一種汽車外飾雙色零件注塑模具設(shè)計(jì)與研究

譚克京　高凱　滕偉　覃寬樹

摘 要：以某車型汽車雙色前大燈裝飾蓋為例，通過對零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)、優(yōu)化，相應(yīng)注塑模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行改進(jìn)，采用合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方案，提出了倒裝雙色注塑模具新方案，從而解決了該零件可以實(shí)現(xiàn)雙色注塑生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車零件 外飾件 雙色注塑模具 模具設(shè)計(jì)

1 引言

汽車零件的外觀感知質(zhì)量直接影響到消費(fèi)者對汽車的評價(jià)，零件的造型、零件間匹配的間隙、段差是評價(jià)外觀質(zhì)量的直接因素，因此，整車開發(fā)前期，對汽車各零部件DTS（Design Tolerance Specification即設(shè)計(jì)公差規(guī)范）的要求有專門的要求，汽車外飾件的DTS是檢驗(yàn)開發(fā)感知質(zhì)量的第一標(biāo)準(zhǔn);以往開發(fā)經(jīng)驗(yàn)，因前蒙皮總成與前大燈的配合區(qū)域?yàn)橛操|(zhì)塑料，設(shè)計(jì)保留一定的間隙要求，現(xiàn)某車型前蒙皮總成中，其子零件前大燈裝飾蓋與前大燈的配合間隙理論上要求為零，經(jīng)分析，為保證間隙要求，前大燈裝飾蓋需設(shè)計(jì)為雙色零件，主體材料為硬質(zhì)材料，其與前大燈貼合位置采用軟質(zhì)材料，以達(dá)到零貼合的裝配間隙要求，從而使得產(chǎn)品在外觀品質(zhì)與結(jié)構(gòu)性能上結(jié)合互補(bǔ)，表現(xiàn)出卓越的綜合性能[2]。

普通雙色模第一射零件在后模側(cè)，零件外觀要求為光板件（或高光件），且零件外觀面在二次合模時不作為封膠面（即對插面）設(shè)計(jì)，否則會把零件外觀面壓傷壓壞，現(xiàn)由于零件外觀及造型設(shè)計(jì)要求，前大燈裝飾蓋外觀要求為細(xì)皮紋，且封膠面為斜面外觀面，如按普通雙色模的設(shè)計(jì)思路，零件外觀不但被壓壞，而且模具無法實(shí)現(xiàn)開模，因此，通過分析雙色注塑模結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，主要體現(xiàn)在復(fù)雜的澆注系統(tǒng)和抽芯結(jié)構(gòu)等方面[1]，零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尤其是模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行了必要的優(yōu)化。

2 零件設(shè)計(jì)及結(jié)構(gòu)分析

2.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

根據(jù)項(xiàng)目開發(fā)輸入信息要求，前蒙皮總成DTS要求前蒙皮與前照燈周圈間隙要求為零，即前大燈裝飾蓋軟膠部分與前照燈裝配間隙要求為零，前大燈裝飾蓋零件設(shè)計(jì)為雙色零件，零件硬膠材料為ASA，軟質(zhì)材料為TPV。

2.2 零件結(jié)構(gòu)分析

前大燈裝飾蓋與前蒙皮主體通過卡扣卡接方式裝配，前大燈裝飾蓋設(shè)計(jì)為方孔，前蒙皮主體對應(yīng)位置設(shè)計(jì)卡扣，局部通過螺釘配合簧片螺母安裝牢固。前大燈裝飾蓋零件分高配及低配開發(fā)，高配增加前雷達(dá)傳感器，低配無前雷達(dá)傳感器，高配與低配零件外輪廓及與前蒙皮主體的安裝方式一致，唯一的區(qū)別為高配零件多了前雷達(dá)傳感器安裝孔，

零件外觀及造型設(shè)計(jì)要求，前大燈裝飾蓋外觀要求為細(xì)皮紋，且封膠面為外觀面。零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需結(jié)合考慮模具設(shè)計(jì)因素，保證A面造型不變的前提下，零件脫模方向、脫模角度，B面結(jié)構(gòu)是否存在縮印、欠注等潛在風(fēng)險(xiǎn)，開發(fā)前期需要討論分析。

