汽車駕駛側下飾板注射模設計研究

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摘要：針對駕駛側下飾板形狀復雜、脫模困難等問題，模具結構設計了2個動模大滑塊、2個定模斜滑塊、8個動模斜推塊的側向抽芯機構，并采用熱流道轉普通流道和潛伏式澆口相結合的澆注系統及組合推出機構。模具經實際生產驗證：各機構布局緊湊、設計合理，成型的塑件能滿足汽車儀表板裝配要求。

關鍵詞：駕駛側下飾板；注射模；澆注系統；側向抽芯機構；斜滑塊

隨著汽車行業向輕量化發展，塑件在汽車內外裝飾中的占比越來越大，為滿足消費者對可直觀感知的汽車內外飾件的高品質要求，汽車內飾件也由單一的功能向多用途轉變，塑件結構特征變得更復雜，給注射成型帶來更大的難度。汽車駕駛側下飾板屬于儀表板總成系列，位于駕駛員的膝部位置，起到保護駕駛員膝部和遮蓋轉向管柱罩蓋搭接間隙等作用，現介紹成型右舵汽車駕駛側下飾板的注射模設計[1,2]。

1塑件結構分析

某右舵汽車駕駛側下飾板塑件如圖1所示，材料為改性聚丙烯PP-TD20，在PP中加20%滑石粉，能改善聚丙烯的耐沖擊和表面性能，降低成型塑件的收縮率，廣泛應用于汽車和電氣產品中，材料收縮率為0.95％。下飾板外形尺寸約為504.90mm×357.35mm×190.66mm，平均壁厚約為2.5mm，單件質量567g。塑件外形尺寸較大，背面有大量用于安裝鋁板的片狀卡塊、多處安裝卡扣和螺釘固定柱，塑料熔體在型腔中注射流程較長，型腔充填困難，澆注系統是設計難點之一。塑件尺寸精度要求高，內部結構復雜，四周有多處影響脫模的側向凸凹結構，其側向分型抽芯機構設計也是難點[3]。

