汽車手套箱箱斗零件工藝分析和模具設(shè)計(jì)

李 有 ，黃 勤

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

近年來，塑料在汽車行業(yè)廣泛應(yīng)用，內(nèi)外飾件已基本實(shí)現(xiàn)塑料化，有利于汽車減輕重量、節(jié)約成本[1]。汽車手套箱是內(nèi)飾系統(tǒng)的重要功能件，其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度在所有汽車內(nèi)飾件中較高。汽車手套箱的成型難度大，注塑模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜，本文主要概述其模具設(shè)計(jì)過程。

1 產(chǎn)品零件工藝分析

汽車手套箱是布置在副駕駛側(cè)，存放用戶手冊等物品的儲(chǔ)物空間，一般由內(nèi)板、外板以及箱斗等組成。手套箱一般分為翻斗式與固定式兩種[2-5]，手套箱的模具很特別，它的前模是外觀面，不能有任何的膠口痕跡。本文以某型號(hào)汽車手套箱為例，詳細(xì)介紹其工藝分析及模具設(shè)計(jì)。該手套箱最大尺寸為412.1 mm×220.5 mm×241.7 mm，如圖1 所示。模具采用一模一腔，產(chǎn)品材料為PP+EPDM-T20，材料收縮率為2%，零件平均壁厚為2.5 mm，內(nèi)外板采用振動(dòng)摩擦焊接。手套箱產(chǎn)品特性有：1）產(chǎn)品內(nèi)側(cè)為外觀面，表面需腐蝕細(xì)皮紋，外觀要求較高，不允許有熔接痕、縮印以及飛邊等外觀缺陷，注塑澆口、模具拼接線不允許布置在外觀面上。2）箱斗形狀較為復(fù)雜，為確保零件有足夠的強(qiáng)度和剛度，防止其變形導(dǎo)致零件匹配間隙超差，產(chǎn)品上布置了較多的加強(qiáng)筋。3）零件上存在倒扣的地方較多，需設(shè)計(jì)多處側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)。手套箱產(chǎn)品特性如圖2 所示。

圖1 手套箱尺寸

圖2 手套箱產(chǎn)品特性

2 手套箱箱斗模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

2.1 模具設(shè)計(jì)分析

根據(jù)手套箱箱斗的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，手套箱箱斗外觀面采用定模滑塊出模，兩側(cè)倒扣區(qū)域采用動(dòng)?；瑝K出模。由于該模具尺寸較大，精度和壽命較高，故澆注系統(tǒng)必須采用熱流道[6-7]。模具外形尺寸為：970 mm×850 mm×850 mm，總重量約4 000 kg，汽車手套箱箱斗注塑模具局部結(jié)構(gòu)圖如圖3 所示。

圖3 汽車手套箱箱斗注塑模具局部結(jié)構(gòu)圖

2.2 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)布置

2.2.1 手套箱箱斗動(dòng)模與定模設(shè)計(jì)

一般在設(shè)計(jì)注塑模具時(shí)，塑件的內(nèi)表面由動(dòng)模成型，而塑件的外表面由定模成型；或者是動(dòng)模成型粘模力大的一側(cè)，定模成型粘模力小的一側(cè)，以保證塑件開模后留在動(dòng)模一側(cè)。但是汽車手套箱箱斗這類產(chǎn)品如果按照上述方法進(jìn)行設(shè)計(jì)，由于注塑機(jī)的頂棍在注塑模具的動(dòng)模側(cè)，這樣開模后，制品動(dòng)?；瑝K將一起被頂出動(dòng)模，再由滑塊上的油缸驅(qū)動(dòng)頂針板把制品頂出脫離滑塊，這樣的模具結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，且箱斗外表面會(huì)留下注塑澆口的痕跡。因此最后決定，本模具由動(dòng)模成型手套箱箱斗外表面，而加強(qiáng)筋多的一側(cè)則由定模成型[8]，這樣做的缺點(diǎn)是脫模系統(tǒng)也要設(shè)計(jì)在定模側(cè)，即必須采用倒裝模結(jié)構(gòu)。

2.2.2 手套箱箱斗在型腔中的擺放位置

該手套箱箱斗存在三處倒扣區(qū)域，即需要通過三個(gè)大滑塊進(jìn)行出模，且由于滑塊重量大，一定要避免將滑塊朝上方（俗稱天側(cè)）滑行，避免滑塊在重力作用下下落，導(dǎo)致合模時(shí)發(fā)生斜導(dǎo)柱和滑塊相撞的嚴(yán)重事故。如果只有一方有滑塊，最好在非操作側(cè)或地側(cè)，取件方便。由于模具三面滑塊抽芯[9]，成型零件設(shè)計(jì)時(shí)要注意插穿角度，一般其穿插角度不小于7°，防止穿插面碰傷，且皮紋型腔面要防止蝕紋過界[5]，模具定模與動(dòng)模材料用P20即可。

2.3 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

產(chǎn)品進(jìn)膠方式有很多種，有搭底進(jìn)膠、潛水進(jìn)膠、直接澆口、牛角進(jìn)膠、點(diǎn)進(jìn)膠等，由于此產(chǎn)品外觀要求嚴(yán)格、效率要求高，故采用熱流道直接進(jìn)膠到產(chǎn)品上面，如圖4所示。

