謝俊杰， 秦榮明， 麥宙培

（廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院， 廣西 南寧 530226）

0 引 言

汽車(chē)上的塑件多且結(jié)構(gòu)復(fù)雜，對(duì)外觀質(zhì)量要求也高，在設(shè)計(jì)、制造成型汽車(chē)塑件的模具時(shí)，不但要選擇合理的進(jìn)澆口，還要設(shè)計(jì)較多復(fù)雜的抽芯機(jī)構(gòu)和推出機(jī)構(gòu)。模具進(jìn)澆口的選擇將影響成型塑件的外觀質(zhì)量，針對(duì)塑件上的扣位設(shè)計(jì)的抽芯機(jī)構(gòu)，不但要求結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，以便于模具零件加工和維修，還要求抽芯機(jī)構(gòu)的可靠性高，以延長(zhǎng)模具的使用壽命[1]，現(xiàn)以汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌為例，闡述其成型模具的結(jié)構(gòu)。

1 塑件結(jié)構(gòu)分析

汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌如圖1所示，外形尺寸約為532 mm×108 mm×42 mm，呈弧形，壁厚為3.5 mm，材料為ABS+PC。汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌的主要功能是引導(dǎo)汽車(chē)玻璃的升降，成型的塑件不能變形，否則汽車(chē)玻璃不能正常升降，同時(shí)該塑件也是外觀件，對(duì)外表面的要求較高。如果模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，注射成型的塑件容易變形或者其外表面容易產(chǎn)生澆口痕、熔接痕、飛邊、氣泡等缺陷。注射完成后，還需要對(duì)塑件的外表面進(jìn)行噴油處理，如果塑件存在細(xì)微缺陷，盡管在噴油前較難看出，但噴油后這些缺陷會(huì)變得明顯。另外塑件上還有2個(gè)扣位，扣位里面還有筋位，形成雙重卡緊位，如何使雙重卡緊位順利脫模是該模具設(shè)計(jì)的難點(diǎn)[2]。

圖1 汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌

在塑件的內(nèi)表面有2個(gè)長(zhǎng)條形的扣位，位于塑件的側(cè)邊，1個(gè)扣位向塑件內(nèi)部翻邊，另一個(gè)扣位向塑件外部翻邊。在向外翻邊的扣位內(nèi)部又設(shè)置了1條筋位，形成雙重卡緊位。在向外翻邊的扣位上設(shè)置了5個(gè)方形的碰穿孔和3個(gè)圓形的碰穿孔，扣位的外表面還設(shè)置了若干筋位；在塑件一端的內(nèi)表面上有1個(gè)扣位，在該扣位的底部有1個(gè)圓形的碰穿孔，在其側(cè)面有3個(gè)側(cè)孔，如圖2所示。

圖2 塑件三維結(jié)構(gòu)

向塑件內(nèi)部翻邊的扣位表面平滑，沒(méi)有孔位，采用斜推結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模；向塑件外部翻邊的扣位采用滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模，但其內(nèi)部有1條筋位，可以在滑塊上再安裝1個(gè)小滑塊實(shí)現(xiàn)脫模，因此該扣位是用嵌套滑塊結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模。對(duì)于該扣位上的碰穿孔，可以用滑塊與動(dòng)模型芯碰穿實(shí)現(xiàn)；在塑件另一端的扣位，可用滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)脫模，對(duì)于該扣位底部和側(cè)面的碰穿孔，可以用滑塊與動(dòng)模型芯碰穿實(shí)現(xiàn)。

2 澆注系統(tǒng)設(shè)計(jì)

汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌對(duì)外表面的要求較高，不允許出現(xiàn)瑕疵，為了防止在塑件的外表面出現(xiàn)澆口痕，將澆口設(shè)置在待成型塑件的內(nèi)表面；為了防止在澆口附近產(chǎn)生收縮痕，盡量在待成型塑件的筋位上進(jìn)澆，如果澆口附近沒(méi)有筋位，則采用扇形澆口進(jìn)澆；為了降低注射壓力，減少普通流道對(duì)熔體流動(dòng)性能的影響，選擇熱流道進(jìn)料系統(tǒng)，熔體從熱噴嘴進(jìn)入普通流道，在模具的分型面上設(shè)計(jì)1個(gè)鑲件，將普通流道引入到待成型塑件的內(nèi)表面，并在待成型塑件的內(nèi)表面開(kāi)設(shè)澆口，澆口為扇形。通過(guò)Moldflow分析軟件對(duì)塑件進(jìn)行模流分析后發(fā)現(xiàn)，采用2個(gè)澆口進(jìn)行注射符合成型要求，2個(gè)澆口設(shè)置的位置如圖3所示。

圖3 2個(gè)澆口位置

針對(duì)圖3所示的2點(diǎn)進(jìn)澆方案，根據(jù)ABS+PC的性能，將熔體的填充時(shí)間設(shè)為11 s、注射溫度設(shè)為250～265 ℃、模具溫度設(shè)為80 ℃、最大注射壓力設(shè)為125 MPa，保壓時(shí)間設(shè)為9 s，模流分析的結(jié)果如圖4所示。

