張維合

(廣東科技學院，廣東 東莞，523083)

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機械與模具

汽車前大燈反射鏡大型注塑模具設計

張維合

(廣東科技學院，廣東 東莞，523083)

摘要：根據汽車前大燈反射鏡的結構特點，設計了一副采用側向抽芯機構、電加熱管溫度控制系統(tǒng)的大型注塑模具。分析和研究了該模具的成型零件、排氣系統(tǒng)、澆注系統(tǒng)、側向抽芯機構、溫度控制系統(tǒng)、導向定位系統(tǒng)和脫模系統(tǒng)。生產實踐證明，模具結構先進合理，動作安全可靠。

關鍵詞：車燈反射鏡團狀模塑料側向抽芯機構加熱管

汽車前大燈反射鏡是車燈中最重要的零件，其功能主要是對燈光進行反射和聚光，避免燈光直射。汽車前大燈反射鏡反射面粗糙度很低，為0.05～0.10 μm，所以對模具要求高。以前汽車前大燈反射鏡采用的是壓注成型，這種成型方法廢品率高，生產效率低，且對操作工人的身體健康有不利影響。下面介紹的是注射成型方法所用的注塑模具結構，這種模具生產效率高，制品精度高。

1塑件外觀要求與結構分析

汽車前大燈反射鏡(又名反光鏡)位于透鏡與裝飾框內側，與透鏡裝配在一起，通過透鏡可以從車燈外面看到反射鏡。塑件為外觀件，表面鍍鋁，屬于高光電鍍件，外表面有大面積花紋作為表面裝飾。

圖1所示為某品牌汽車前左大燈反射鏡零件示意，材料為BMC(團狀模塑料)，此種材料為特硬性材料，縮水率幾乎為零[1]，在模具設計時不需要放收縮率。因為其是特硬塑料，尺寸精度高、加工性能好，但是流動性較差。塑件尺寸為：277.7 mm×177.9 mm×127.1 mm。塑件的結構特點如下。

1)外觀面要求極高，外觀面不允許有斑點和澆口痕跡，更不允許有收縮凹陷、熔接痕和飛邊等缺陷；2)塑件為電鍍件，外觀面脫模斜度設計要合理，一般至少要保證5°以上；3)塑件外形復雜，曲面光潔度高，塑件外側面有3個倒扣，需要側向抽芯。前右大燈反射鏡零件圖與前左大燈反射鏡零件圖鏡像對稱，此處略。

圖1　 汽車前左大燈反射鏡零件

2 模具結構分析

一模二腔，一次成型前右大燈反射鏡和前左大燈反射鏡2個塑件。模具優(yōu)先采用標準型兩板模注塑模結構。從模具的動作安全可靠以及加工的角度考慮采用“斜導柱+滑塊” 的側向抽芯結構。模具外形尺寸為860 mm×680 mm×618 mm,總重量約2 t，屬于大型注塑模具。

2.1成型零件設計

模具的成型零件和模板采用一體式，與分體式結構相比，其優(yōu)點是結構緊湊，強度剛性好，模具體積小，避免了開框、配框和制造斜楔等繁瑣的工序。

大燈反射鏡內表面要求很高，粗糙度小，不允許有頂針和鑲拼痕跡，故必須由定模成型，外表面相對要求較低，由動模成型。由于側向抽芯在動模板上，所以開模時成型塑件不會留在定模。

由于本塑件屬于高光件,表面需真空電鍍。在設計本模具時，首先要注意模具材料的選用，因為要高拋光，所以定動模要選用硬度高的材料，如鋼材8407或2344，并需要淬火處理，熱處理洛氏硬度為52～56。BMC流動性差，動模板型腔的四周需要設計溢料槽，溢料槽底部需要設計頂針，便于溢料頂出，如圖2所示。

2.2澆注系統(tǒng)設計

在注塑模具設計中，塑件的進膠方式決定了模具的排位方式與模具類型。

由于成型塑件為透明塑件，不能采用點澆口從中間進料，故采用側澆口澆注系統(tǒng)。又由于透明塑件不能有氣泡、霧暈等成型缺陷，故澆口采用扇形澆口。這種澆口不但成型質量好，而且切除方便，切除后在塑件表面留下的痕跡較小，不會影響塑件的外觀質量。針對BMC料流動性差的問題，在設計流道時流道要粗且短，澆口設計成側澆口，詳見圖3。

