周玉蓉，韋光珍

（重慶工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院，重慶 400050）

0 引言

圖1 儀表盤3D圖

汽車儀表盤是汽車內(nèi)飾件的重要組成部分，是各種儀表、信號(hào)及操作開關(guān)集合處，是汽車的操縱控制與顯示的集中部位。該儀表盤的結(jié)構(gòu)如圖1所示，其特征較多，零件尺寸及外觀要求也較高，制品外形尺寸是331mm×189mm×35mm，中間有個(gè)較大的方形通孔，且正面有許多的通孔和通槽。儀表盤表面的粗糙度不得大于Ra0.8mm,壁厚為（1.5±0.1）mm。與儀表盤相配合部分的尺寸精度要求較高，裝配后要求無松動(dòng)，相配合零件外形輪廓應(yīng)吻合，過度應(yīng)平順。該產(chǎn)品的年產(chǎn)量高。通常單月產(chǎn)量上萬。

1 成形工藝及模具澆口結(jié)構(gòu)分析

1.1 成型工藝參數(shù)選擇

考慮到儀表板的工作要求及環(huán)境條件，制件選用材料為PP-T20，該材料強(qiáng)度高、絕緣性好、吸水率低、熱成形溫度高、密度小,尺寸穩(wěn)定性好,是結(jié)構(gòu)件，散熱風(fēng)扇，耐壓殼體的理想材料。取其成型收縮率為1.2%； 該材料在注塑加工前不需特別的干燥處理。模具溫度為50～90℃，為減少內(nèi)應(yīng)力及變形，選擇高速注射。

1.2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

根據(jù)該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及工藝性要求分析，模具設(shè)計(jì)為一模一穴式結(jié)構(gòu)。采用潛伏式澆口（如圖2、圖3所示），從制件較隱秘的側(cè)面進(jìn)料，這樣不但不影響制品的美觀。同時(shí)可采用較簡單的兩板模，澆口進(jìn)點(diǎn)潛入分型面的下方，沿斜向進(jìn)入型腔，在動(dòng)定模分型或推出時(shí)流道的制件補(bǔ)自動(dòng)切斷，無需剪料。

圖2 潛伏式澆口截面圖

圖3 潛伏式澆口

2 模具優(yōu)化設(shè)計(jì)

2.1 模仁原設(shè)計(jì)方案

通常在設(shè)計(jì)此類高要求模具時(shí)優(yōu)先選用龍記標(biāo)準(zhǔn)模架，根據(jù)技術(shù)協(xié)議要求內(nèi)模料選用日本大同NAK80，以保證良好的電加工性能，及高拋光性已滿足產(chǎn)品的尺寸及外觀要求。此類型的產(chǎn)品相當(dāng)于一個(gè)殼類零件，通過零件的周壁把零件分為內(nèi)外部分，如下圖4所示。

圖4 零件細(xì)部結(jié)構(gòu)圖

根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，在模具設(shè)計(jì)時(shí)通常將后模仁設(shè)計(jì)成內(nèi)外成型零件分割后再組合的結(jié)構(gòu)（如設(shè)計(jì)成整體，周圍側(cè)壁厚度為1.6mm，深度為18mm那么銑削加工是無法完成，就不得不采用放電加工，這樣就會(huì)造成放電加工時(shí)間極長，電極制造成本高，不便于后期的拋光和成型時(shí)排氣，并且不能分散加工延遲模具制造周期），如圖5所示。為了保證零件成型時(shí)不產(chǎn)生飛邊成型缺陷，那么后模仁Ⅰ與后模仁Ⅱ的周圍配合間隙要求極高（要保證在0.05～0.015mm）為了保證如此高的要求，在配作加工工藝上不得不采用慢走絲切割，在材料成本及加工成本都會(huì)極大的增加。

圖5 模仁結(jié)構(gòu)

2.2 模仁優(yōu)化設(shè)計(jì)方案

圖6 零件加工示意圖

根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)和長期的實(shí)踐做出如下設(shè)計(jì)圖：根據(jù)產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)，內(nèi)壁有1度的脫模角如圖6所示，將后模仁四周設(shè)計(jì)成為斜度分割，加工時(shí)在一塊料上同時(shí)切割模仁1與模仁2，具體實(shí)施步驟如下：

第一步：備料

根據(jù)設(shè)計(jì)備出后模仁料，注意備料時(shí)要計(jì)算備料高度，高度計(jì)算說明如圖7所示。

第二步：線切割錐度加工

按設(shè)計(jì)輪廓用快走絲切割加工將備好的模仁料分隔為模仁1與模仁2，一次性切割完成，兩個(gè)零件的相互配合間隙可以做到幾乎為零的境界，大大提高了零件的配合精度，極大的節(jié)約了材料（利用中間的廢料作出模仁Ⅱ的胚料），降低了對設(shè)備的要求，節(jié)約了模具的成本。第三步：去掉模仁Ⅰ與模仁Ⅱ多余部分料，

圖7 備料圖

其后按正常工序加工即可。

2.3 兩種方案成本比較

圖8 模具加工簡圖

表1 成本對比

按照此副模具設(shè)計(jì)圖（如圖8）所示進(jìn)行加工。將兩種方案所需要的成本列表（如表1）比較。我們可以清楚的得到，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)我們可以在此副模具上節(jié)約1萬左右的費(fèi)用。對于類似的塑料模具，該方法我們已經(jīng)實(shí)施多次，每次都收到了很好的效果。

我們做出如下成本對照如表1所示。

3 生產(chǎn)結(jié)果

采用上述的優(yōu)化方案，在較短的時(shí)間內(nèi)設(shè)計(jì)并生產(chǎn)出合格的模具（模具結(jié)構(gòu)如圖9所示），成功的生產(chǎn)出了形狀、精度和表面質(zhì)量滿足要求的產(chǎn)品（如圖10所示）。

圖9 儀表盤模具結(jié)構(gòu)圖

圖10 產(chǎn)品實(shí)物圖

4 結(jié)論

在注射模具設(shè)計(jì)過程的初期，采用CAE技術(shù)進(jìn)行澆注系統(tǒng)模擬、優(yōu)化設(shè)計(jì)方案。通過最佳澆口位置區(qū)域分析和兩種設(shè)計(jì)方案的填充分析、熔接痕分析、氣泡分析等，確定了較為合理的澆口位置和數(shù)目，減少了設(shè)計(jì)的盲目性。

在注射模具設(shè)計(jì)過程中，通過優(yōu)化模具設(shè)計(jì)，采用改進(jìn)的模仁加工方法，不但提高模具質(zhì)量、縮短模具開發(fā)周期、同時(shí)還極大的降低了模具的成本，并有效的提高了一次試模成功率。從而提高企業(yè)的市場競爭力。對于類似的零件也有極大的借鑒作用。

[1] 俞芙芳. 塑料成型工藝與模具設(shè)計(jì)[M]. 武漢:華中科技大學(xué)出版社,2007.

[2] 李建軍.模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ)及模具CAD[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2005.

[3] 朱光力.模具設(shè)計(jì)與制造實(shí)訓(xùn)[M].北京:高等教育出版社,2004.