從模流分析結(jié)果的成型性看，成型塑件的外表面顏色均勻，成型性良好，如圖4（a）所示；在塑件的中間位置存在1條熔接痕，如圖4（b）所示，熔接痕影響外觀，可以通過(guò)提高模具溫度，并在熔接痕附近設(shè)置推桿的方法使成型塑件上的熔接痕變淡，設(shè)置推桿還有助于排出型腔中的氣體，減少氣體對(duì)熔體流動(dòng)的阻礙；填充結(jié)束時(shí)的壓力分布如圖4（c）所示，澆口位置的注射壓力最高，為29.25 MPa，中間位置的注射壓力最低，為2.9 MPa左右，成型所需壓力不高，中型注塑機(jī)能滿(mǎn)足要求；熔體流動(dòng)速率如圖4（d）所示，在0～2 s為高速填充階段，熔體流動(dòng)速率迅速增加；2～10 s為低速填充階段，熔體流動(dòng)速率穩(wěn)定；10～11 s為保壓階段，用于壓實(shí)熔體，熔體的流動(dòng)速率逐漸減小。模流分析結(jié)果符合實(shí)際試模情況，說(shuō)明采用圖3所示的2點(diǎn)澆注系統(tǒng)方案對(duì)于該塑件的注射成型是合理的。

圖4 模流分析

3 滑塊嵌套結(jié)構(gòu)

塑件向外的扣位內(nèi)表面有1條筋位，不能強(qiáng)制脫模，需要用滑塊結(jié)構(gòu)才能脫模。在模具中采用滑塊嵌套結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)，大滑塊的上表面為斜面，在大滑塊上安裝1個(gè)小滑塊，在小滑塊的型芯上設(shè)置1條槽，該槽對(duì)應(yīng)的是待成型塑件向外翻邊扣位內(nèi)部的筋位，當(dāng)大滑塊脫模時(shí)，彈簧將小滑塊推開(kāi)，小滑塊沿大滑塊上表面滑動(dòng)，使成型塑件筋位處實(shí)現(xiàn)脫模，滑塊嵌套結(jié)構(gòu)如圖5所示。

圖5 滑塊嵌套結(jié)構(gòu)

嵌套滑塊的運(yùn)動(dòng)過(guò)程：注射完成后，定、動(dòng)模分開(kāi)時(shí)，塑件留在動(dòng)模，T型斜壓板帶動(dòng)大滑塊在動(dòng)模的滑槽內(nèi)做側(cè)向脫模運(yùn)動(dòng)。在大滑塊與小滑塊之間安裝了彈簧，當(dāng)大滑塊沿側(cè)向遠(yuǎn)離成型塑件時(shí)，在彈簧作用下將小滑塊與大滑塊分開(kāi)，使小滑塊與大滑塊之間產(chǎn)生相對(duì)位移，由于大滑塊的上表面為斜面，使小滑塊脫離塑件上的筋位。當(dāng)小滑塊完全脫離筋位后，在限位螺釘?shù)淖饔孟拢蠡瑝K帶動(dòng)小滑塊一起沿側(cè)向遠(yuǎn)離塑件，直到完全脫離塑件為止。當(dāng)定、動(dòng)模合模時(shí)，大滑塊與小滑塊的運(yùn)動(dòng)方向相反[3-5]。

4 斜推結(jié)構(gòu)

塑件內(nèi)表面有1個(gè)向內(nèi)彎的扣位，不能正常脫模，需要用斜推結(jié)構(gòu)才能脫模，根據(jù)成型塑件的尺寸大小，設(shè)計(jì)的斜推結(jié)構(gòu)尺寸為346 mm×50 mm×60 mm。為了能順利地將斜推結(jié)構(gòu)從型芯中推出，需要使用2根斜推桿。為了保護(hù)斜推桿不發(fā)生斷裂，在斜推桿的旁邊增加T型桿，當(dāng)模具做推出運(yùn)動(dòng)時(shí)，由T型桿引導(dǎo)斜推組件在滑槽內(nèi)水平滑動(dòng)，并承擔(dān)扭曲力，斜推結(jié)構(gòu)如圖6所示。斜推結(jié)構(gòu)主要分為三部分：斜推塊、斜推桿和導(dǎo)滑槽板。斜推塊是按塑件的局部形狀加工；斜推桿是標(biāo)準(zhǔn)件，按照不同的規(guī)格采購(gòu)，直接安裝在斜推塊上；導(dǎo)滑槽板是按照模架的實(shí)際情況定做，用螺釘固定在推板上，由推桿固定板進(jìn)行定位。該斜推結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)：①斜推塊和斜推桿互換性好，兩者之間用螺釘固定，組裝方便，當(dāng)斜推塊或斜推桿損壞時(shí)，只需要更換相應(yīng)的零件，而不需要替換整個(gè)斜推組件；②在斜推桿旁邊設(shè)置T型桿，可以承擔(dān)斜推桿的大部分扭曲力，起保護(hù)斜推桿的作用，斜推桿不容易斷裂；③當(dāng)拆、裝斜推組件時(shí)，可以從動(dòng)模座板底部松開(kāi)導(dǎo)滑槽板上的螺釘，將導(dǎo)滑槽板從推桿固定板上取出，再將斜推組件從型芯中取出，不需要將整副模具拆開(kāi)；④這種斜推組件可以連接冷卻水，斜推桿是空心管，2個(gè)斜推桿各連接1個(gè)水管接頭，1個(gè)連接進(jìn)水管和出水管，形成1個(gè)單獨(dú)的冷卻水回路，能夠控制斜推塊的溫度。