2.3 側向抽芯機構設計

側向抽芯機構是本模具最重要的核心結構。塑件為汽車前大燈左右反射鏡，屬于2個對稱零件。每個塑件外側均有3個倒扣，因而模具外側共有6個滑塊。模具操作側、反操作側和天側各設計2個滑塊抽芯，詳見圖2。

模具的6個側向抽芯機構抽芯距離均為30 mm，結構均采用“動?；瑝K+定模斜導柱+限位夾+擋銷”，動作安全可靠，抽芯方向見圖2。

需特別注意的是，天側滑塊(即向上滑動)由于離開斜導柱后在重力的作用下可能回位，為保證安全可靠，一定要采用DME(美國標準)或HASCO(歐洲標準)限位夾，只有彈簧很容易發(fā)生安全問題，因為彈簧在重力作用下會收縮，且容易疲勞失效。限位除采用限位夾外，還增加了限位螺釘33，作為雙保險。

2.4溫度控制系統(tǒng)設計

溫度控制系統(tǒng)設計的好壞對模具的成型周期與產品成型質量影響很大。由于塑件采用BMC材料，流動性很差，故模具采用加熱系統(tǒng)而不是采用冷卻系統(tǒng)。加熱管的布置與水路布置類似，與水井相似，既可以設計成豎向布置也可以設計成橫向布置。采用加熱系統(tǒng)的模具，定、動模上下左右都需要設計隔熱板來隔熱，隔熱板厚度為8 mm，材料為尼龍板。

本模具定動模溫度控制系統(tǒng)為：定模設計了62個加熱管，動模設計了58個加熱管。發(fā)熱管直徑有4.9，10.7，16.1 mm 3種。型腔表面距離發(fā)熱管大約40～50 mm，各發(fā)熱管之間的距離大約80～100 mm，發(fā)熱管功率約為80～100 kW。布置加熱管要注意，線槽拐角處需要倒圓角，避免損壞線路。每一模需要設計一支探溫針，布置加熱管間距要均勻，發(fā)熱管孔要比發(fā)熱管大1 mm，深度也要深1 mm，因為發(fā)熱時會膨脹。

圖2 汽車前大燈反射鏡注塑模具結構

圖3　汽車前大燈反射鏡注塑模具澆注系統(tǒng)

2.5導向定位系統(tǒng)設計

在汽車注塑模具設計中，由于模具大，塑件外觀要求高，尺寸精度要求也高，因此對模具的導向定位設計非常嚴格，導向定位系統(tǒng)設計的好壞直接影響成型塑件的精度和模具的壽命[2]。

本模具在4個角上各設計了1支圓導柱和4個0°精定位結構，見圖2。其中4支圓導柱尺寸為60 mm×310 mm，安裝在定模側，由于塑件開模后留在動模側，這樣就不會影響塑件取出。同時4支圓導柱在開模時還起到支撐腳的作用，方便配模。

2.6脫模系統(tǒng)設計

本模具的推出結構為頂針(即推桿)，模具在定、動模開模后，依靠推桿推出塑件與流道凝料，模具安裝后，推件固定板通過連接柱37與注塑機頂棍連接在一起，頂針、復位桿等推件由注塑機頂棍推出和拉回復位。4支復位桿旁邊不用再加復位彈簧，但在與之接觸的定模板位置要設計硬塊40，材料為45#或S50C鋼，表面氮化處理。推桿設計要大些，推桿數(shù)量要多些，這是因為BMC的塑件很硬，對模具的抱緊力較大，要求頂出力也較大。

2.7 模具強度與分型面定位設計

在汽車注塑模具設計中，設計者首先必須保證模具強度和剛性，這是保證模具壽命和塑件精度的必要條件。要保證模具強度和剛性，首先模具結構要合理，尤其是分型面定位結構的大小和位置要合理，其次還必須保證成型零件尺寸和模架尺寸合理，既要滿足成本要求，又要滿足強度要求。

