汽車?yán)€模具設(shè)計(jì)

1、汽車?yán)€模具設(shè)計(jì)梁鳳（湖南科技職業(yè)學(xué)院，湖南 長(zhǎng)沙 410118 ）摘要：通過對(duì)POM料的性能分析工藝成型分析，介紹了面蓋注射成型模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)及模具的工作過程。為保證塑件質(zhì)量，綜合處理好產(chǎn)品外觀要求與水口位置及脫模方式之間的問題，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，降低制造成本。經(jīng)生產(chǎn)驗(yàn)證，該模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理、可靠，對(duì)類似產(chǎn)品的注射模具設(shè)計(jì)有很好的參考價(jià)值。關(guān)鍵詞：面蓋；注射模具；側(cè)抽芯機(jī)構(gòu) Auto farrowed mould design LiangFeng Hunan institute of technology (410118), changsha,Abstract: through the analy

2、sis of the performance of POM molding process, and introduces the cover injection molding design and the working process of the die. To ensure the quality of plastic parts, comprehensive treatment good product appearance requirements and shuikou position and stripping of problem, simplize die struct

3、ure, reduce the production cost. The production, the mould structure, reasonable design, reliable in similar products of injection mold design a very good reference value.Keywords: cover, Injection mould; Side core-pulling mechanism凡是有側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的注射成型模具，其機(jī)構(gòu)就有一定的難度，模具制造的成本相應(yīng)也會(huì)提高。下面就汽車?yán)€POM料的性能分析、成型工藝分析和模具結(jié)

4、構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行詳細(xì)討論。1 塑件的結(jié)構(gòu)及工藝分析1.1塑件及結(jié)構(gòu)分析該塑件為某汽車?yán)€，材料為POM，黑色，一模兩腔，采用HTF120W1型注射機(jī)生產(chǎn)。作為汽車?yán)€，該塑件外觀要求很高。塑件的正面及側(cè)面均為外觀面，型狀基本為不規(guī)則的異型件，塑件總體尺寸比較大，其最大輪廓為280mm55mm28mm，突起高為10mm。塑件內(nèi)外表面結(jié)構(gòu)形狀比較復(fù)雜，拼接面多，尤其內(nèi)部加強(qiáng)筋排布多，在長(zhǎng)度方向的兩個(gè)側(cè)面上分別有三個(gè)凸起，并且在一邊的凸起上還有三個(gè)側(cè)孔。面板正面上有一個(gè)較大的長(zhǎng)方形窗口要與一塊透明的咖啡色的視窗板配合，另有一些較小的長(zhǎng)方形孔用于裝按鍵和顯示燈。由于影視盒面蓋為外觀展示件，所以要求其外表面光

5、滑美觀、無(wú)脫模劃傷、無(wú)磨傷、無(wú)熔接痕、縮痕、頂白、變形等任何外觀缺陷，安裝部位尺寸準(zhǔn)確。這些要求給模具的設(shè)計(jì)、制造及裝配帶來(lái)了一定的難度。 圖1 面蓋三維圖Fig 1 3D drawing of surface lid1.2 塑件的工藝分析塑件材料采用POM。POM收縮率大，為1.5%3.5%，熔體黏度對(duì)剪切速率敏感，因此藥提高熔體流動(dòng)性不能依賴增加加工溫度，要從提高注射速度和注射壓力著手。制品壁厚為1.55.0mm，壁厚應(yīng)均勻，避免出現(xiàn)缺口、銳角，轉(zhuǎn)角處應(yīng)用圓弧過渡。 POM吸水性小，一般為0.2%-0.5%。在通常情況下，POM不需干燥就能加工，但對(duì)潮濕原料必須進(jìn)行干燥。干燥溫度80以上，

6、時(shí)間2小時(shí)以上。2 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)2.1 分型面的設(shè)計(jì)打開模具取出塑件或澆注系統(tǒng)凝料的面叫分型面，它的確定是否合理將直接影響整副模具設(shè)計(jì)的成功與否。分型面設(shè)計(jì)的原則1：1）應(yīng)選擇在塑件的最大截面處；2）盡可能將塑件留在動(dòng)模一側(cè)；3）有利于保證塑件的尺寸精度；4）有利于保證塑件的外觀質(zhì)量；5）滿足塑件的使用要求；6）盡量減小塑件在合模平面上的投影面積；7）長(zhǎng)型芯應(yīng)置于開模方向；8）有利于排氣；9）應(yīng)有利于簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)；10）非平面分型面的選擇應(yīng)有利于型腔加工和脫模方便。在基本滿足上述設(shè)計(jì)原則的前提下，此面蓋模具的分型面主要考慮應(yīng)選在塑件斷面輪廓尺寸最大的地方，因此該塑件的分型面有兩種方案選擇，一是

