尾燈電鍍裝飾條注射模設(shè)計(jì)

蔣燕，鄧集華，方迪成

（1.汕頭職業(yè)技術(shù)學(xué)院，廣東汕頭 515078；2.廣州市交通運(yùn)輸職業(yè)學(xué)校，廣東廣州 510440）

1 引言

尾燈電鍍裝飾條塑件是汽車尾燈上的重要零件，如圖1所示。根據(jù)塑件使用要求，塑件B面設(shè)計(jì)了兩個(gè)卡扣結(jié)構(gòu)，為了方便塑件后續(xù)電鍍時(shí)容易懸掛，在B面需增加電鍍工藝掛角，塑件在電鍍后其表面缺陷會(huì)進(jìn)一步放大，氣痕就是其中之一。為了解決此問題，將采用滑塊式進(jìn)膠，這些結(jié)構(gòu)將增加塑件成型的難度。本例中，通過設(shè)置斜頂、滑塊等抽芯機(jī)構(gòu)及直頂頂出機(jī)構(gòu)解決塑件成型和脫模的問題。

2 塑件結(jié)構(gòu)工藝分析

圖1所示尾燈電鍍裝飾條材料為ABS（牌號：錦湖日麗710），該材料的密度為1.04g/cm3，收縮率為0.4%～0.7%，模具成型溫度范圍為60℃～80℃，熔體溫度范圍為220℃～250℃。塑件的外形尺寸為163.1×29×44.2mm，塑件平均壁厚3.5mm，厚度最薄處為加強(qiáng)筋處0.63mm。塑件成型后要求表面光亮、無毛刺，卡扣無損傷、卡接力達(dá)到預(yù)定目標(biāo)值，且要有良好的耐熱性、高光澤、高剛性、尺寸穩(wěn)定性和抗老化等特性?？紤]到模具大批量生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性及控制模具制造成本，圖1中卡扣1、卡扣2通過常規(guī)斜頂抽芯方式來成型，電鍍掛角將采用直頂?shù)姆绞絹沓尚汀?/p>

圖1 尾燈電鍍裝飾條

3 模具設(shè)計(jì)要點(diǎn)

3.1 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

由于型腔的設(shè)置與澆注系統(tǒng)排布密切相關(guān)，綜合塑件產(chǎn)量、外觀尺寸及注塑機(jī)臺(tái)注射容量等因素，將模具確定為一模兩腔（左右件對稱排布）。綜合考慮塑件表面要電鍍，外表面不允許在有澆口痕跡，同時(shí)考慮便于抽芯、批量生產(chǎn)、模具結(jié)構(gòu)的需要，設(shè)計(jì)了如圖2所示澆注系統(tǒng)。

圖2 型腔布局及澆注系統(tǒng)

圖3所示的開放式熱流道轉(zhuǎn)冷流道大水口滑塊式搭底澆口一點(diǎn)進(jìn)膠（一個(gè)塑件一點(diǎn)）的澆注系統(tǒng)。主流道采用熱流道系統(tǒng)，直徑為φ12mm；分流道采用普通U形截面流道，寬為8mm，高為6mm，澆口端面尺寸為12×1.4mm。開模時(shí)，澆注系統(tǒng)凝料隨塑件一起移動(dòng)，再進(jìn)行二次修剪去除澆口。

圖3 滑塊式澆口

3.2 成型零件設(shè)計(jì)

成型零件主要包括型腔、型芯、滑塊、動(dòng)模鑲件、直頂、斜頂、頂桿等。此模為整體式設(shè)計(jì)即型腔在定模板上，型芯在動(dòng)模板上，型腔、型芯成型塑件的主體部分，滑塊成型澆口處部分，斜頂成型卡扣處部分，直頂成型電鍍掛角處部分，動(dòng)模鑲件成型與斜頂相配處部分（便于卡扣部分加工及模具排氣），頂桿成型塑件末端部分（便于末端排氣）。采用UG12的模具設(shè)計(jì)模塊進(jìn)行分模，最終的分模圖如圖4所示，型腔、型芯詳細(xì)圖如圖5所示。