2下飾板模具結構設計

2.1澆注系統設計。由于塑件造型獨特，內部結構復雜且塑件外觀面為皮紋面，不能在待成型塑件的外觀面設置澆口。根據下飾板的結構特點，通過CAE分析，采用熱流道+普通流道+潛伏式澆口的方式進澆，如圖2所示。熱流道澆注系統由一個主噴嘴、多塊熱流道板和2個圓錐頭針閥式熱噴嘴組成。模具分型面為復雜的空間曲面，分型面的曲面斜度大于30°，噴嘴兩側高度偏差≥5mm，為避免噴嘴受熱伸長超出分型面而碰撞動模零件的成型面，在噴嘴的下方動模鑲件設計1mm的熱脹平臺。2個針閥式噴嘴位置與主噴嘴的間距分別為154.51、77.65mm，噴嘴G1長為143.59mm，噴嘴G2長為206.59mm，外徑為ϕ35mm，閥針直徑為ϕ4.5mm。圖2澆注系統模具的動模部分加工U形截面流道，寬度W=20.3mm，高度H=5mm，錐度為15°。G1潛伏式澆口與分型面的夾角為50°，G2潛伏式澆口與分型面的夾角為55°，潛伏式澆口采用動模鑲件潛入分型面下方，再在鑲件上開設流道。2.2側向抽芯機構設計。結合成型塑件的結構特點，模具設計2個動模滑塊+斜導柱側向抽芯結構和2個定模滑塊+T形槽側向抽芯機構，塑件內部有8處倒扣，設計了8個動模斜推內抽芯機構，如圖3所示。2.2.1動模滑塊側向抽芯機構塑件左右兩側有5處倒扣，分別為S1~S5，從模具安全角度考慮，設計2個整體式連接的大滑塊+斜導柱抽芯結構，利用彈簧擋板限位。塑件左側面倒扣偏向于動模側，傾斜角度4°，設計下斜式斜滑塊，如圖4（a）所示，塑件最大倒扣距離S=15.78mm，滑塊需要沿側向抽芯方向運動的距離S1取15.78+（2~5）mm，根據三角原理，求出斜導柱傾斜角度α=10°，鎖緊塊鎖緊角度為12°。滑塊的寬度為339mm，高度為309mm，通過計算并修正設計2根ϕ30mm斜導柱。塑件右側有2個卡扣，抽芯距離為1.05mm，采用在滑塊上固定2個鑲件，滑塊側向抽芯距離取4mm，根據三角原理，求出斜導柱傾斜角度α取4°，鎖緊塊鎖緊角度為6°，同樣設計2根ϕ30mm斜導柱，如圖4（b）所示。滑塊導滑部分設計2個T形槽，T形塊裝在滑塊內部。由于待成型塑件左右兩側為大滑塊，在塑件R角處分型，為了使分型處夾線美觀，各滑塊需要做好定位設計，在每個滑塊頂部加工2個“冬菇頭”精準定位，定模板設計工藝螺釘鎖緊滑塊，方便滑塊與定模板組裝在一起拋光。滑塊背面、兩側面、底面、滑塊與型芯的配合面，加裝突出型面1mm的耐磨塊。（a）滑塊1結構（b）滑塊2結構圖4滑塊結構1.斜導柱固定塊2.滑塊13.限位塊4.斜導柱5.墊塊6.滑塊彈簧7.耐磨塊8.螺釘9.滑塊210.鑲件2.2.2定模斜滑塊側向抽芯機構針對塑件外側與水平方向成13°的深腔斜倒扣S6，倒扣距離為4.5mm，若設計為動模滑塊成型，僅滑出倒扣距離，成型塑件不易脫模，且滑塊與定模的段差（模具零件之間銜接不平滑造成成型的塑件表面有臺階）難以精確控制，如果設計定模斜滑塊結構成型，其與定模板之間的間隙可以非常小，熔料在分型面處容易光滑連接，成型塑件的外觀更美觀，如圖5（a）所示。導向塊斜面傾斜角α取13°，為保證定模斜滑塊運動順暢，減少加工、配模工作量，斜滑塊鎖緊面取15°，脫模行程為4.55mm。根據三角原理，當斜滑塊沿兩側導滑槽運動30mm，定模斜滑塊抽芯實際行程為6.75mm，大于脫模行程。開模時在拉鉤、彈簧的作用下，彈簧推動斜滑塊沿“7”字形導滑塊彈出，當限位塊頂到限位槽端面時，定模斜滑塊運動結束，定模斜滑塊跟動模在高度方向的相對位置不變。塑件外側S7倒扣位置遠離動模側，成型面積較小且倒扣脫模行程為0.53mm，與Z軸方向成9°夾角，設計小型定模斜滑塊，導向塊斜面的角度α取5°，當斜滑塊沿導滑槽運動25mm，定模滑塊實際抽芯行程為2.18mm，大于脫模行程，如圖5（b）所示。開模時在拉鉤、彈簧的作用力下，斜滑塊沿固定在滑塊上的導軌斜向滑動，靠斜滑塊上的等高螺釘限位，當斜滑塊運動結束時，彈簧頂住不回彈，斜滑塊回位時，依靠動模分型面直接壓回。2.2.3動模斜推內抽芯機構塑件內部的其他8處倒扣（L1~L8）采用動模斜推內抽芯機構成型。根據塑件倒扣大小，設計5個圓桿分體式斜推內抽芯機構（L1~L5）和3個整體式方形斜推內抽芯機構（L6~L8）。模具推出行程為110mm，如圖6所示，為避免斜推桿之間的干涉，斜推桿角度依次為10°、9°、7°、9°、9°、10°、6°、3°，各斜推桿抽芯距離分別為18.11、17.32、13.51、17.42、17.23、19.4、11.56、5.75mm，脫模所需抽芯距離分別為14.88、14.11、10.63、10.24、14.24、14.3、10.58、3.11mm，各斜推桿實際抽芯行程大于倒扣脫模行程。塑件中倒扣L1、L2、L5、L8分別向下傾斜21°、2.5°、6°、3°，斜推結構必須跟隨其向下傾斜的角度運動，否則會產生干涉。成型倒扣L1斜推推出角度應超過12°，為了保證斜推機構運行平穩，設計為平行導向桿斜推結構，斜推座延時角度為21°，斜推角度為10°。成型倒扣L2、L5設計為圓桿分體式斜推結構，圓斜推桿直徑為ϕ16mm，斜推座延時角度分別為2.5°、6°。成型倒扣L8由于倒扣頭部尺寸較小，設計為整體式方形斜推結構，斜推座延時角度為3°，各斜推桿兩側面設計成≥3°，保證斜推桿長期使用時不被拉傷。2.3冷卻系統設計。模具冷卻系統的設計應避免與其他零件產生干涉，冷卻系統如圖7所示，動、定模側均采用垂直式與隔片式冷卻水路相結合的形式，動、定模側分別設置了3組、8組循環水路。冷卻水路直徑為ϕ12mm，隔片式水井直徑為ϕ24mm，隔片式水井數量共26個，冷卻水路之間的距離在50~60mm。兩側動模滑塊和定模斜滑塊由于與熔體接觸面積較大，各設置了1組垂直式與傾斜式冷卻水路相結合的循環水路，冷卻水路直徑為ϕ12mm。模具動、定模和滑塊水路形成了網格交叉，隨型面形狀布置，塑件能獲得良好的冷卻效果[4]。2.4推出系統設計。由于成型塑件背面有較多筋位，需要的推出力較大，模具采用“液壓缸+推塊+斜推塊+推桿+推管”組合推出機構，如圖8所示。在塑件四周設計了8個單桿推塊和1個雙桿推塊，其中長度為245mm的大推塊，設計為雙桿推塊，各推塊四周設計3°的配合斜度，推塊桿直徑為ϕ20mm。在成型塑件的矩形深筋位設計5根截面尺寸為6mm×4mm方形推桿，在推出阻力較大的位置設計了13根圓推桿、1根推管。成型塑件內部倒扣處設置了8個動模斜推塊，推桿固定板通過固定于動模板上的2個ϕ50mm×130mm液壓缸實現推桿、推塊、斜推塊和推管的推出和復位，液壓缸通過設計在模具上的集油塊實現油路串聯布置，使油路設計平衡，保證了模具零件推出力的平衡。

