張慶杰

Research and Application of Rapid Prototyping Technology in the Manufacturing of Lamp Mould

ZHANG Qing-jie

（Shandong Ludebei Auto Light Co.Ltd.， Jinan 250000， China）

【摘? 要】汽車制造中任何一個(gè)零件的制造都是至關(guān)重要的，車燈的制造更是重中之重，因?yàn)檐嚐艟秃帽绕嚨难劬?，需要幾個(gè)重要的透明件以及電鍍件組成，制造車燈的技術(shù)要求也是相當(dāng)高的，目前，快速成型技術(shù)已經(jīng)逐步滲入人們的生活。論文結(jié)合快速成型技術(shù)，研究其對于車燈模具制造的重要作用，簡述快速成形技術(shù)對于車燈模具制造的重要應(yīng)用。

【Abstract】 The manufacturing of any part in automobile manufacturing is very important， especially the manufacturing of automotive lamp， which is because the lamp is like the eye of a car， it is consisted of several important transparent parts and electroplated parts， and the? technical requirements for manufacturing lamps are also quite high. At present， the rapid prototyping technology has gradually penetrated into people's lives. Combined with the rapid prototyping technology， this paper studies its important role in the manufacturing of lamp mould， and briefly describes the important application of rapid prototyping technology in the manufacturing of lamp mould.

【關(guān)鍵詞】快速成形技術(shù);車燈模具制造;研究應(yīng)用

【Keywords】 rapid prototyping technology; automotive lamp mould manufacturing; research and application

【中圖分類號(hào)】TG76? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文獻(xiàn)標(biāo)志碼】A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?【文章編號(hào)】1673-1069（2020）03-0161-02

1 引言

在競爭日益激烈的市場經(jīng)濟(jì)中，模具制造業(yè)快速成型技術(shù)同樣起到了重要作用，目前已經(jīng)成為先進(jìn)制造技術(shù)的重要組成成分之一?？焖俪尚渭夹g(shù)主要集中于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)和制造技術(shù)，能夠在沒有傳統(tǒng)模具和夾具的情況下，快速制造出任何具有一定功能的三維實(shí)體模型或零件，約新產(chǎn)品開發(fā)和模具制造、修復(fù)的費(fèi)用。

2 快速成型技術(shù)的基本原理

快速成型技術(shù)是一種應(yīng)用于模具制造的新技術(shù)，它節(jié)省了模具制造的時(shí)間和成本[1]?？焖俪尚图夹g(shù)與傳統(tǒng)制造方法的本質(zhì)區(qū)別在于，快速成型技術(shù)是通過逐漸增加材料的方法來形成所需要的原型或零件形狀?？焖俪尚渭夹g(shù)也是一項(xiàng)綠色制造技術(shù)，因?yàn)樵谄渲圃焐a(chǎn)的過程中，是不產(chǎn)生任何廢棄物的，不會(huì)對環(huán)境造成任何污染。

快速成型技術(shù)的原理是離散與疊加，主要通過CAD、CAM、數(shù)控技術(shù)、激光技術(shù)、化學(xué)與物理、材料科學(xué)與工程技術(shù)的集成，充分解決了傳統(tǒng)設(shè)計(jì)制造方法中存在的問題。首先，需要利用CAD等三維技術(shù)收集原型或零件的幾何、結(jié)構(gòu)和材料的相關(guān)信息，然后建立數(shù)字模型。然后將信息傳遞到計(jì)算機(jī)控制的機(jī)電一體化制造系統(tǒng)，通過點(diǎn)對點(diǎn)、面對面等材料進(jìn)行“三維堆垛”。最后，通過必要的處理，對模型的外觀、性能和強(qiáng)度進(jìn)行補(bǔ)充，以滿足設(shè)計(jì)要求。

3 車燈模具制造技術(shù)

3.1 汽車前大燈產(chǎn)品介紹

對于整個(gè)車體外觀的設(shè)計(jì)而言，要求最高的便是車燈設(shè)計(jì)，因此，對于車燈模具設(shè)計(jì)與制造的要求也非常之高。汽車前后燈的主要零件有左右透鏡、左右裝飾框、左右燈光以及左右反射鏡等。

3.2 汽車前大燈產(chǎn)品外觀要求

①透鏡。產(chǎn)品為透明件，內(nèi)側(cè)面有花紋，外觀要求高。②裝飾框。產(chǎn)品外觀面鍍鋁，部分區(qū)域需磨砂處理。③燈殼。產(chǎn)品為內(nèi)部功能件，燈頭孔、后蓋孔等裝配要求高。④反射鏡。產(chǎn)品為電鍍件，有嚴(yán)格的配光要求，外觀面鍍鋁。

