丁志勇,劉倩倩,王永森,萬(wàn)朝華,廖宏輝,李超輝
(江鈴汽車(chē)股份有限公司, 江西南昌 330008)
汽車(chē)工業(yè)高速發(fā)展,市場(chǎng)需求漸趨多樣化,車(chē)身改款升級(jí)速度隨之日益加快。作為汽車(chē)的重要裝飾件,保險(xiǎn)杠的造型美觀(guān)性和外觀(guān)質(zhì)量也受到越來(lái)越多的關(guān)注??梢暶姹M量不要出現(xiàn)飛邊、縮痕、熔接線(xiàn)及分模線(xiàn)等明顯的缺陷,盡量通過(guò)零件結(jié)構(gòu)和成型工藝的優(yōu)化設(shè)計(jì)達(dá)到減少產(chǎn)品外觀(guān)缺陷、降低注塑成型難度和減少后處理投資的目的。因此,在產(chǎn)品設(shè)計(jì)與開(kāi)發(fā)前期,結(jié)合產(chǎn)品特點(diǎn)和模具結(jié)構(gòu),進(jìn)行汽車(chē)保險(xiǎn)杠的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)具有重要的意義。
模具上用于取出塑件和(或)澆注系統(tǒng)冷凝料的可分離的接觸表面稱(chēng)為分型面[1]。分型面與塑件的接觸線(xiàn)稱(chēng)為分型線(xiàn)。分型結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理與否,將直接影響著塑件質(zhì)量、模具結(jié)構(gòu)復(fù)雜度及模具壽命等。其中,不影響塑件外觀(guān)質(zhì)量是分型面選擇的基本原則之一。
根據(jù)分型線(xiàn)是否外露于零件外觀(guān)可視面,將它分為外分型線(xiàn)和內(nèi)分型線(xiàn)。外分型模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,但是分模線(xiàn)外露和由于模具制造工藝導(dǎo)致的飛邊等外觀(guān)質(zhì)量問(wèn)題令很多主機(jī)廠(chǎng)和顧客不能接受;內(nèi)分型模具無(wú)論是加工誤差還是長(zhǎng)期使用后產(chǎn)生的飛邊都不會(huì)影響零件的外觀(guān)[2],但是模具相對(duì)比較復(fù)雜,投資成本較高。如圖1所示,A面為保險(xiǎn)杠的外觀(guān)可見(jiàn)面,B面為保險(xiǎn)杠與翼子板結(jié)構(gòu)配合的非可見(jiàn)面,PL1為外分型線(xiàn),PL2為內(nèi)分型線(xiàn)。通常,根據(jù)外觀(guān)質(zhì)量要求和零件結(jié)構(gòu)特征選取適宜的分型面及分型線(xiàn)。
圖1 前保險(xiǎn)杠側(cè)部橫截面
如圖2所示,某款汽車(chē)前保險(xiǎn)杠本體在試模過(guò)程中出現(xiàn)產(chǎn)品翻邊處區(qū)域1及對(duì)稱(chēng)區(qū)域2與模具成型結(jié)構(gòu)接觸拉傷的問(wèn)題,即使后處理也無(wú)法消除外觀(guān)缺陷。質(zhì)量部門(mén)不能接受此問(wèn)題。
圖2 某車(chē)型保險(xiǎn)杠翻邊處拉傷
如圖3所示,為了保障保險(xiǎn)杠擁有良好的外觀(guān),設(shè)計(jì)前期模具時(shí),產(chǎn)品兩端區(qū)域3和對(duì)稱(chēng)區(qū)域4采用內(nèi)分型,產(chǎn)品內(nèi)分型倒扣量為6 mm。
圖3 某車(chē)型保險(xiǎn)杠
產(chǎn)品開(kāi)模過(guò)程如下:
(1)同步頂出過(guò)程。模具開(kāi)啟,動(dòng)模板在注塑機(jī)作用下垂直分型面向定模反方向運(yùn)動(dòng)。在外置機(jī)械拉鉤的作用下,直頂和斜頂同步頂出,零件留在定模。如圖4所示,在此同步頂出過(guò)程中,拉桿帶動(dòng)產(chǎn)品橫向運(yùn)動(dòng),使其產(chǎn)生9 mm塑性變形,零件定模倒扣處脫離型腔。
(2)一次頂出。同步頂出后,模具完全開(kāi)模,產(chǎn)品恢復(fù)變形。大斜頂在油缸的作用下頂出,脫離翼子板區(qū)域的倒扣。
