韋紹華， 劉貴祥， 楊 娟

（1.柳州職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 柳州 545006； 2.柳州城市職業(yè)學(xué)院， 廣西 柳州 545036；3.百色職業(yè)學(xué)院， 廣西 百色 533000）

0 引 言

燈罩是汽車中結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜的塑件，主體殼為曲面構(gòu)型，設(shè)置有多種功能結(jié)構(gòu)的子特征，如螺釘孔、卡腳、卡扣、側(cè)孔、插腳、螺釘過孔、倒扣等。此類塑件模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)如下[1-4]：①塑件形狀復(fù)雜，布局?jǐn)[放困難；②塑件分型設(shè)計(jì)復(fù)雜；③塑件結(jié)構(gòu)子特征多，脫模困難，需要設(shè)置多個(gè)脫模機(jī)構(gòu)；④模具成型零件整體加工困難，需要對(duì)其進(jìn)行多次拆分，以降低加工難度；⑤型腔閉合定位困難，需要采取多種閉合定位措施；⑥冷卻管道設(shè)置困難；⑦由于型腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜，需要采用多種排氣措施；⑧型腔中熔體流動(dòng)路徑復(fù)雜，應(yīng)盡可能縮短流道長(zhǎng)度，防止充填堵塞。現(xiàn)結(jié)合某運(yùn)動(dòng)山地車燈罩塑件的模具給出設(shè)計(jì)參考案例。

1 運(yùn)動(dòng)山地車燈罩塑件

運(yùn)動(dòng)山地車燈罩左右各1個(gè)，按左右鏡像對(duì)稱設(shè)計(jì)，其中左燈罩結(jié)構(gòu)如圖1所示，外觀要求不高，但結(jié)構(gòu)強(qiáng)度要求高，所以材料選用改性塑料合金PP+30%GF，收縮率為1.004～1.005。塑件為半包圍形狀殼體結(jié)構(gòu)，平均壁厚為2.6 mm，最大壁厚為3.5 mm，最小壁厚為2.2 mm。塑件的3個(gè)包圍面均采用曲面造型，外圍設(shè)置了一圈加強(qiáng)扣邊。

圖1 燈罩塑件

2 分型面設(shè)計(jì)

待成型塑件在模具中的布局?jǐn)[放既要考慮脫模方便，又要降低模具成型零件的加工難度及模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度，在此基礎(chǔ)上設(shè)置分型面，才能獲得最優(yōu)化的模具結(jié)構(gòu)[5-7]。綜合塑件的結(jié)構(gòu)特征，以塑件基體包圍殼及大多數(shù)特征的脫模方向來確定主脫模方向，待成型塑件在模具中的擺放及分型面設(shè)置如圖2所示，在此分型面設(shè)置下所需脫模機(jī)構(gòu)數(shù)量最少，模具結(jié)構(gòu)也得到最大簡(jiǎn)化。分型面PL為曲面型分型面，模具主要成型零件為型腔板鑲件和型芯鑲件。

圖2 分型面設(shè)置

3 脫模機(jī)構(gòu)件設(shè)計(jì)

塑件脫模需要設(shè)置5個(gè)滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)實(shí)施側(cè)抽芯脫模，如圖3所示，滑塊S1實(shí)現(xiàn)卡扣II和線孔I成型和抽芯脫模，滑塊S2實(shí)現(xiàn)線孔II成型和抽芯脫模；卡扣I為插穿孔，不需要實(shí)施側(cè)抽芯；滑塊S3實(shí)現(xiàn)插腳I所形成的倒扣成型和抽芯脫模；滑塊S4實(shí)現(xiàn)卡扣IV、插腳II與邊沿形成的倒扣成型和抽芯脫模；滑塊S5實(shí)現(xiàn)插腳III下的倒扣成型和抽芯脫模。5個(gè)滑塊都使用斜導(dǎo)柱進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。

圖3 脫模機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)

為便于滑塊加工，滑塊S1、S3、S4采用鑲件鑲拼結(jié)構(gòu)來成型塑件的上方，滑塊S1上設(shè)置滑塊鑲件B1、B2、B3，滑塊S3上設(shè)置滑塊鑲件B4，滑塊S4上設(shè)置滑塊鑲件B5。同樣，為便于型芯加工，型芯也須設(shè)置9個(gè)成型鑲件鑲拼組成，分別為成型鑲件A1～A9。為增強(qiáng)成型零件的冷卻，成型鑲件A1、A7上分別開設(shè)冷卻水道，模具冷卻水道為φ10 mm，水井管道直徑為φ14 mm，以保證加入隔水片后冷卻水道路徑上水流通過的橫截面積大小一致。

鑲件材料都使用P20HH，熱處理硬度為33～37 HRC，P20HH適應(yīng)于制造上下模板、滑塊、斜推桿、斜頂固定座、鑲件等零件。因該塑件為非外觀件，對(duì)材料的抗腐蝕要求不高，且要求模具使用壽命為50萬次，選用P20HH材料已足夠滿足要求。