3 注塑模具設(shè)計(jì)及機(jī)構(gòu)分析

3.1 注塑模具設(shè)計(jì)分析

常規(guī)雙色模結(jié)構(gòu)，后模側(cè)膠位相同，前模側(cè)膠位不同，模具設(shè)計(jì)時，通過兩個相同的后模旋轉(zhuǎn)180度配合兩個不同的前模仁來實(shí)現(xiàn)雙色注塑。

由下圖1零件剖視圖結(jié)構(gòu)分析得出，大燈裝飾蓋零件外觀側(cè)膠位相同，非外觀側(cè)膠位不同，與常規(guī)雙色模結(jié)構(gòu)原理剛好相反;大燈裝飾蓋零件也無法通過后模設(shè)計(jì)滑塊上下運(yùn)動實(shí)現(xiàn)軟膠注塑。零件卡扣分布較多，模具結(jié)構(gòu)相應(yīng)比較復(fù)雜。

由于上述的技術(shù)難點(diǎn)，零件結(jié)構(gòu)的特殊性，如按常規(guī)雙色模設(shè)計(jì)，第一射零件在后模（凸模）側(cè)，二次合模會把零件外觀面壓傷;優(yōu)化設(shè)計(jì)方案：第一射利用后模頂出、前模斜頂壓住及后模斜頂搭接的流道把零件固定在前模側(cè)（外觀面?zhèn)龋窗寄?cè)），同時，硬膠側(cè)預(yù)留2mm光面封膠，可避免二次合模壓傷零件外觀面，因此，該零件采用倒裝雙色模方案。

模具倒裝模設(shè)計(jì)，模具凸模為定模，模具凹模為動模，按雙色注塑模具基本原則：硬膠做1次注塑，軟膠做2次注塑;模具外接外圍設(shè)計(jì)前需確認(rèn)注塑機(jī)臺參數(shù)信息，模具硬膠、軟膠的澆口套間距（模具定位中心距）符合注塑機(jī)炮嘴間距，模具定位圈、旋轉(zhuǎn)半徑及模具厚度等需與注塑機(jī)參數(shù)要求吻合，碼模槽設(shè)計(jì)在操作側(cè)及非操作側(cè)。

3.1.1 注塑模具前模設(shè)計(jì)

前大燈裝飾蓋雙色注塑模具為倒裝模設(shè)計(jì)，選擇中心及對稱基準(zhǔn)為中間位置的基準(zhǔn)點(diǎn)，見圖3示;模具前模即為凸模，亦可稱為定模。

硬膠側(cè)的設(shè)計(jì)方案：零件B面設(shè)計(jì)有Doghouse結(jié)構(gòu)，模具相應(yīng)需要設(shè)計(jì)斜頂，第一射硬膠完成后，模具開模瞬間，需要保證前模斜頂同步頂出，否則零件因?yàn)椴煌綍焕瓟嗷蚶?，為保證頂出行程一致，模具需要設(shè)計(jì)機(jī)械拉鉤及氮?dú)鈴椈奢o助前模頂針板頂出，后模具拉鉤通過定位銷及鍵槽固定在固定板上，隨模具一起移動;前模拉鉤通過定位銷及鍵槽固定在頂針板上，開模起始的同時通過拉鉤機(jī)械拉出及氮?dú)鈴椈奢o助頂出帶動前模頂針板滑動，前模拉鉤內(nèi)有自鎖及解鎖結(jié)構(gòu)，當(dāng)機(jī)械拉鉤拉出一定距離（80mm，前模側(cè)的斜頂與零件脫離）后，前模拉鉤鉤驅(qū)動鎖體內(nèi)滑塊向內(nèi)側(cè)滑動，后模拉鉤與鎖體的內(nèi)滑塊解鎖脫離，前模頂針板沒有機(jī)械拉力（此時的頂出距離與氮?dú)鈴椈身敵鲂谐虅偤靡恢拢┒Ｖ挂苿?，模具繼續(xù)開模動作直至后模完成開模行程，完成硬膠注塑成型，模具結(jié)構(gòu)圖如下圖2、圖3示意。

軟膠側(cè)的設(shè)計(jì)方案因B面沒有復(fù)雜結(jié)構(gòu)，無頂針板，軟膠注塑完成后正常開模即可。

3.1.2 注塑模具后模設(shè)計(jì)

雙色注塑模具倒裝模設(shè)計(jì)，后模亦稱凹模、動模，雙色模后模側(cè)頂針板排布與零件排布一致，相互獨(dú)立，180度旋轉(zhuǎn)對稱，見下圖4示。