3模具結構及工作過程

模具結構如圖9所示，采用1模1腔布局，最大外形尺寸1080mm×820mm×922mm，動、定模均采用整體式，動模板材料為1.2738，定模板材料為1.2738HH。所有分型面配合面配合斜度為5°，在動、定模板間設計了6副定位機構保證模具零件的精準定位，防止成型塑件錯位，出現反段差等外觀缺陷。模具工作過程如下。（1）合模過程。推板2由液壓缸10活塞桿帶動，斜推桿4在推板2帶動下復位，兩側動模滑塊9、22在斜導柱7、24和定模板鎖緊裝置的驅動下復位，定模斜滑塊51沿導滑槽壓合。（2）注射過程。模具合模后，熔體通過熱流道系統、動模板上的U形流道、潛伏式澆口注入型腔。（3）開模過程。定模斜滑塊51在拉鉤52、54和彈簧50的作用下，沿定模滑塊導滑槽滑出，動模大滑塊在斜導柱24、彈簧25和滑塊限位裝置的作用下完成側向抽芯，成型塑件留在動模型芯上，通過液壓缸10活塞桿帶動推板2、推桿33、推塊46、斜推桿4和推管一起推出110mm時，塑件和澆注系統凝料被完全推出，成型塑件由機械手取出后，再通過液壓缸10活塞桿帶動推板及復位桿復位，模具開始下一個注射成型周期[5，6]。

4結束語

（1）汽車駕駛側下飾板的外觀質量要求高，模具采用熱流道轉普通流道的形式靈活選擇待成型塑件的澆口位置，熔體通過潛伏式澆口從待成型塑件內部進入型腔，避免了澆口痕跡對成型塑件外觀質量的影響。（2）采用“液壓缸+推塊+斜推塊+推桿+推管”組合的推出機構，可以使成型塑件推出時受力均衡，減少塑件脫模時變形的風險。（3）針對塑件復雜的內部結構以及影響脫模的多處側向凹凸結構，設計了2個動模大滑塊、2個定模斜滑塊、8個動模斜推側向抽芯機構，以達到成型塑件外壁、內部倒扣特征依次自動脫模的目的。經調試生產，模具結構合理，運行平穩，成型的塑件質量良好，達到了客戶的要求，對類似塑件的模具設計具有參考作用。

參考文獻：

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作者:李慕譯 朱芬芳 巫海平 單位:江蘇聯合職業技術學院無錫交通分院