汽車駕駛側(cè)下飾板注射模設(shè)計(jì)

李慕譯，朱芬芳，巫海平

（江蘇聯(lián)合職業(yè)技術(shù)學(xué)院 無(wú)錫交通分院，江蘇 無(wú)錫 214046）

0 引言

隨著汽車行業(yè)向輕量化發(fā)展，塑件在汽車內(nèi)外裝飾中的占比越來(lái)越大，為滿足消費(fèi)者對(duì)可直觀感知的汽車內(nèi)外飾件的高品質(zhì)要求，汽車內(nèi)飾件也由單一的功能向多用途轉(zhuǎn)變，塑件結(jié)構(gòu)特征變得更復(fù)雜，給注射成型帶來(lái)更大的難度。汽車駕駛側(cè)下飾板屬于儀表板總成系列，位于駕駛員的膝部位置，起到保護(hù)駕駛員膝部和遮蓋轉(zhuǎn)向管柱罩蓋搭接間隙等作用，現(xiàn)介紹成型右舵汽車駕駛側(cè)下飾板的注射模設(shè)計(jì)[1,2]。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

某右舵汽車駕駛側(cè)下飾板塑件如圖1所示，材料為改性聚丙烯PP-TD20，在PP中加20%滑石粉，能改善聚丙烯的耐沖擊和表面性能，降低成型塑件的收縮率，廣泛應(yīng)用于汽車和電氣產(chǎn)品中，材料收縮率為0.95%。下飾板外形尺寸約為504.90 mm×357.35 mm×190.66 mm，平均壁厚約為2.5 mm，單件質(zhì)量567 g。塑件外形尺寸較大，背面有大量用于安裝鋁板的片狀卡塊、多處安裝卡扣和螺釘固定柱，塑料熔體在型腔中注射流程較長(zhǎng)，型腔充填困難，澆注系統(tǒng)是設(shè)計(jì)難點(diǎn)之一。塑件尺寸精度要求高，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜，四周有多處影響脫模的側(cè)向凸凹結(jié)構(gòu)，其側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)也是難點(diǎn)[3]。

2 下飾板模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于塑件造型獨(dú)特，內(nèi)部結(jié)構(gòu)復(fù)雜且塑件外觀面為皮紋面，不能在待成型塑件的外觀面設(shè)置澆口。根據(jù)下飾板的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，通過(guò)CAE分析，采用熱流道+普通流道+潛伏式澆口的方式進(jìn)澆，如圖2所示。熱流道澆注系統(tǒng)由一個(gè)主噴嘴、多塊熱流道板和2個(gè)圓錐頭針閥式熱噴嘴組成。模具分型面為復(fù)雜的空間曲面，分型面的曲面斜度大于30°，噴嘴兩側(cè)高度偏差≥5 mm，為避免噴嘴受熱伸長(zhǎng)超出分型面而碰撞動(dòng)模零件的成型面，在噴嘴的下方動(dòng)模鑲件設(shè)計(jì)1 mm的熱脹平臺(tái)。2個(gè)針閥式噴嘴位置與主噴嘴的間距分別為154.51、77.65 mm，噴嘴G1長(zhǎng)為143.59 mm，噴嘴G2長(zhǎng)為206.59 mm，外徑為φ35 mm，閥針直徑為φ4.5 mm。

圖1 駕駛側(cè)下飾板

圖2 澆注系統(tǒng)

模具的動(dòng)模部分加工U形截面流道，寬度W=20.3 mm，高度H=5 mm，錐度為15°。G1潛伏式澆口與分型面的夾角為50°，G2潛伏式澆口與分型面的夾角為55°，潛伏式澆口采用動(dòng)模鑲件潛入分型面下方，再在鑲件上開(kāi)設(shè)流道。

2.2 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

結(jié)合成型塑件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，模具設(shè)計(jì)2個(gè)動(dòng)?；瑝K+斜導(dǎo)柱側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu)和2個(gè)定?；瑝K+T形槽側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，塑件內(nèi)部有8處倒扣，設(shè)計(jì)了8個(gè)動(dòng)模斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，如圖3所示。

圖3 側(cè)向分型抽芯機(jī)構(gòu)