根據(jù)根據(jù)零件在模具中的倒裝結(jié)構(gòu)，零件設(shè)計(jì)多個斜頂結(jié)構(gòu);在進(jìn)行第一射（硬膠）的時候，后模側(cè)頂針板是不動的，斜頂可牢牢的將零件牢固在凹模側(cè)，零件沒有相對位移也就沒有產(chǎn)生擠壓而影響外觀質(zhì)量，完成第二射（軟膠）后，模具開模，通過注塑機(jī)頂桿作用在模具頂針板頂出，頂針板帶動斜頂、頂針推動零件及澆口料頂出脫模，斜頂同時脫離零件，機(jī)械人（或機(jī)械手）取件后，注塑機(jī)頂桿回位的同時模具頂針板在復(fù)位氮?dú)鈴椈傻淖饔孟峦瓿蓮?fù)位，動模側(cè)在注塑機(jī)轉(zhuǎn)盤的帶動下完成180旋轉(zhuǎn)，同時，前模硬膠側(cè)頂針板由油缸驅(qū)動復(fù)位，注塑機(jī)帶動后模前移開始合模動作，開始下一周期循環(huán)注塑生產(chǎn)。

4 倒裝雙色注塑模具關(guān)鍵結(jié)構(gòu)說明

4.1 拉鉤的關(guān)鍵結(jié)構(gòu)

硬膠注塑完成后脫模，前模斜頂頂出要求與后模同步，后模拉鉤及前模拉鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)起到關(guān)鍵作用，該拉鉤機(jī)構(gòu)各部件的設(shè)計(jì)加工、配合精度要求及材料強(qiáng)度要求比較高，其運(yùn)動過程是否順暢直接影響零件脫模質(zhì)量及模具壽命，拉鉤結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在在天側(cè)及地側(cè)，天側(cè)及地側(cè)各布置兩個拉鉤機(jī)構(gòu)，天側(cè)與地側(cè)對稱，下圖5。

4.2 注塑零件關(guān)鍵鎖緊說明

為保證零件外觀質(zhì)量，模具設(shè)計(jì)為倒裝雙色模，零件周邊的卡扣孔需按斜頂脫模方向設(shè)計(jì)脫模角，第一射硬膠的過程，后模側(cè)的斜頂一直靠拉零件，零件相對是固定在模具上的，利用周圈斜頂壓住零件，讓零件留在前模側(cè)（外觀面?zhèn)龋┤缦聢D6所示。

4.3 模具整體動作說明

綜合上述基本信息，雙色模周期循環(huán)按如下步驟進(jìn)行：

第一步：合模后，油缸回位，硬膠、軟膠開始注射;

第二步：前、后模開模，在拉鉤機(jī)構(gòu)和氮?dú)鈴椈勺饔孟吕瓌忧澳ｍ斸槹暹\(yùn)動80mm。此步驟可確保零件頂出與脫模同步，零件不會被拉傷。后模繼續(xù)開模（至拉鉤旋轉(zhuǎn)無干涉狀態(tài)為止）;

第三步：軟膠側(cè)后模頂針板做機(jī)械頂出，取件;以此同時，硬膠側(cè)油缸推動前模頂針板復(fù)位;

第四步：后模側(cè)做180°旋轉(zhuǎn)。

第五步：前、后模合模，重復(fù)第一步動作，循環(huán)此周期注塑生產(chǎn)。

5 結(jié)束語

雙色注塑模具采用旋轉(zhuǎn)注塑模，旋轉(zhuǎn)注塑模兩個位置上的凸模/凹模要求尺寸、精度一致，且與凹模/凸模配合良好，利用雙色注塑機(jī)上的機(jī)械頂出作為脫模機(jī)構(gòu)，前大燈裝飾蓋為汽車外飾零件，為保證零件裝配DTS及外觀感知質(zhì)量要求，從原來單色注塑改為雙色注塑，模具結(jié)構(gòu)及零件結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量優(yōu)化，產(chǎn)品質(zhì)量得到提高，通過不斷開發(fā)優(yōu)化，總結(jié)經(jīng)驗(yàn)，此后將有更多的外飾零件采用雙色模生產(chǎn)注塑工藝，為了提升汽車的檔次，改善各種零件的功能性，使得雙色注塑技術(shù)在汽車工業(yè)中大量使用[3]，未來汽車整體外觀質(zhì)量不斷提升。

參考文獻(xiàn)：

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