1、汽车拉线模具设计梁凤（湖南科技职业学院，湖南 长沙 410118 ）摘要：通过对 POM 料的性能分析工艺成型分析，介绍了面盖注射成型模具设计要点及模具的工作过程。为保证塑件质量，综合处理好产品外观要求与水口位置及脱模方式之间的问题，简化模具结构，降低制造成本。经生产验证，该模具结构设计合理、可靠，对类似产品的注射模具设计有很好的参考价值。关键词：面盖；注射模具；侧抽芯机构Auto farrowed mould designLiangFengHunan institute of technology (410118), changsha,Abstract: through the analys
2、is of the performance of POM molding process, and introduces the cover injection molding design and the working process of the die. To ensure the quality of plastic parts, comprehensive treatment good product appearance requirements and shuikou position and stripping of problem, simplize die structu
3、re, reduce the production cost. The production, the mould structure, reasonable design, reliable in similar products of injection mold design a very good reference value.Keywords: cover, Injection mould; Side core-pulling mechanism凡是有侧抽芯机构的注射成型模具，其机构就有一定的难度，模具制造的成本相应也会提高。下面就汽车拉线 POM 料的性能分析、成型工艺分析和模具
4、结构设计进行详细讨论。1 塑件的结构及工艺分析1.1 塑件及结构分析该塑件为某汽车拉线，材料为 POM，黑色，一模两腔，采用 HTF120W1 型注射机生产。作为汽车拉线，该塑件外观要求很高。塑件的正面及侧面均为外观面，型状基本为不规则的异型件，塑件总体尺寸比较大，其最大轮廓为280mm55mm28mm，突起高为 10mm。塑件内外表面结构形状比较复杂，拼接面多，尤其内部加强筋排布多，在长度方向的两个侧面上分别有三个凸起，并且在一边的凸起上还有三个侧孔。面板正面上有一个较大的长方形窗口要与一块透明的咖啡色的视窗板配合，另有一些较小的长方形孔用于装按键和显示灯。由于影视盒面盖为外观展示件，所以要
5、求其外表面光滑美观、无脱模划伤、无磨伤、无熔接痕、缩痕、顶白、变形等任何外观缺陷，安装部位尺寸准确。这些要求给模具的设计、制造及装配带来了一定的难度。图 1 面盖三维图Fig 1 3D drawing of surface lid1.2 塑件的工艺分析塑件材料采用 POM。POM 收缩率大，为 1.5%3.5%，熔体黏度对剪切速率敏感，因此药提高熔体流动性不能依赖增加加工温度，要从提高注射速度和注射压力着手。制品壁厚为 1.55.0mm，壁厚应均匀，避免出现缺口、锐角，转角处应用圆弧过渡。 POM 吸水性小，一般为 0.2%-0.5%。在通常情况下，POM 不需干燥就能加工，但对潮湿原料必须进
6、行干燥。干燥温度 80以上，时间 2 小时以上。2 模具设计要点2.1 分型面的设计打开模具取出塑件或浇注系统凝料的面叫分型面，它的确定是否合理将直接影响整副模具设计的成功与否。分型面设计的原则 1：1）应选择在塑件的最大截面处；2）尽可能将塑件留在动模一侧；3）有利于保证塑件的尺寸精度；4）有利于保证塑件的外观质量；5）满足塑件的使用要求；6）尽量减小塑件在合模平面上的投影面积；7）长型芯应置于开模方向；8）有利于排气；9）应有利于简化模具结构；10）非平面分型面的选择应有利于型腔加工和脱模方便。在基本满足上述设计原则的前提下，此面盖模具的分型面主要考虑应选在塑件断面轮廓尺寸最大的地方，因此
7、该塑件的分型面有两种方案选择，一是塑件侧面和正面的交接处，但在产品正面会有分型线痕迹，影响外观质量且不方便维修。二是选择在塑件开口处的端面上，采用组合式型腔及型芯，塑件上三个凸起处的侧孔分别采用三个斜导柱侧向分型抽芯机构来同时实现，模具整体结构为单分型面的两板模。为保证塑件外观质量，选用第二种方案，具体如图2 所示：图 2 分型面Fig 2 Separate plane2.2 型腔数目及浇注系统的设计综合考虑塑件大小、塑件结构、设备生产能力、塑件尺寸精度及经济效益等因素，该模具采用一模两腔。浇注系统的作用是将塑料熔体顺利地引入并充满模腔，以获得外轮廓清晰，内在质量优良的塑料制品。其设计应保证充
8、模过程快而有序、压力损失小、热量散失小、排气条件好、浇注系统凝料易于脱离并不影响塑件的外观。浇注系统一般由主流道、分流道、浇口和冷料井几本分组成。而在设计浇注系统时首要考虑浇口的设计，既采用何种类型的浇口？从何处进浇？进浇点数目是多少且如何分布？根据塑件的高外观要求，浇口形式采用潜伏式浇口，即通过型芯内的顶杆表面处辅助流道从塑件内顶部进行潜伏进浇，脱模时通过顶杆顶断浇口，实现塑件自动脱落，但塑件取出后内部会有辅助流道凝料存留，须用钳子将其剪断 2。由于塑件比较长，所以采用两点浇口平衡进料并沿着塑件的长边布置，这样可缩短充模流程，减少压力损失，使填充过程快而有序，并能有效地降低翘曲变形。分流道设