圖4 手套箱進(jìn)膠方式

2.4 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

1）設(shè)計(jì)產(chǎn)品左方向的滑塊時(shí)要注意：滑塊包膠面積大，為了方便省夾線，在滑塊上面設(shè)計(jì)工藝螺絲孔；行位的寬度很大，行位座子設(shè)計(jì)成拖板式；為了減少斜導(dǎo)柱的配合長度，采用壓塊固定斜導(dǎo)柱；由于滑塊上面有很深的骨位，為了防止黏附滑塊，滑塊上面設(shè)計(jì)頂針[10]，手套箱箱斗模具左方向滑塊設(shè)計(jì)如圖5所示。

圖5 手套箱箱斗模具左方向滑塊設(shè)計(jì)

2）產(chǎn)品正前方的滑塊與左方向的滑塊設(shè)計(jì)類似，如圖6所示。

圖6 手套箱箱斗模具正前方滑塊設(shè)計(jì)

3）產(chǎn)品右方向的滑塊設(shè)計(jì)同左方向滑塊設(shè)計(jì)要求一樣，如圖7所示。

圖7 手套箱箱斗模具右方向滑塊設(shè)計(jì)

2.5 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)

溫度控制系統(tǒng)是注塑模具七大組成系統(tǒng)之一，其設(shè)計(jì)的好壞對(duì)塑件的成型質(zhì)量影響很大。溫度控制系統(tǒng)要求在注塑模具上加工出水路，使模具型腔各處溫度大致均衡，便于控制模具內(nèi)部溫度。該手套箱箱斗模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)滿足以下要求：

1）水道之間的間距保持在50 mm~60 mm 之間，冷卻水道距型腔面保持在20 mm~25 mm 之間。本模具的定模結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，熱量又較為集中，因此進(jìn)行了重點(diǎn)冷卻，手套箱箱斗模具水路設(shè)計(jì)如圖8所示。

圖8 手套箱箱斗模具水路設(shè)計(jì)

2）考慮到加工問題，本模具的冷卻水道與推桿、推塊等推件孔保持了至少8 mm的距離。

2.6 導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)

注射模中保證活動(dòng)零件按照既定的軌跡運(yùn)動(dòng)的結(jié)構(gòu)叫做導(dǎo)向系統(tǒng)，是注塑模具中不可或缺的組成部分，導(dǎo)向系統(tǒng)設(shè)計(jì)的好壞直接影響成型塑件的精度和模具壽命，手套箱箱斗注塑模導(dǎo)向定位系統(tǒng)如圖9 所示。導(dǎo)向系統(tǒng)具有導(dǎo)向及定位作用，本模具在4 個(gè)角上設(shè)計(jì)了1 個(gè)圓導(dǎo)柱和1 個(gè)斜度為1°的精定位內(nèi)模管位，安裝在定模側(cè)，圓形導(dǎo)柱的長度必須保證合模時(shí)在斜導(dǎo)柱與滑塊距離為20 mm之前就插入導(dǎo)套。

圖9 手套箱箱斗注塑模導(dǎo)向定位系統(tǒng)

2.7 脫模系統(tǒng)設(shè)計(jì)

要實(shí)現(xiàn)可靠脫模，讓固化的成型塑件完好地從模具中取出，取決于脫模系統(tǒng)的設(shè)計(jì)。本文所述的手套箱箱斗模具為倒裝模結(jié)構(gòu)，模具的頂出機(jī)構(gòu)與熱流道澆注系統(tǒng)都在模具定模側(cè)，且推件由推桿和推塊組成。

3 模流分析

在汽車模具設(shè)計(jì)過程中，一般應(yīng)用Moldflow 軟件模擬塑料制件在模具中的充填過程，根據(jù)分析結(jié)果優(yōu)化澆口的形狀與位置，并分析塑件可能存在的缺陷。本模具采用熱流道一點(diǎn)開放式進(jìn)膠，由于手套箱箱斗外觀面不允許有澆口痕跡，因此本模具澆注系統(tǒng)的進(jìn)膠與頂出在同一側(cè)（即俗稱的倒裝模），具體的模流分析數(shù)據(jù)如圖10所示。

圖10 手套箱模具模流分析

4 結(jié)論

本文合理地設(shè)計(jì)了汽車手套箱箱斗注塑模具，根據(jù)制品的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，分別從澆注系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)、脫模系統(tǒng)等入手介紹了模具的具體設(shè)計(jì)方案，最后用模流分析方法分析了塑件可能存在的缺陷，并優(yōu)化了澆口的形狀與位置，為手套箱的模具設(shè)計(jì)提供了相應(yīng)的參考。實(shí)踐證明，該模具脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)行靈活、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定可靠，模流分析結(jié)果符合要求，不存在較大缺陷；使用該模具生產(chǎn)的手套箱箱斗符合各項(xiàng)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)，沒有熔接痕、縮印以及飛邊等外觀缺陷。