本模具在定模板和動模板的型腔四周設計了整周的、斜度為5°的錐面定位機構，在四周錐面上還設計了耐磨塊。影響模具強度和剛性的主要尺寸包括：型腔邊緣至模具邊緣的尺寸A1，A2，B1和B2；型腔最深處至定模板和動模板底面的距離C1和C2，見圖4。由于本模具一模二腔，二型腔左右對稱，A1,A2為171 mm，左反射鏡與右反射鏡型腔之間距離為80 mm。由于模具的天側由側向抽芯機構，故B1為135 mm，B2為185 mm。厚度尺寸方面，C1為106 mm，C2為100 mm。

圖4　汽車前大燈反射鏡模具強度參考

3模具工作過程

熔體通過注塑機噴嘴，經澆口套5進入分型面上的分流道，再由扇形澆口進入模具型腔。熔體充滿型腔后，經保壓、冷卻和固化，至足夠剛性后，注塑機拉動模具的動模固定板17，模具從分型面Ⅰ處打開。在開模過程中，定模斜導柱7,28,32分別撥動滑塊6,26,35進行側向抽芯。開模行程達到300 mm后，注塑機頂棍通過連接柱37推動推件底板19和固定板18，進而推動所有推件將成型塑件推離動模。塑件取出后，注塑機頂棍拉動推件及其固定板復位。接著注塑機推動動模合模，模具又開始下一次注射成型。

4結語

對于汽車車燈反射鏡模具，其設計要點主要有：1)需要專門的注塑工藝設備，并要采用專門生產BMC塑料的注塑機，對工藝設備要求非常嚴格。2)BMC材料屬于特硬性塑料，在模具設計中需要設計加熱系統(tǒng)與分型面設計排料系統(tǒng)，成型零件必須淬火處理以提高耐磨性與模具壽命。3)BMC材料的模具設計頂出系統(tǒng)要平衡，推桿盡量設計大一些，數(shù)量盡量多一些，否則會造成塑件脫模困難。4)高光電鍍件脫模斜度太小會造成脫模困難，所以反射鏡塑件側壁脫模斜度盡量設計大一些，一般建議在5°～10°。當然前提是不能影響塑件功能與外形。5)塑件不能有尖角銳邊，所有轉角都需要設計成圓角，因為模具的成型零件經過淬火后易發(fā)生應力開裂現(xiàn)象。6)注意左右反射鏡燈頭孔與塑件表面花紋是左右平移，不能設計成鏡像對稱，因為燈泡與燈頭是不分左右的，其余特征都是鏡像對稱。7)本模具由于BMC塑料流動性差，采用了電子加熱管加熱的溫度控制系統(tǒng)，以提高熔體的流動性。模具四周都設計了隔熱板，有效保證了模塑件的成型質量和電能使用率。模具投產后運行穩(wěn)定可靠，塑件質量和模具的注射周期均達到了客戶要求。

參考文獻

[1]張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京：化學工業(yè)出版社，2011：133-161.

[2]張維合.汽車手套箱斗大型注塑模設計[J].現(xiàn)代塑料加工應用，2015,27(4)：54-57.

收稿日期：2015-10-15;修改稿收到日期:2016-03-24。

作者簡介：張維合(1964—)，男，副教授，主要從事模具教學與研究。E-mail:allenzhang0628@126.com。

DOI:10.3969/j.issn.1004-3055.2016.03.015

Design of Injection Mould for Mirrors of Car Headlight

Zhang Weihe

(Guangdong University of Science & Technology,Dongguan,Guangdong，523083)

Abstract：According to the structural characteristics of car headlight mirrors, a large injection mould is designed by using side core-pulling mechanism and heating pipe. The molded parts, exhaust system, gating system, side core-pulling mechanism,temperature control system, oriented positioning system and stripping system were analyzed and researched. The advanced and reasonable mold structure was exhibited in production.

Key words：mirrors of car headlight; bulk molding compound; side core-pulling mechanism; heating pipe