9、计在分型面处，直径为 3mm，长度除冷料穴外为 70mm。根据塑件的大小和型腔的分布，主流道的中心线偏离模具中心线 30mm，这样可以缩小模具的尺寸，节省材料，降低成本。具体见图 3 所示：图 3 浇注系统Fig 3 Casting system2.3 模架的选用采用标准模架 CH25X45，模具厚度 290mm；主要模板尺寸为A=80mm，B=80mm。2.4 成型零件的设计型腔（前模仁）和型芯（后模仁）是分别用来成型塑件外、内表面的成型零件。由于面盖的形状比较复杂，若用整体式的型腔和型芯，制造较为困难且不利于更换和降低成本，因此采用组合的镶嵌式结构，即局部细小结构采用小镶件，嵌入在型腔和型
10、芯中，然后型腔和型芯再整体嵌入到定模板（前模板）和动模板（后模板）上。型腔材料采用进口 P20，硬度为 HRC3238；型芯材料采用国产 P20，硬度为 HRC3235。型芯结构如图 4 所示。图 4 型芯零件图Fig 4 Part drawing of core2.5 侧抽芯机构的设计塑件上两个孔比较深，为 6mm，考虑抽芯机构的复杂程度、模具成本及可行性，采用相对较为简单的斜导柱外侧抽芯机构，其中斜导柱安装在定模（前模）边，滑块安装在动模（后模）边，侧型芯抽拔距 S=6+23 ，斜导柱直径设为 40mm，倾斜角为 52，其有效工作长度为 60mm，契紧块（铲基）的锁紧角 =52 +3，侧滑
11、块（行位）采用弹簧螺钉来限位。为降低成本，简化模具结构，两个孔用两个相对独立的侧型芯滑块来成型，每个侧型芯单独加工后嵌入在相应的侧滑块中并用销钉定位。侧滑块与滑动导轨应保持合理的配合间隙，保证侧抽芯能顺利抽出。侧滑块采用优质合金材料，并进行必要的锻打和表面处理，硬度达到 HRC55 以上。图 6 抽芯机构Fig 6 core-pulling mechanism14 锁紧槽 15 外滑块 16 弹簧 17 推杆 18 限位螺杆 19 内滑块 20 液压缸活塞2.6 滑块结构设计滑块结果如图 3 所示，通过液压缸作用沿工字槽滑动，以保证滑块滑动顺畅。1 滑块设计要点:（1） 内外滑块应注意合理分割
12、，保证滑块有足够的温度和刚度，同时能顺利脱模。（2） 为了确保内，外滑块的相对滑动，在内外滑块上都应有一定斜度设计燕尾导轨，使内滑块沿导轨进行滑动。（3） 为了确保内滑块能自动滑动，应在外滑块上设计弹簧和推杆，使之能同步滑动。（4） 为了确保内滑块的滑出距离，内滑块上应设计限位螺杆。图 7 滑块导向机构Figure 7 slider steering mechanism1 滑块 2 工字块2.7 冷却水道的设计汽车拉线对外观有较高的要求，因此正常生产时模温尽可能均匀一致，以减少塑件变形。根据产品形状分布，动定模分别设置冷却水路，均采用循环冷却方式，但注意动模冷却水道要避开顶出机构。图 8 水路
13、简图Figure 8 waterway diagram3 成型零件的有关计算及校核3.1 凹模（前模）侧壁厚度计算及校核注塑模的凹模侧壁应有足够的厚度，厚度过薄会导致模具的刚度不足或强度不够，强度不够会使模具发生塑性变形甚至破裂，而刚度不足则会使模具产生过大的弹性变形，出现熔体破裂的现象。当凹模侧壁变形量大于制品的收缩量时，会造成制品脱模困难。本设计不采用传统的力学方法来计算凹模侧壁厚度，而选用简单快捷的经验公式 1：L = L 塑（1+k）（3/4）+ 得出为58.3mm4 模具结构及工作过程图 6 所示为该塑件注射模具结构图。此副模具为潜伏式浇口自动落料的两板模，整个模具结构比较简单。考虑
14、到型腔的分布和模具的总体尺寸，将主流道的中心位置相对模具的中心位置偏移了一定距离，节约了模具材料，同时也尽量使模具受力均匀。图 10 模具结构图Fig 10 Drawing of mould structure1-定位圈 2-流道衬套 3-定位销 4-前模镶件 5-密封圈 6-睹塞 7-斜导柱 8-铲基 9-定位销 10-行位 11-行位镶针 12-螺钉 13-弹簧 14-螺钉 15-拉料杆 16-顶杆 17-垃圾钉 18-螺钉 19-镶件 20-镶件 21-顶针 22-顶管 23-弹簧 24-螺钉 25-镶件 26-镶件 27-镶件 28-镶件 29-镶件 30-前模 31-后模 32-无头
15、螺钉 33-镶件 34-螺钉模具的工作过程：当模具开启时，开模力通过斜导柱作用于侧滑块，并驱动侧滑块在动模板上的导轨内做侧向移动，完成侧型芯的侧向抽芯动作。当模具开启到一定位置时，在拉料杆、潜伏式浇口料与型芯内辅助流道料的连接力和型芯包紧力的作用下，塑件与浇道料从定模边拉出并留在了动模一侧，此时塑件与浇道料还未分离。注射机推出机构推动模具顶出机构运动，模具前、后顶出板带动拉料杆及顶杆（顶针）同时向前运动，在辅助流道处切断浇口并将塑件和浇道料同时顶出，可实现塑件和浇道料的自动脱落。在模具闭合前，套有弹簧的复位杆带动顶出机构复位。至此，一个工作循环结束。5 结束语在满足制件使用要求的前提下，合理地考虑流道和型腔的分布，简化了模具结构，减小了模具的尺寸并降低了模具成本。经生产验证，该模具结构合理、紧凑，动作可靠，实用性强，具有很好的经济效益性。参 考 文 献1 冉新成塑料成型模具北京：化学工业出版社，2004622 卜建新塑料模具设计北京：中国轻工业出版社，200067