3.3 汽車前大燈透鏡模具技術(shù)

側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)是模具最重要的核心結(jié)構(gòu)。模具采用“t型槽導(dǎo)塊+斜滑塊”的內(nèi)抽芯機(jī)構(gòu)，解決了透明零件塑料表面的劃痕問題[2]。模具采用普通鑄造系統(tǒng)，由風(fēng)機(jī)門塔送料。與以往的熱流道鑄造系統(tǒng)相比，不僅大大降低了成本，而且頭燈透鏡的透光率也更好。模具采用結(jié)合冷卻系統(tǒng)冷卻水管+斜冷卻水管+墊片類型水井”的組合冷卻系統(tǒng)。水通道是沿著模具型腔排列成功控制在35s內(nèi)成型周期，從而有效地保證了精密的塑料零件和模具的生產(chǎn)效率。塑料零件被推出塊外，不僅平整，而且對外觀上留下的痕跡沒有影響?？梢哉f，模具自放產(chǎn)以來，動(dòng)作穩(wěn)定順暢，塑件各項(xiàng)質(zhì)量指標(biāo)均達(dá)到設(shè)計(jì)要求，是大型、復(fù)雜及長壽命注塑模具設(shè)計(jì)的一個(gè)成功實(shí)例。

3.4 汽車前大燈裝飾框模具技術(shù)

汽車前大燈裝飾框是車燈上最重要的零件之一，外觀要求嚴(yán)格，模具需電鍍處理。對于汽車前大燈裝飾框模具，設(shè)計(jì)時(shí)要注意以下幾點(diǎn)：電鍍件首先要避免熔接線，因?yàn)殡婂兗腥魏蔚娜劢泳€都會(huì)顯現(xiàn)出來，影響塑件外觀，設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)時(shí)要避免熔接線，如果熔接線不可避免，則要設(shè)法把它趕到非外觀區(qū)域，澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)前要通過模流分析驗(yàn)證[3]。汽車前照燈裝飾架是汽車前照燈的重要組成部分之一。

對于汽車前大燈裝飾架模具，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：①電鍍部分應(yīng)該首先避免融合連接，因?yàn)殡婂儾糠钟腥魏尉€路會(huì)出現(xiàn)融合，影響塑料零件的外觀，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)，以避免融合連接，如果熔接線是不可避免的，則應(yīng)當(dāng)趕到非外觀區(qū)域，利用澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)進(jìn)行模流分析驗(yàn)證。②裝飾架表面一般都設(shè)計(jì)有花紋，在設(shè)計(jì)模具時(shí)要注意花紋的深度，塑件一般容易產(chǎn)生流動(dòng)。③塑料材料成型工藝范圍小，塑料表面容易產(chǎn)生亮點(diǎn)，難以控制。模具澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)時(shí)，澆道應(yīng)粗大。澆口采用扇形澆口，澆口最大寬度約35～40mm，有利于熔體填充。④裝飾框塑件很容易出現(xiàn)粘定模的現(xiàn)象，解決塑件粘定模的前期設(shè)計(jì)預(yù)防一般是：內(nèi)側(cè)倒紋設(shè)計(jì)，塑件容易附著在模具包裝上，上緊力大，倒扣紋深度0.5～1mm，倒紋設(shè)計(jì)在塑料件圓角附近;塑件的內(nèi)側(cè)應(yīng)設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋，對應(yīng)塑件的高鎖模力，推桿上應(yīng)設(shè)計(jì)倒鉤。根據(jù)塑料件的特點(diǎn)，在6個(gè)LED燈區(qū)設(shè)計(jì)了鋼筋和凸臺(tái)柱，以避免塑料件變形。

模具設(shè)計(jì)中，由于塑料零件的夾持力大模具的面積坡度大于5°，而在動(dòng)模一側(cè)設(shè)計(jì)0.5mm深的倒扣紋，所以模具的模具順利、平穩(wěn)運(yùn)動(dòng)的機(jī)制，模具是安全的，穩(wěn)定可靠，模具不存在粘定模現(xiàn)狀，成功地解決了塑件粘問題。該模型試模生產(chǎn)后，加載效果良好，尺寸穩(wěn)定。改造后的車燈展得到了客戶的認(rèn)可和好評，為客戶創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

