新能源汽车电池充电盖浮动侧抽芯注塑模具设计

・７Ｏ・　塑料工业　ＣＨＩＮＡ　ＰＬＡＳＴＩＣＳ　ＩＮＤＵＳＴＲＹ　第４４卷第１１期　２０１６年１１月　

新能源汽车电池充电盖浮动侧抽芯注塑模具设计　

蒋南希　

（湖南交通职业技术学院，湖南长沙４１０１３２）　

摘要：结合某新能源汽车充电盖内嵌钢壳产品零件结构包胶注塑的需要，设计了一种嵌件包胶注塑二板模具结　

构，模具布局为一模一腔，采用机械手放内嵌钢质壳件、选用香蕉浇口进行浇注、侧抽芯机构上侧边完全顶出产品等　结构设计方式，实现了产品的自动化注塑生产。结构设计中，基于产品结构的特殊性，设计了气缸浮动顶出油缸侧边　

顶出组合机构以实现产品完全脱模，机构组成分为浮动顶出组件、油缸侧边顶出组件，浮动顶出组件完成产品从模具　主型芯上的脱模，油缸侧边顶出组件则完成产品从侧型芯上的脱模，同时保证机械手放置内嵌钢质壳件的方便性，机　构和模具结构设计新颖，为同类产品的注塑模具设计提供了有益参考。　关键词：包胶注塑；嵌件；侧抽芯机构；模具结构：机构设计　ｄｏｉ：１０．３９６９／ｊ．ｉｓｓｎ．１００５—５７７０．２０１６．１１．０１６　中图分类号：ＴＱ３２０．６６　文献标识码：Ｂ　文章编号：１００５—５７７０（２０１６）１１—００７０—０４　

Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｎ　Ｆｌｏａｔｉｎｇ　Ｓｉｄｅ　Ｃｏｒｅ　Ｐｕｌｌｉｎｇ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｕｌｄ　ｏｆ　Ｃｈａｒｇｉｎｇ　Ｃｏｖｅｒ　

ｆｏｒ　Ｎｅｗ　Ｅｎｅｒｇｙ　Ｖｅｈｉｃｌｅ　Ｂａｔｔｅｒｙ　

ＪＩＡＮＧ　Ｎａｎ—Ｘｉ　

（Ｈｕｎａｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ　Ｐｏｌｙｔｅｃｈｎｉｃ，Ｃｈａｎｇｓｈａ　４１０１３２，Ｃｈｉｎａ）　

Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｃｏｍｂｉｎｅｄ　ｗｉｔｈ　ａｎ　ｅｌｅｃｔｒｉｃ　ｖｅｈｉｃｌｅ　ｃｈａｒｇｉｎｇ　ｃｏｖｅｒ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｌｌ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｐａｒｔｓ　

ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｐａｃｋａｇｅ　ｏｆ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ，ｄｅｓｉｇｎ　ａ　ｂｌｏｃｋ　ｐａｃｋａｇｅ　ｇｌｕｅ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｂｏａｒｄ　ｍｏｌｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　

ｔｈｅ　ｌａｙｏｕｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｍｏｌｄ　ｉｓ　ａ　ｍｏｌｄ　ｃａｖｉｔｙ，ｂｙ　ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｈａｎｄ　ｅｍｂｅｄｄｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｌｌ　ｐａｒｔｓ，ｓｅｌｅｃｔｉｏｎ　ｂａｎａｎａ　

ｇａｔｅ　ｇａｔｉｎｇ　ａｎｄ　ｓｉｄｅ　ｐｕｍｐｉｎｇ　ｃｏｒｅ　ｂｏｄｙ　ｕｐｐｅｒ　ｓｉｄｅ　ｃｏｍｐｌｅｔｅｌｙ　ｏｕｔ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｔｏｐ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ，　

ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄｉｎｇ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ．Ｂａｓｅｄ　ｏｎ　ｔｈｅ　ｓｐｅｃｉａｌ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ，　

ｔｈｅ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｔｏｐ　ｏｉｌ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｓｉｄｅ　ｅｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｃｏｍｂｉｎａｔｉｏｎ　ｗａｓ　ｄｅｓｉｇｎｅｄ　ｔｏ　ａｃｈｉｅｖｅ　ｆｕｌｌ　ｐｒｏｄｕｃｔ　

ｒｅｌｅａｓｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ｗａｓ　ｄｉｖｉｄｅｄ　ｉｎｔｏ　ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｒｏｏｆ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ａｎｄ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｓｉｄｅ　ｅｊｅｃｔｉｏｎ　ａｓｓｅｍｂｌｙ．Ｔｈｅ　