7、塑件側(cè)面和正面的交接處，但在產(chǎn)品正面會(huì)有分型線痕跡，影響外觀質(zhì)量且不方便維修。二是選擇在塑件開口處的端面上，采用組合式型腔及型芯，塑件上三個(gè)凸起處的側(cè)孔分別采用三個(gè)斜導(dǎo)柱側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)來(lái)同時(shí)實(shí)現(xiàn)，模具整體結(jié)構(gòu)為單分型面的兩板模。為保證塑件外觀質(zhì)量，選用第二種方案，具體如圖2所示：圖2 分型面Fig 2 Separate plane2.2 型腔數(shù)目及澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)綜合考慮塑件大小、塑件結(jié)構(gòu)、設(shè)備生產(chǎn)能力、塑件尺寸精度及經(jīng)濟(jì)效益等因素，該模具采用一模兩腔。澆注系統(tǒng)的作用是將塑料熔體順利地引入并充滿模腔，以獲得外輪廓清晰，內(nèi)在質(zhì)量?jī)?yōu)良的塑料制品。其設(shè)計(jì)應(yīng)保證充模過程快而有序、壓力損失小、熱量散失小

8、、排氣條件好、澆注系統(tǒng)凝料易于脫離并不影響塑件的外觀。澆注系統(tǒng)一般由主流道、分流道、澆口和冷料井幾本分組成。而在設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)首要考慮澆口的設(shè)計(jì)，既采用何種類型的澆口？從何處進(jìn)澆？進(jìn)澆點(diǎn)數(shù)目是多少且如何分布？根據(jù)塑件的高外觀要求，澆口形式采用潛伏式澆口，即通過型芯內(nèi)的頂桿表面處輔助流道從塑件內(nèi)頂部進(jìn)行潛伏進(jìn)澆，脫模時(shí)通過頂桿頂斷澆口，實(shí)現(xiàn)塑件自動(dòng)脫落，但塑件取出后內(nèi)部會(huì)有輔助流道凝料存留，須用鉗子將其剪斷2。由于塑件比較長(zhǎng)，所以采用兩點(diǎn)澆口平衡進(jìn)料并沿著塑件的長(zhǎng)邊布置，這樣可縮短充模流程，減少壓力損失，使填充過程快而有序，并能有效地降低翹曲變形。分流道設(shè)計(jì)在分型面處，直徑為3mm，長(zhǎng)度除冷料穴

9、外為70mm。根據(jù)塑件的大小和型腔的分布，主流道的中心線偏離模具中心線30mm，這樣可以縮小模具的尺寸，節(jié)省材料，降低成本。具體見圖3所示：圖3 澆注系統(tǒng)Fig 3 Casting system2.3 模架的選用采用標(biāo)準(zhǔn)模架CH25X45，模具厚度290mm；主要模板尺寸為A=80mm，B=80mm。2.4 成型零件的設(shè)計(jì)型腔（前模仁）和型芯（后模仁）是分別用來(lái)成型塑件外、內(nèi)表面的成型零件。由于面蓋的形狀比較復(fù)雜，若用整體式的型腔和型芯，制造較為困難且不利于更換和降低成本，因此采用組合的鑲嵌式結(jié)構(gòu)，即局部細(xì)小結(jié)構(gòu)采用小鑲件，嵌入在型腔和型芯中，然后型腔和型芯再整體嵌入到定模板（前模板）和動(dòng)模板

10、（后模板）上。型腔材料采用進(jìn)口P20，硬度為HRC3238；型芯材料采用國(guó)產(chǎn)P20，硬度為HRC3235。型芯結(jié)構(gòu)如圖4所示。圖4 型芯零件圖Fig 4 Part drawing of core2.5 側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)塑件上兩個(gè)孔比較深，為6mm，考慮抽芯機(jī)構(gòu)的復(fù)雜程度、模具成本及可行性，采用相對(duì)較為簡(jiǎn)單的斜導(dǎo)柱外側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)，其中斜導(dǎo)柱安裝在定模（前模）邊，滑塊安裝在動(dòng)模（后模）邊，側(cè)型芯抽拔距S=6+23 ，斜導(dǎo)柱直徑設(shè)為40mm，傾斜角為52，其有效工作長(zhǎng)度為60mm，契緊塊（鏟基）的鎖緊角=52+3，側(cè)滑塊（行位）采用彈簧螺釘來(lái)限位。為降低成本，簡(jiǎn)化模具結(jié)構(gòu)，兩個(gè)孔用兩個(gè)相對(duì)獨(dú)立的側(cè)型芯