(3)二次頂出。小直頂將產(chǎn)品從大直頂頂出,取下產(chǎn)品。
如圖5所示,在開(kāi)模過(guò)程的第一階段,產(chǎn)品由位置A變形到位置B,此變形導(dǎo)致翻邊處區(qū)域1及對(duì)稱(chēng)區(qū)域2鼓起。鼓起部位在與定模型腔分離的過(guò)程中發(fā)生摩擦,進(jìn)而產(chǎn)生拉傷問(wèn)題。
圖4 同步頂出過(guò)程
圖5 保險(xiǎn)杠塑性變形整體圖
減少保險(xiǎn)杠內(nèi)分型脫模拉傷問(wèn)題可從以下幾個(gè)方面入手:
2.3.1 減少倒扣量
內(nèi)分型倒扣量越多,拉塊拉動(dòng)保險(xiǎn)杠變形量越大,下側(cè)翻邊鼓起量也越大,拉傷情況越嚴(yán)重。在保證分模線(xiàn)不外漏和滿(mǎn)足其他精致工藝標(biāo)準(zhǔn)的情況下,減少倒扣量可避免出現(xiàn)拉傷問(wèn)題。
2.3.2 弱化拉傷處翻邊
下側(cè)翻邊,即大斜頂與大直頂分割位置,建議不要做太寬。一方面翻邊越寬,剛度越大,產(chǎn)品不易被拉變形,倒扣不易被拉出;另一方面,翻邊越寬,變形時(shí)鼓起面積越大,開(kāi)模時(shí)越易拉傷。 一般翻邊需要作皮紋處理的,建議做到30 mm以?xún)?nèi), 如果是噴漆,翻邊可以適當(dāng)寬一些。圖6為減小易拉傷區(qū)域翻邊強(qiáng)度示例。
圖6 弱化翻邊區(qū)域示例
2.3.3 部分改為外分型
外分型模具在開(kāi)模瞬間首先實(shí)現(xiàn)保險(xiǎn)杠與定模的分離,即不需要通過(guò)保險(xiǎn)杠的塑性變形來(lái)實(shí)現(xiàn)定模的順利開(kāi)啟[3]。
如圖7所示:PL3為產(chǎn)品主體內(nèi)分型線(xiàn),將離翻邊有一定距離處的C段改為外分型線(xiàn)PL4。由于PL4部分沒(méi)有倒扣的存在,在PL3部分被橫向拉動(dòng)時(shí),零件變形量很小,故不會(huì)產(chǎn)生拉傷問(wèn)題。
圖7 分型線(xiàn)變化
上述幾種方法在前期保險(xiǎn)杠結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和模具設(shè)計(jì)時(shí)均是避免開(kāi)模拉傷的有效方法。但在試模階段,本著對(duì)模具改動(dòng)最小的原則,結(jié)合此產(chǎn)品的特點(diǎn),采取了在拉傷處翻邊區(qū)域增加鋸齒狀結(jié)構(gòu)的方法,有效解決了問(wèn)題。鋸齒狀結(jié)構(gòu)將拉傷區(qū)域的變形量分散,有效避免了零件與定模型腔的接觸摩擦。圖8所示為變更后零件,改良狀態(tài)被質(zhì)量部門(mén)接受。
圖8 拉傷區(qū)域改良狀態(tài)
依據(jù)保險(xiǎn)杠分型線(xiàn)選擇的不同,零件外觀(guān)質(zhì)量和生產(chǎn)問(wèn)題會(huì)有所差異。內(nèi)分型線(xiàn)模具可以避免外分型分模線(xiàn)外露問(wèn)題,但同時(shí)也潛在零件變形拉傷問(wèn)題。
在產(chǎn)品設(shè)計(jì)初期,產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)師應(yīng)該懂得成型加工的知識(shí),對(duì)模具結(jié)構(gòu)有所了解,著力提升產(chǎn)品開(kāi)發(fā)力度。在成型工藝設(shè)計(jì)前期,模具廠(chǎng)應(yīng)充分考慮主機(jī)廠(chǎng)的精致工藝標(biāo)準(zhǔn),從成型方面對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及時(shí)提出優(yōu)化設(shè)計(jì)的建議,盡量減少產(chǎn)品成型階段質(zhì)量問(wèn)題的產(chǎn)生。
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