2.2.1 動(dòng)?；瑝K側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)

塑件左右兩側(cè)有5處倒扣，分別為S1～S5，從模具安全角度考慮，設(shè)計(jì)2個(gè)整體式連接的大滑塊+斜導(dǎo)柱抽芯結(jié)構(gòu)，利用彈簧擋板限位。塑件左側(cè)面倒扣偏向于動(dòng)模側(cè)，傾斜角度4°，設(shè)計(jì)下斜式斜滑塊，如圖4（a）所示，塑件最大倒扣距離S=15.78 mm，滑塊需要沿側(cè)向抽芯方向運(yùn)動(dòng)的距離S1取15.78+（2～5）mm，根據(jù)三角原理，求出斜導(dǎo)柱傾斜角度α=10°，鎖緊塊鎖緊角度為12°?；瑝K的寬度為339 mm，高度為309 mm，通過(guò)計(jì)算并修正設(shè)計(jì)2根φ30 mm斜導(dǎo)柱。塑件右側(cè)有2個(gè)卡扣，抽芯距離為1.05 mm，采用在滑塊上固定2個(gè)鑲件，滑塊側(cè)向抽芯距離取4 mm，根據(jù)三角原理，求出斜導(dǎo)柱傾斜角度α取4°，鎖緊塊鎖緊角度為6°，同樣設(shè)計(jì)2根φ30 mm斜導(dǎo)柱，如圖4（b）所示?；瑝K導(dǎo)滑部分設(shè)計(jì)2個(gè)T形槽，T形塊裝在滑塊內(nèi)部。由于待成型塑件左右兩側(cè)為大滑塊，在塑件R角處分型，為了使分型處夾線美觀，各滑塊需要做好定位設(shè)計(jì)，在每個(gè)滑塊頂部加工2個(gè)“冬菇頭”精準(zhǔn)定位，定模板設(shè)計(jì)工藝螺釘鎖緊滑塊，方便滑塊與定模板組裝在一起拋光?；瑝K背面、兩側(cè)面、底面、滑塊與型芯的配合面，加裝突出型面1 mm的耐磨塊。

圖4 滑塊結(jié)構(gòu)

2.2.2 定模斜滑塊側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)

針對(duì)塑件外側(cè)與水平方向成13°的深腔斜倒扣S6，倒扣距離為4.5 mm，若設(shè)計(jì)為動(dòng)?；瑝K成型，僅滑出倒扣距離，成型塑件不易脫模，且滑塊與定模的段差（模具零件之間銜接不平滑造成成型的塑件表面有臺(tái)階）難以精確控制，如果設(shè)計(jì)定模斜滑塊結(jié)構(gòu)成型，其與定模板之間的間隙可以非常小，熔料在分型面處容易光滑連接，成型塑件的外觀更美觀，如圖5（a）所示。導(dǎo)向塊斜面傾斜角α取13°，為保證定模斜滑塊運(yùn)動(dòng)順暢，減少加工、配模工作量，斜滑塊鎖緊面取15°，脫模行程為4.55 mm。根據(jù)三角原理，當(dāng)斜滑塊沿兩側(cè)導(dǎo)滑槽運(yùn)動(dòng)30 mm，定模斜滑塊抽芯實(shí)際行程為6.75 mm，大于脫模行程。開(kāi)模時(shí)在拉鉤、彈簧的作用下，彈簧推動(dòng)斜滑塊沿“7”字形導(dǎo)滑塊彈出，當(dāng)限位塊頂?shù)较尬徊鄱嗣鏁r(shí)，定模斜滑塊運(yùn)動(dòng)結(jié)束，定模斜滑塊跟動(dòng)模在高度方向的相對(duì)位置不變。