圖4 成型零件分模圖

依據(jù)塑件的生產(chǎn)批量、使用及表面要求，型腔采用預(yù)硬模具鋼SF-2050，出廠硬度為38～42HRC，可以選擇做表面火焰淬火，硬度可達(dá)60～63HRC，淬硬深度達(dá)3mm。此鋼材具有易于硬化、加工和便于模具生產(chǎn)過程中維護(hù)等特點(diǎn)，具有優(yōu)良的拋光性能、機(jī)械加工性能及焊接性能，良好的韌性、耐磨性、蝕紋性和抗回火性。良好匹配的化學(xué)成分保證了其整體硬度均勻性和截面硬度差異小，高硬度且硬度非常均勻，非常適合表面需要電鍍的塑料模。型芯及動(dòng)模鑲件選用切削加工性能良好、焊補(bǔ)性能及拋光性能佳且性價(jià)比高的預(yù)硬模具鋼P(yáng)20，出廠硬度為28～34HRC。滑塊、斜頂及直頂均采用H13，H13是熱作模具鋼，具有高淬透性，較低熱處理變形率，同時(shí)具有良好的韌性、耐磨性、機(jī)械加工性能以及優(yōu)良的抗熱疲勞能力，用此材料可保證滑塊、斜頂及直頂?shù)哪湍バ约翱篃崞谀芰?。頂桿采用SKD61，能有效保證頂桿具有高強(qiáng)度、高韌性及高耐磨性。

圖5 型腔、型芯

3.3 模具整體布局結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具采用兩板開放式熱流道臥式模具結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)的模具整體外觀結(jié)構(gòu)如圖6所示。

針對尾燈電鍍裝飾條的形狀結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)模具整體結(jié)構(gòu)如圖7、圖8、圖9、圖10、圖11所示。

滑塊抽芯結(jié)構(gòu)主要由斜導(dǎo)柱壓塊6、斜導(dǎo)柱7、耐磨塊9、滑塊10、限位螺絲11、彈簧12、耐磨塊13及滑塊壓塊53組成，如圖12所示。斜導(dǎo)柱7穿過斜導(dǎo)柱壓塊6固定在型腔2上，耐磨塊9固定在滑塊10上，鏟機(jī)為原身結(jié)構(gòu)，滑塊10限制在耐磨塊13及滑塊壓塊53之間，耐磨塊13及滑塊壓塊53均固定在型芯14上。

圖6 模具外觀結(jié)構(gòu)3D圖

圖7 模具剖面結(jié)構(gòu)圖Ⅰ

圖8 模具剖面結(jié)構(gòu)圖Ⅱ

圖9 定模側(cè)結(jié)構(gòu)圖

圖10 動(dòng)模側(cè)結(jié)構(gòu)圖

圖11 頂出、復(fù)位裝配結(jié)構(gòu)3D圖

圖12 滑塊結(jié)構(gòu)3D圖

斜頂抽芯結(jié)構(gòu)主要由斜頂34、49、斜頂導(dǎo)向塊37、萬向頭41、導(dǎo)滑片42及斜頂座43組成，如圖13a所示。斜頂34、49穿過型芯14及斜頂導(dǎo)向塊37固定在萬向頭41上，萬向頭41穿過導(dǎo)滑片42限制在斜頂座43的卡槽中，斜頂座43固定在頂桿板上17、18。

直頂結(jié)構(gòu)主要由直頂26、直頂導(dǎo)向塊27組成，如圖13b所示。直頂26穿過型芯14及直頂導(dǎo)向塊27固定在上頂桿板17上。

圖13 直頂及斜頂結(jié)構(gòu)3D圖

3.4 其它系統(tǒng)設(shè)計(jì)

（1）導(dǎo)向、定位系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

由于尾燈電鍍裝飾條形狀復(fù)雜，表面質(zhì)量要求較高，使得模具結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，為了確保塑件的配合公差以及后續(xù)生產(chǎn)中合模準(zhǔn)確和長期使用后的維修便利，采用由導(dǎo)柱導(dǎo)套、1°耐磨塊及5°虎口構(gòu)成的導(dǎo)向與定位系統(tǒng)，如圖14所示。它能實(shí)現(xiàn)模具在生產(chǎn)過程中快速、精確導(dǎo)向，保護(hù)塑件A面，也能防止模具長期使用后因磨損而導(dǎo)致的錯(cuò)位。