ｆｌｏａｔｉｎｇ　ｒｏｏｆ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｉｓ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｔｈｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｍｏｕｌｄｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｍａｉｎ　ｃｏｒｅ，ａｎｄ　ｔｈｅ　ｃｙｌｉｎｄｅｒ　ｓｉｄｅ　

ｅｊｅｃｔｉｏｎ　ａｓｓｅｍｂｌｙ　ｉｓ　ｔｏ　ｃｏｍｐｌｅｔｅ　ｐｒｏｄｕｃｔ　ｄｅｍｏｕｌｄｉｎｇ　ｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ｓｉｄｅ　ｃｏｒｅ，ｗｈｉｌｅ　ｅｎｓｕｒｉｎｇ　ｃｏｎｖｅｎｉｅｎｃｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　

ｍｅｃｈａｎｉｃａｌ　ｈａｎｄ　ｔｏ　ｅｍｂｅｄ　ｓｔｅｅｌ　ｓｈｅｌ１．Ｔｈｅ　ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　ａｎｄ　ｍｏｌｄ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｄｅｓｉｇｎｓ　ａｒｅ　ｎｏｖｅｌ，ｐｒｏｖｉｄｉｎｇ　ｕｓｅｆｕｌ　

ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ　ｆｏｒ　ｓｉｍｉｌａｒ　ｐｒｏｄｕｃｔｓ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐｌａｓｔｉｃ　ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　ｍｏｌｄ．　

Ｋｅｙｗｏｒｄｓ：Ｐｌａｓｔｉｃ　Ｉｎｊｅｃｔｉｏｎ　Ｍｏｌｄｉｎｇ；Ｉｎｓｅｒｔ；Ｓｉｄｅ　Ｃｏｒｅ　Ｐｕｌｌｉｎｇ　Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ；Ｄｉｅ　Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ；　

Ｍｅｃｈａｎｉｓｍ　Ｄｅｓｉｇｎ　

新能源汽车锂电池在应用过程中存在使用安全问　

题，随着动力型锂电池体积的增大、能量的变高、使　

用环境变恶劣，密封的电池因受损引起爆炸的可能性　

及危害程度也在增大。因此，电池整体结构上各个零　

部件需设计有一定的防震抗爆能力。现有锂电池防爆　

盖帽技术存在着因结构不合理导致内阻过大和易发生　

次生灾害的问题，同时存在着因制造过程参数选择不　

当导致防爆失效、控制不稳定的问题。针对防爆需　要，电池模组上的关键零部件是在选用塑料件做绝缘　

性壳件的基础上，需在内部做强度增强设计，新能源　

汽车电池充电盖为这类产品的典型代表¨　。为保证　

充电盖的绝缘性和抗爆性，需在壳件内镶嵌抗爆钢制　

件。设置抗爆钢制件带来的问题是带嵌件注塑时模具　

结构变得复杂，且嵌件取放需增加更多的装置以实现　

产品的自动化注塑生产　。目前，针对该类壳件的　

带嵌件注塑模具设计主要以手工放嵌件、手工取件为　

全国交通运输职业教育教学指导委员会科研项目（２０１５Ｂ５）　作者简介：蒋南希，１９８０年生，男，实验师，高级技师，研究方向为汽车发动机、底盘，电控系统。ｊｘｎ０１＠ｓ