塑件外側(cè)S7倒扣位置遠(yuǎn)離動(dòng)模側(cè)，成型面積較小且倒扣脫模行程為0.53 mm，與Z軸方向成9°夾角，設(shè)計(jì)小型定模斜滑塊，導(dǎo)向塊斜面的角度α取5°，當(dāng)斜滑塊沿導(dǎo)滑槽運(yùn)動(dòng)25 mm，定?；瑝K實(shí)際抽芯行程為2.18 mm，大于脫模行程，如圖5（b）所示。開(kāi)模時(shí)在拉鉤、彈簧的作用力下，斜滑塊沿固定在滑塊上的導(dǎo)軌斜向滑動(dòng)，靠斜滑塊上的等高螺釘限位，當(dāng)斜滑塊運(yùn)動(dòng)結(jié)束時(shí)，彈簧頂住不回彈，斜滑塊回位時(shí)，依靠動(dòng)模分型面直接壓回。

圖5 定模斜滑塊

2.2.3 動(dòng)模斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)

塑件內(nèi)部的其他8處倒扣（L1～L8）采用動(dòng)模斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)成型。根據(jù)塑件倒扣大小，設(shè)計(jì)5個(gè)圓桿分體式斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)（L1～L5）和3個(gè)整體式方形斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)（L6～L8）。模具推出行程為110 mm，如圖6所示，為避免斜推桿之間的干涉，斜推桿角度依次為10°、9°、7°、9°、9°、10°、6°、3°，各斜推桿抽芯距離分別為18.11、17.32、13.51、17.42、17.23、19.4、11.56、5.75 mm，脫模所需抽芯距離分別為14.88、14.11、10.63、10.24、14.24、14.3、10.58、3.11 mm，各斜推桿實(shí)際抽芯行程大于倒扣脫模行程。

塑件中倒扣L1、L2、L5、L8分別向下傾斜21°、2.5°、6°、3°，斜推結(jié)構(gòu)必須跟隨其向下傾斜的角度運(yùn)動(dòng)，否則會(huì)產(chǎn)生干涉。成型倒扣L1斜推推出角度應(yīng)超過(guò)12°，為了保證斜推機(jī)構(gòu)運(yùn)行平穩(wěn)，設(shè)計(jì)為平行導(dǎo)向桿斜推結(jié)構(gòu)，斜推座延時(shí)角度為21°，斜推角度為10°。成型倒扣L2、L5設(shè)計(jì)為圓桿分體式斜推結(jié)構(gòu)，圓斜推桿直徑為φ16 mm，斜推座延時(shí)角度分別為2.5°、6°。成型倒扣L8由于倒扣頭部尺寸較小，設(shè)計(jì)為整體式方形斜推結(jié)構(gòu)，斜推座延時(shí)角度為3°，各斜推桿兩側(cè)面設(shè)計(jì)成≥3°，保證斜推桿長(zhǎng)期使用時(shí)不被拉傷。

2.3 冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)

模具冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)避免與其他零件產(chǎn)生干涉，冷卻系統(tǒng)如圖7所示，動(dòng)、定模側(cè)均采用垂直式與隔片式冷卻水路相結(jié)合的形式，動(dòng)、定模側(cè)分別設(shè)置了3組、8組循環(huán)水路。冷卻水路直徑為φ12 mm，隔片式水井直徑為φ24 mm，隔片式水井?dāng)?shù)量共26個(gè)，冷卻水路之間的距離在50～60 mm。兩側(cè)動(dòng)?；瑝K和定模斜滑塊由于與熔體接觸面積較大，各設(shè)置了1組垂直式與傾斜式冷卻水路相結(jié)合的循環(huán)水路，冷卻水路直徑為φ12 mm。模具動(dòng)、定模和滑塊水路形成了網(wǎng)格交叉，隨型面形狀布置，塑件能獲得良好的冷卻效果[4]。

2.4 推出系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于成型塑件背面有較多筋位，需要的推出力較大，模具采用“液壓缸+推塊+斜推塊+推桿+推管”組合推出機(jī)構(gòu)，如圖8所示。在塑件四周設(shè)計(jì)了8個(gè)單桿推塊和1個(gè)雙桿推塊，其中長(zhǎng)度為245 mm的大推塊，設(shè)計(jì)為雙桿推塊，各推塊四周設(shè)計(jì)3°的配合斜度，推塊桿直徑為φ20 mm。在成型塑件的矩形深筋位設(shè)計(jì)5根截面尺寸為6 mm×4 mm方形推桿，在推出阻力較大的位置設(shè)計(jì)了13根圓推桿、1根推管。成型塑件內(nèi)部倒扣處設(shè)置了8個(gè)動(dòng)模斜推塊，推桿固定板通過(guò)固定于動(dòng)模板上的2個(gè)φ50 mm×130 mm液壓缸實(shí)現(xiàn)推桿、推塊、斜推塊和推管的推出和復(fù)位，液壓缸通過(guò)設(shè)計(jì)在模具上的集油塊實(shí)現(xiàn)油路串聯(lián)布置，使油路設(shè)計(jì)平衡，保證了模具零件推出力的平衡。