圖14 導(dǎo)向與定位結(jié)構(gòu)示意圖

（2）排氣系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

利用分型面、頂桿孔、滑塊、斜頂、直頂及鑲件等零件與型腔等配合間隙排氣，不再專門設(shè)計(jì)排氣系統(tǒng)。

（3）冷卻系統(tǒng)設(shè)計(jì)。

本模具在型腔2與型芯14上布置循環(huán)冷卻水路，如圖7、圖8所示，可以實(shí)現(xiàn)型腔各處均勻冷卻，縮短成型周期，提高塑件表面質(zhì)量。

4 模具工作過程

開模時(shí)：模具在注塑機(jī)開模力作用下，動(dòng)、定模分開，滑塊10在斜導(dǎo)柱7及彈簧12的作用力下移動(dòng)，持續(xù)開模，直到在限位螺絲11的限制下完成抽芯。接著注塑機(jī)的頂棍推動(dòng)頂棍柱31向上運(yùn)動(dòng)，頂桿板跟隨向上運(yùn)動(dòng)，在頂桿板上的頂桿開始向上運(yùn)動(dòng)；固定在頂桿板上的斜頂座43推動(dòng)萬向頭41在導(dǎo)滑片42的作用下在斜頂座43的卡槽中滑動(dòng)，在斜度的作用下萬向頭41推動(dòng)斜頂34沿著斜頂導(dǎo)向塊37移動(dòng)，把頂桿板的沿模具軸線方向的單一直線運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)化成斜頂?shù)难啬＞咻S線方向及與該方向垂直的橫向運(yùn)動(dòng)（另一斜頂49也進(jìn)行同樣的抽芯動(dòng)作）；固定在上頂桿板上的直頂26也同時(shí)沿著直頂導(dǎo)向塊27開始向上運(yùn)動(dòng)；復(fù)位桿16上的彈簧15在頂出力的作用下向上壓縮；與此同時(shí)在頂桿48、58、直頂26及斜頂34、49的頂出力的作用下，塑件46開始脫離型芯14。模具繼續(xù)頂出，直到在限位塊29的限制下模具完成預(yù)定頂出距離（斜頂34、49也在此過程中完成了抽芯動(dòng)作），機(jī)械手將附著在直頂26上的塑件46取出。

合模時(shí)：在開模狀態(tài)下，注塑機(jī)上的頂棍回收，壓縮狀態(tài)下的彈簧15釋放回彈，頂桿板跟隨回位，并帶動(dòng)固定在其上的頂桿48、58、斜頂34、49、直頂26、復(fù)位桿16等部件回位；在注塑機(jī)的合模力的作用下，動(dòng)模部分向回運(yùn)動(dòng)，滑塊10在斜導(dǎo)柱7的撥力下開始壓縮彈簧12前進(jìn)回位；繼續(xù)合模，直到壓縮彈簧15回位，型芯14及型芯上的平衡塊36開始與型腔2的端面接觸閉合，直到實(shí)現(xiàn)分型面閉合，滑塊10、直頂26、斜頂34、49同時(shí)復(fù)位。

5 結(jié)論

在完成尾燈電鍍裝飾條注射成型工藝分析與模具設(shè)計(jì)過程中，通過對尾燈電鍍裝飾條塑件結(jié)構(gòu)的分析，在統(tǒng)籌考慮澆口位置、大批量生產(chǎn)、模具布局及A面電鍍要求等的特定情形下，擬定了采用開放式熱流道轉(zhuǎn)冷流道大水口滑塊式搭底澆口一點(diǎn)進(jìn)膠（一個(gè)塑件一點(diǎn)）的澆注系統(tǒng)方案。該案例具有一定的實(shí)用性，解決了塑件內(nèi)部多個(gè)卡扣的限制，使用滑塊式進(jìn)膠解決了電鍍件表面缺陷難以消除的問題，也解決了塑件電鍍時(shí)不便于懸掛的問題，對類似塑件的模具設(shè)計(jì)具有一定借鑒作用。