以上几种因素还可以通过调整浇口位置来解决。

2.3 更改方案

根据铰链的薄壁结构特点，带铰链的制品应注意浇口位置的选择，要求熔体的流动方向垂直于铰链的轴心线。为了避免在铰链中间形成熔接痕，浇口距离铰链位置远端比较理想，为了保证顺利充填，还采用两个浇口成型，控制铰链两侧的充填速度，使得铰链由一侧充填。

根据这一思路我们将浇口位置定在距离铰链较远的位置，左右两侧的浇口位置、浇口大小、流道大小设定不同的值进行模流分析，多种方案进行分析对比后，最终确认最佳浇口位置如图5所示。最佳浇口大小左侧φ1.0 mm，右侧φ0.8 mm；最佳流道大小左侧φ3.5 mm，右侧φ3.0 mm。

图5 最佳浇口位置

左右两侧浇口的充填区域如图6所示。左侧浇口完成了整个铰链的充填，铰链没有熔接痕缺陷，铰链位置 （图7）的流动方向统一，取向统一。

图6 充填区域

图7 铰链位置表层取向

3 试模验证

根据模流分析得出的最佳浇口位置和大小，进行模具更改，并试模生产。从生产的欠注样件可以看出，铰链位置完全由左侧浇口充填，和图5中Moldflow分析结构一致。铰链位置没有熔接痕，铰链强度得到保证，满足产品使用要求，更改后的产品没有再出现铰链断裂的问题 （图8）。

图8 更改后合格样件

4 经验推广

鉴于此次模具更改的成功案例，在之后类似新产品的模具设计中，我们采用这一方法取得了同样的效果。其浇口位置如图9所示，生产样件如图10所示。

图9 浇口位置

图10 生产样件