3 模具結(jié)構(gòu)及工作過(guò)程

模具結(jié)構(gòu)如圖9所示，采用1模1腔布局，最大外形尺寸1 080 mm×820 mm×922 mm，動(dòng)、定模均采用整體式，動(dòng)模板材料為1.2738，定模板材料為1.2738HH。所有分型面配合面配合斜度為5°，在動(dòng)、定模板間設(shè)計(jì)了6副定位機(jī)構(gòu)保證模具零件的精準(zhǔn)定位，防止成型塑件錯(cuò)位，出現(xiàn)反段差等外觀缺陷。

圖6 斜推內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)

圖7 冷卻系統(tǒng)

圖8 推出系統(tǒng)

模具工作過(guò)程如下。

（1）合模過(guò)程。推板2由液壓缸10活塞桿帶動(dòng)，斜推桿4在推板2帶動(dòng)下復(fù)位，兩側(cè)動(dòng)?；瑝K9、22在斜導(dǎo)柱7、24和定模板鎖緊裝置的驅(qū)動(dòng)下復(fù)位，定模斜滑塊51沿導(dǎo)滑槽壓合。

（2）注射過(guò)程。模具合模后，熔體通過(guò)熱流道系統(tǒng)、動(dòng)模板上的U形流道、潛伏式澆口注入型腔。

（3）開(kāi)模過(guò)程。定模斜滑塊51在拉鉤52、54和彈簧50的作用下，沿定?；瑝K導(dǎo)滑槽滑出，動(dòng)模大滑塊在斜導(dǎo)柱24、彈簧25和滑塊限位裝置的作用下完成側(cè)向抽芯，成型塑件留在動(dòng)模型芯上，通過(guò)液壓缸10活塞桿帶動(dòng)推板2、推桿33、推塊46、斜推桿4和推管一起推出110 mm時(shí)，塑件和澆注系統(tǒng)凝料被完全推出，成型塑件由機(jī)械手取出后，再通過(guò)液壓缸10活塞桿帶動(dòng)推板及復(fù)位桿復(fù)位，模具開(kāi)始下一個(gè)注射成型周期[5，6]。

4 結(jié)束語(yǔ)

（1）汽車駕駛側(cè)下飾板的外觀質(zhì)量要求高，模具采用熱流道轉(zhuǎn)普通流道的形式靈活選擇待成型塑件的澆口位置，熔體通過(guò)潛伏式澆口從待成型塑件內(nèi)部進(jìn)入型腔，避免了澆口痕跡對(duì)成型塑件外觀質(zhì)量的影響。

（2）采用“液壓缸+推塊+斜推塊+推桿+推管”組合的推出機(jī)構(gòu)，可以使成型塑件推出時(shí)受力均衡，減少塑件脫模時(shí)變形的風(fēng)險(xiǎn)。

（3）針對(duì)塑件復(fù)雜的內(nèi)部結(jié)構(gòu)以及影響脫模的多處側(cè)向凹凸結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)了2個(gè)動(dòng)模大滑塊、2個(gè)定模斜滑塊、8個(gè)動(dòng)模斜推側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)，以達(dá)到成型塑件外壁、內(nèi)部倒扣特征依次自動(dòng)脫模的目的。

經(jīng)調(diào)試生產(chǎn)，模具結(jié)構(gòu)合理，運(yùn)行平穩(wěn)，成型的塑件質(zhì)量良好，達(dá)到了客戶的要求，對(duì)類似塑件的模具設(shè)計(jì)具有參考作用。

圖9 模具結(jié)構(gòu)