圖6 斜推結(jié)構(gòu)

5 模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

因?yàn)樵谄?chē)左右兩側(cè)各有1個(gè)汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌，形狀正好相反，模具設(shè)計(jì)為1模2腔結(jié)構(gòu)，2個(gè)待成型塑件相向擺放，2個(gè)斜推結(jié)構(gòu)在模具的內(nèi)側(cè)，2個(gè)滑塊在模具的外側(cè)，如圖7所示，這種型腔排布的優(yōu)點(diǎn)是模具兩側(cè)受力均勻，模具零件不容易發(fā)生扭曲。

圖7 型腔排布

模具上有2個(gè)大滑塊和2個(gè)大斜推組件，質(zhì)量較大，為了降低這些組件的質(zhì)量對(duì)模具開(kāi)、合模運(yùn)動(dòng)的影響，注射生產(chǎn)時(shí)將模具側(cè)向擺放，由滑槽承擔(dān)滑塊的質(zhì)量，使組件的質(zhì)量對(duì)開(kāi)、合模運(yùn)動(dòng)的影響最小。模具有2個(gè)小滑塊，為了防止開(kāi)模時(shí)2個(gè)小滑塊從滑槽中掉出，注射生產(chǎn)時(shí)將有2個(gè)小滑塊的一端朝上，合理利用2個(gè)滑塊的質(zhì)量，開(kāi)模后在重力作用下，可以防止小滑塊從滑槽中掉出。因此注射生產(chǎn)時(shí)，將模具豎直擺放，2個(gè)小滑塊在模具的上方，如圖8所示，可以使斜推組件與大滑塊的側(cè)面承擔(dān)斜推塊、大滑塊的質(zhì)量，小滑塊不會(huì)從滑槽掉落。

圖8 模具裝夾方向

模具采用“工”字型模架，為了保護(hù)模具上的各個(gè)零件，在模架的定、動(dòng)模板安裝模腳，當(dāng)模架擺放在地面時(shí)，由模腳承擔(dān)模具的質(zhì)量；在注射生產(chǎn)時(shí)，為了阻止熱量從定模座板上流失，在定模座板的上表面安裝隔熱板（隔熱板的材料為樹(shù)脂材料），模具結(jié)構(gòu)如圖9所示。

圖9 模具結(jié)構(gòu)

注射完成后，動(dòng)模與定模在分型面處打開(kāi)，嵌套滑塊和成型塑件端面的滑塊（常規(guī)脫模動(dòng)作）同時(shí)開(kāi)始脫模，當(dāng)動(dòng)模運(yùn)動(dòng)到極限位置后，注塑機(jī)滑塊推動(dòng)所有推桿和斜推組件一起做推出運(yùn)動(dòng)，將成型塑件推出。然后注塑機(jī)滑塊帶動(dòng)斜推組件、推桿復(fù)位，當(dāng)推桿、斜推組件等完全復(fù)位后，動(dòng)模向定模方向運(yùn)動(dòng)，大滑塊T型斜壓板帶動(dòng)嵌套滑塊復(fù)位，斜導(dǎo)柱與楔緊位帶動(dòng)端面滑塊復(fù)位。當(dāng)嵌套滑塊與端面滑塊完全合模后，開(kāi)始下一次注射周期[6,7]。

6 結(jié)束語(yǔ)

為了防止在汽車(chē)玻璃窗導(dǎo)軌的外表面產(chǎn)生不良的注射缺陷，選擇熱流道系統(tǒng)2點(diǎn)進(jìn)澆，并將熱流道轉(zhuǎn)普通流道后，在待成型塑件的內(nèi)表面進(jìn)澆；結(jié)合塑件的形狀特點(diǎn)，設(shè)計(jì)了滑塊嵌套機(jī)構(gòu)，解決了塑件扣位上筋位脫模的問(wèn)題。模具經(jīng)實(shí)際生產(chǎn)證明：結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)合理，生產(chǎn)效率高，使用壽命長(zhǎng)，能保證正常生產(chǎn)。