ｏｈｕ．ｃｏｎ　第４４卷第ｌ　１期　蒋南希：新能源汽车电池充电盖浮动侧抽芯注塑模具设计　

主，生产效率比较低，且安全性得不到保证，新的模　

具结构需要做创新设计　，拟嵌钢壳产品的注塑模　

具结构做出设计探讨，特别是针对内嵌钢壳后从侧面　

抽芯并顶出产品的机构，在结合油缸脱模机构设计的　

基础上进行机构创新设计，以实现产品的自动化注塑　

生产。　

１产品分析　

图１所示为某新能源汽车电池充电盖内嵌钢壳产　

品零件结构图，产品为包胶模，图ｌａ为塑料外壳尺　

寸结构图，图１ｂ为内嵌钢质壳尺寸结构图。塑料外　

壳材料为丙烯腈一丁二烯一苯乙烯共聚物（ＡＢＳ）／聚　

碳酸酯（ＰＣ），平均壁厚１　５　ｆｌｉｔ／ｌ＿，外形尺寸为１３９．４　

ｍｍｘ８８　ｍｍｘ４３．６　ｍｍ，产品整体上分为两段，左端　

为电源插头插槽孔，右端为安装到电源基座上的不规　

则膨胀型快速插槽。内嵌钢质壳材质为３０４不锈钢，　

左端为０．８　ｍｍ厚内衬钢壳，右端为１．２　ｍｍ带弹性　

插槽的增强卡槽段，内嵌件外形尺寸为１４０．２　ｍｍ×　

８１．８　ｍｉｎｘ４０．１　ｍｍ。注塑要求是产品正面可视区域　

不能有浇注痕迹，且需保证注塑后塑胶壁厚均匀，以　

免收缩不均引起钢、胶分离脱落；内嵌件包胶注塑后　

为钢、塑复合件，其外表绝缘性、内部强度、抗爆性　

能以及力学综合性能都能得到有效保证。　

＿　口ｃ　

ａ一外层塑料壳　ｂ～内嵌钢壳　

图１包胶塑件形状与尺寸　

２包胶注塑模具设计难点分析　

针对图ｌ所示，采用包胶注塑成型时，模具设计　

的难点有：①内嵌钢件的放件安装，注塑时不能偏心　

跑动；②包胶注塑浇口位置的开设以及保证注塑的塑　

胶壁厚均匀；③产品在模腔中的布局如何摆放，以尽　

可能缩减模具结构尺寸；④产品左边侧边存在插槽　

孔，需设计抽芯机构；⑤右边也是开放性大侧边深　

槽，型芯的结构设计；⑥产品的脱模和从型芯上完全　

顶出不依靠手工取件。结合注塑实际设备及生产要　

求，采取措施如下：①模具布局采用一模一腔方式；　

（　设计增强型内嵌件快速安装型型芯，以保证注塑时　

型芯不偏移以及放件的方便性；③考虑到产品表面外　观的美观性，采用侧边潜伏式香蕉型浇口浇注形式，　

浇口设置于外观主饰面背面不易观测处，浇口结合模　

流分析尽可能设计最优最小，同时保证流道废料与产　

品自动分离；④产品左端侧槽采用斜导柱滑块抽芯机　

构脱模；⑤产品右端采用浮动式整体型芯完成脱模和　

产品的完全顶出；⑥尽可能实现自动化取件生产。　

３分型设计　

综合前述模具设计基本思路及措施，对应的分型　

设计采用整区方式来完成，具体设计如图２所示。产　

品主分型线选择图２所示主分型线，以保留主观测面　

完整的外观面；针对￣，ｔｆＬ　１的分型，采用图２所示左　

侧分型线，分型线贴近侧孔口边缘，以保证侧面分型　

痕迹尽可能不明显，右侧分型线也做同样设计。主分　

型线所确定的分型面垂直于模具的开模方向。　

侧孔　左侧分　

图２分型设计与布局　

Ｆｉｇ　２　Ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｐａｒｔｉｎｇ　ａｎｄ　Ｌａｙｏｕｔ　

４脱模机构设计　

按照前述设计思路，确定布局后的脱模机构设计　

包括侧孔１、侧孔２的脱模机构设计。其中设计较为　

复杂和困难的是侧孔２的脱模机构设计，其结合侧孔　

２的脱模和产品的完全顶出需要，采用气缸浮动顶出　

油缸侧边顶出组合机构方式，机构组成可分为浮动顶　

出组件、油缸侧边顶出组件。其主要组成零件包括侧　

抽芯油缸１、拉杆套２、导柱压板３、浮动板导柱４、　

导套５、气缸顶杆６、气缸安装板７、气缸８、下精定　

位柱９、浮动板１０、侧型芯１１、侧顶针１２、侧顶针　

板导柱１３、左行程开关１４、右行程开关１５、上精定　

位柱１６、侧顶针盖板１７、侧顶针推板１８、侧底板　

ｌ９、侧顶针板导套２０，如图３所示。　

浮动顶出组件包括导柱压板３、浮动板导柱４、　

导套５、气缸顶杆６、气缸安装板７、气缸８、下精定　

位柱９、浮动板ｌ０、上精定位柱ｌ６。浮动板ｌ０为油　

缸侧边顶出组件的安装支撑板，其上通过螺钉安装有　

下精定位柱９的上半部分、导柱压板３、浮动板导柱　

４；导套５、气缸安装板７及下精定位柱９的下半部　

分安装于本机构所应用之模具模板上；气缸８通过螺　

钉安装于气缸安装板７上，气缸顶杆６为气缸８与浮　肼园