11、滑塊來(lái)成型，每個(gè)側(cè)型芯單獨(dú)加工后嵌入在相應(yīng)的側(cè)滑塊中并用銷釘定位。側(cè)滑塊與滑動(dòng)導(dǎo)軌應(yīng)保持合理的配合間隙，保證側(cè)抽芯能順利抽出。側(cè)滑塊采用優(yōu)質(zhì)合金材料，并進(jìn)行必要的鍛打和表面處理，硬度達(dá)到HRC55以上。圖6 抽芯機(jī)構(gòu)Fig 6 core-pulling mechanism14 鎖緊槽 15 外滑塊 16 彈簧 17 推桿 18 限位螺桿 19 內(nèi)滑塊 20 液壓缸活塞2.6 滑塊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 滑塊結(jié)果如圖3所示，通過液壓缸作用沿工字槽滑動(dòng)，以保證滑塊滑動(dòng)順暢。 1滑塊設(shè)計(jì)要點(diǎn):（1） 內(nèi)外滑塊應(yīng)注意合理分割，保證滑塊有足夠的溫度和剛度，同時(shí)能順利脫模。（2） 為了確保內(nèi)，外滑塊的相對(duì)滑動(dòng)，在內(nèi)外滑

12、塊上都應(yīng)有一定斜度設(shè)計(jì)燕尾導(dǎo)軌，使內(nèi)滑塊沿導(dǎo)軌進(jìn)行滑動(dòng)。（3） 為了確保內(nèi)滑塊能自動(dòng)滑動(dòng)，應(yīng)在外滑塊上設(shè)計(jì)彈簧和推桿，使之能同步滑動(dòng)。（4） 為了確保內(nèi)滑塊的滑出距離，內(nèi)滑塊上應(yīng)設(shè)計(jì)限位螺桿。 圖7 滑塊導(dǎo)向機(jī)構(gòu)Figure 7 slider steering mechanism 1滑塊 2工字塊2.7 冷卻水道的設(shè)計(jì)汽車?yán)€對(duì)外觀有較高的要求，因此正常生產(chǎn)時(shí)模溫盡可能均勻一致，以減少塑件變形。根據(jù)產(chǎn)品形狀分布，動(dòng)定模分別設(shè)置冷卻水路，均采用循環(huán)冷卻方式，但注意動(dòng)模冷卻水道要避開頂出機(jī)構(gòu)。 圖8 水路簡(jiǎn)圖Figure 8 waterway diagram3 成型零件的有關(guān)計(jì)算及校核3.1 凹模

13、（前模）側(cè)壁厚度計(jì)算及校核 注塑模的凹模側(cè)壁應(yīng)有足夠的厚度，厚度過薄會(huì)導(dǎo)致模具的剛度不足或強(qiáng)度不夠，強(qiáng)度不夠會(huì)使模具發(fā)生塑性變形甚至破裂，而剛度不足則會(huì)使模具產(chǎn)生過大的彈性變形，出現(xiàn)熔體破裂的現(xiàn)象。當(dāng)凹模側(cè)壁變形量大于制品的收縮量時(shí)，會(huì)造成制品脫模困難。本設(shè)計(jì)不采用傳統(tǒng)的力學(xué)方法來(lái)計(jì)算凹模側(cè)壁厚度，而選用簡(jiǎn)單快捷的經(jīng)驗(yàn)公式1：L = L塑（1+k）（3/4）+得出為58.3mm4 模具結(jié)構(gòu)及工作過程圖6所示為該塑件注射模具結(jié)構(gòu)圖。此副模具為潛伏式澆口自動(dòng)落料的兩板模，整個(gè)模具結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單?？紤]到型腔的分布和模具的總體尺寸，將主流道的中心位置相對(duì)模具的中心位置偏移了一定距離，節(jié)約了模具材料，同時(shí)

14、也盡量使模具受力均勻。圖10 模具結(jié)構(gòu)圖Fig 10 Drawing of mould structure1-定位圈 2-流道襯套 3-定位銷 4-前模鑲件 5-密封圈 6-睹塞 7-斜導(dǎo)柱 8-鏟基 9-定位銷 10-行位 11-行位鑲針 12-螺釘 13-彈簧 14-螺釘 15-拉料桿16-頂桿 17-垃圾釘 18-螺釘 19-鑲件 20-鑲件 21-頂針 22-頂管 23-彈簧 24-螺釘 25-鑲件26-鑲件 27-鑲件 28-鑲件 29-鑲件 30-前模 31-后模 32-無(wú)頭螺釘 33-鑲件 34-螺釘模具的工作過程：當(dāng)模具開啟時(shí)，開模力通過斜導(dǎo)柱作用于側(cè)滑塊，并驅(qū)動(dòng)側(cè)滑塊在動(dòng)模板上的導(dǎo)軌內(nèi)做側(cè)向移動(dòng)，完成側(cè)型芯的側(cè)向抽芯動(dòng)作。當(dāng)模具開啟到一定位置時(shí)，在拉料桿、潛伏式澆口料與型芯內(nèi)輔助流道料的連接力和型芯包緊力的作用下，塑件與澆道料從定模邊拉出并留在了動(dòng)模一側(cè)，此時(shí)塑件與澆道料還未分離。注射機(jī)推出機(jī)構(gòu)推動(dòng)模具頂出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，模具前、后頂出板帶動(dòng)拉料桿及頂桿（頂針）同時(shí)向前運(yùn)動(dòng)，在輔助流道