4 型腔布局

左右燈罩為左右對(duì)稱件，為保證塑件的成型質(zhì)量一致性，2個(gè)塑件使用同模注射生產(chǎn)，型腔布局為1模2腔，如圖4所示，型腔M1用于右燈罩的成型，型腔M2用于左燈罩的成型。型腔M1中的機(jī)構(gòu)與型腔M2中的機(jī)構(gòu)按鏡像對(duì)稱設(shè)置。

圖4 型腔布局

5 澆注系統(tǒng)設(shè)置

澆注及排氣設(shè)計(jì)如圖5所示，為減小流道長(zhǎng)度，保證熔體的澆注性能，澆注系統(tǒng)使用普通流道與熱流道相結(jié)合的方式[8,9]。由于塑件較高，所需定模板厚度較厚，相應(yīng)的主澆道若設(shè)置為普通主澆道，則其長(zhǎng)度較長(zhǎng)，增加了料流流動(dòng)距離。因而，流道前端使用熱噴嘴對(duì)注塑機(jī)噴嘴進(jìn)行延伸，后端使用一級(jí)普通主流道與一級(jí)普通支流道。單個(gè)型腔使用2個(gè)扇形側(cè)澆口（澆口G1、G2）進(jìn)行澆注，以便于注射成型后流道凝料與塑件進(jìn)行切割分離。考慮型腔結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性，在型腔整圈分型面的邊緣采取排氣加強(qiáng)措施，設(shè)置多個(gè)排氣口排氣，排氣口寬度為6 mm，深度為0.02 mm，排出的高壓空氣經(jīng)多條引氣槽通道排出，引氣槽深度為0.5 mm，寬度為10 mm。該模具采用開放式熱噴嘴，須保證3 mm以上封膠邊距，熱噴嘴的底面與其所在分型面保持0.2～0.5 mm距離，用于釋放熱噴嘴的熱膨脹。

圖5 澆注及排氣設(shè)計(jì)

6 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

模具結(jié)構(gòu)如圖6所示，模具設(shè)計(jì)中需要從以下方面進(jìn)行考慮：①鑲件配合位置為了避免產(chǎn)生過深的電火花加工位，縮短加工時(shí)間，鑲件配合位置倒R角，鑲件倒C角以便于配合，鑲件緊固時(shí)用螺釘從模具底部鎖緊，因?yàn)槟＞唧w積較大且高度較高，鑲件都是采用盲孔方式進(jìn)行鑲拼；②鑒于模具整體尺寸較大，動(dòng)、定模板須在多處設(shè)置配合定位結(jié)構(gòu)，如圖6（a）所示，模板四角設(shè)置4個(gè)虎口，中央部位設(shè)置2個(gè)定位槽，周邊設(shè)置定位斜壁、定位耐磨板等；③動(dòng)、定模板加工時(shí)，加工基準(zhǔn)參照同一單邊進(jìn)行設(shè)置和機(jī)床刀具對(duì)刀，以避免閉合時(shí)動(dòng)、定模因偏差大而難以配模；④動(dòng)模部分因有較多的鑲件，動(dòng)模板底部設(shè)置1塊動(dòng)模墊板，以方便裝配；⑤塑件脫模使用推桿推出，推桿直徑應(yīng)選擇φ10 mm以上，以保證推桿有足夠的剛度。

圖6 模具結(jié)構(gòu)

7 工作原理

模具三維結(jié)構(gòu)如圖7所示，塑料熔體注射完畢后，動(dòng)模在注塑機(jī)的驅(qū)動(dòng)下向下運(yùn)動(dòng)，模具在分型面PL處打開，斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)滑塊完成側(cè)抽芯動(dòng)作。模具打開后，動(dòng)模下行到一定位置后，注塑機(jī)頂桿頂住推板，隨著動(dòng)模的繼續(xù)下行，塑件被推桿從動(dòng)模板上推出而實(shí)現(xiàn)完全脫模，模具閉合過程與開模過程相反。

圖7 模具三維結(jié)構(gòu)

8 結(jié)束語

針對(duì)燈罩的生產(chǎn)需要，所設(shè)計(jì)的熱流道兩板模具使用熱噴嘴+普通流道以盡可能縮短普通流道長(zhǎng)度，保證型腔的充填性能。針對(duì)塑件側(cè)抽芯脫模的需要，設(shè)計(jì)了多個(gè)小型斜導(dǎo)柱驅(qū)動(dòng)型滑塊，能有效降低模具加工難度和成型零件裝配難度；且側(cè)抽芯成型零件中設(shè)置有多個(gè)成型小鑲件，也有利于滑塊的低成本加工。模板上多處設(shè)置的定位虎口、定位斜壁等能有效保證型腔閉合的穩(wěn)定性，保證塑件的成型質(zhì)量。