模具設(shè)計(jì)中，由于塑料零件的夾持力大模具的面積坡度大于5度，而在動(dòng)模一側(cè)設(shè)計(jì)0.5mm深倒扣紋，因此模具頂出脫模順利，各機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)順暢，模具安全穩(wěn)定可靠，模具沒有粘定模的現(xiàn)象，成功解決了燈殼類塑件粘定模的問題。該模型試模生產(chǎn)后，加載效果良好，尺寸穩(wěn)定。改造后的車燈得到了客戶的認(rèn)可和好評，為客戶創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟(jì)效益。

3.5 汽車前大燈反射鏡模具技術(shù)

對于汽車車燈反射鏡模具，其設(shè)計(jì)要點(diǎn)主要有：①需要特殊的注塑工藝設(shè)備，采用專業(yè)生產(chǎn)BMC塑料的注塑機(jī)，對注塑工藝設(shè)備要求非常嚴(yán)格。②BMC材料是一種特別硬的塑料，模具設(shè)計(jì)中需要設(shè)計(jì)加熱系統(tǒng)和分型面設(shè)計(jì)出料系統(tǒng)，成型零件必須進(jìn)行淬火，以提高耐磨性和模具壽命。③反射鏡塑件在汽車車燈上是防止燈光直射，對燈光進(jìn)行反射與避免燈光直射的裝置，配光要求嚴(yán)格。塑件為汽車最重要的外觀件，塑件表面有很多花紋是為了起裝飾美觀作用。④BMC材料的模具設(shè)計(jì)和頂出系統(tǒng)要平衡，推桿規(guī)格要盡可能的大，數(shù)量要盡可能的多，否則會(huì)造成脫模困難。⑤因?yàn)槭歉吖怆婂兗撃Ｐ倍忍?huì)造成脫模困難，所以反射器塑件側(cè)墻脫模斜度盡量多設(shè)計(jì)幾個(gè)，一般建議在5°～10°之間。當(dāng)然前提是不影響塑料的功能和形狀。⑥塑料零件不能有鋒利的邊緣，所有的邊角都需要設(shè)計(jì)成圓角，因?yàn)槟＞叱尚土慵慊鸷笕菀桩a(chǎn)生應(yīng)力開裂。⑦注意左右鏡燈頭孔及塑面圖案是關(guān)于平移的，不能設(shè)計(jì)成鏡面對稱，因?yàn)闊襞菖c燈頭是不分左右的，其余的特征都是鏡面對稱[4]。

4 快速成形技術(shù)在車燈模具制造的應(yīng)用

隨著經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，汽車成了人們重要的交通工具，而隨著汽車產(chǎn)量的增加，用于組裝汽車零部件需求越來越多，進(jìn)而怎樣提高汽車零部件的生產(chǎn)效率成了生產(chǎn)者要克服的難題。以汽車燈罩為例，現(xiàn)有汽車燈罩的內(nèi)側(cè)邊緣向內(nèi)延伸有卡扣，在注塑成型后，需要對卡扣脫模，需先將成型卡扣的滑塊先向內(nèi)滑動(dòng)，等滑塊完成脫離扣部后，再利用推桿將成型燈罩推出，這會(huì)造成脫模較為煩瑣，進(jìn)而產(chǎn)生脫模時(shí)間較長，從而使生產(chǎn)效率降低。針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，研發(fā)者有必要研制一種設(shè)計(jì)合理、結(jié)構(gòu)簡單、縮短脫模時(shí)間、提高生產(chǎn)效率、便于推廣的汽車燈罩注塑模具。

5 結(jié)語

在如今科學(xué)技術(shù)突飛猛進(jìn)的發(fā)展下，我國各行各業(yè)都已經(jīng)得到了充分發(fā)展?？焖俪尚图夹g(shù)因其便利性、精準(zhǔn)性、高效性以及綠色環(huán)保性等特點(diǎn)，如今已經(jīng)被廣泛應(yīng)用于多個(gè)產(chǎn)業(yè)中。但是，快速成型技術(shù)依舊需要不斷進(jìn)行優(yōu)化發(fā)展從而彌補(bǔ)自身的不足，使其更能夠滿足設(shè)計(jì)要求。

【參考文獻(xiàn)】

【1】劉夢堯.汽車零部件模具的制造與設(shè)計(jì)探析[J].工程建設(shè)與設(shè)計(jì)，2019（24）：135-136.

【2】黃國開.快速模具制造中快速成形技術(shù)的應(yīng)用探討[J].技術(shù)與市場，2017，24（04）：122-123.

【3】任志林.快速成形技術(shù)在鑄造模具制造中的應(yīng)用[J].山東工業(yè)技術(shù)，2015（22）：28.

【4】寧宇.基于快速成型技術(shù)的汽車燈具新產(chǎn)品開發(fā)[D].長春：吉林大學(xué)，2005.