差动组合抽芯的汽车后视镜支架注塑模设计

孙肖霞，唐友亮，张 俊

(宿迁学院机电工程学院，江苏 宿迁 223800)

0 前言

汽车后视镜是汽车驾驶人获得间接视野和主动安全的重要装置之一，在满足相关标准的基础上，尽量使驾驶人获得更好的视野并兼顾造型的美观。外后视镜支架是将后视镜安装固定在汽车车身两侧并控制镜片抖动的一种连接机构，通常为注塑件。为了满足汽车产品的功能及外观要求，支架结构日趋复杂，特别是制品上包含有较多的斜向侧凹位的特征，这使得人们对模具结构有了更高的要求。针对此类结构所需要的模具设计，比较典型的有：吴晋等[1]设计了三次变向驱动斜抽芯机构实现了中央斜孔的脱模；林桂霞[2]设计了动模斜向分型与抽芯机构，需要双分型面顺序分型脱模；刘勇[3]针对小空间内滑块斜向抽芯的问题，设计了双滑块机构，利用拉钩使大滑块带动小滑块实现脱模。上述文献主要解决了单向斜抽芯的问题，对同一位置需要双向斜抽芯的问题却少有研究。

本文以某公司开发的某型汽车后视镜支架为研究对象，详细分析了塑件结构及其成型工艺，基于UG NX平台设计了一副差动组合抽芯的外后视镜支架注塑模具，解决了其成型及脱模难的问题。

1 塑件结构及工艺分析

塑件结构如图1所示，其外形尺寸为235.5 mm×223.0 mm×132.2 mm，体积为157.06 cm3，平均壁厚为2.36 mm，最大壁厚为5.65 mm，要求外形美观、强度和刚度好，不允许有飞边、流痕、缩痕及明显的熔接痕。制件选用材质为丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯共聚物(ABS)，收缩率为0.5 %，密度为1.05 g/cm3，其成型性能及熔体流动性能较好，具有较高的强度、硬度、尺寸稳定性和冲击韧性。

(a)A—A视图 (b)B—B视图 (c)俯视图 (d)轴测图图1 塑件结构Fig.1 Plastic part structure

塑件的工艺特点如下：(1)造型不规则、壁厚不均匀，加强筋和螺丝柱等特征较多，料流易在流动方向上紊乱，需合理选用浇口位置及设计浇注系统。(2)如图1(a)所示，分型面选在塑件外形最大轮廓处，有6组特征无法直接脱模，影响了模具的整体结构及机构设计。上述6组特征命名为T1～T6，各特征基本情况分别为：T1处的斜侧凹结构，需要在定模侧沿S1方向斜抽芯，其与分型面的夹角为18 °；T2处的3个斜侧孔抽芯方向S2与S1相反；T3处的上凸边需要侧滑块沿S3方向抽芯，其与分型面的夹角为15 °；由于T2和T3在同一成型方位，故需要设计差动组合抽芯实现2个不同方向的斜抽芯；如图1(b)所示，由于K处的塑件边沿上凸，需要T4处的侧滑块沿方向S4斜抽芯，其与分型面的夹角为15 °；T5和T6处的侧凹深度分别为12.3 mm和11.1 mm，抽芯方向均与分型面平行，拟设计2组斜顶抽芯机构实现脱模。(3)考虑到支架结构的复杂性，模具型芯宜采用镶拼结构，以尽可能的降低模具制造难度，保证模具工作的稳定性及较好的修配互换性。

2 模具结构设计

由于该塑件属于批量生产，且左右后视镜结构基本对称，故本模具采用1模2件，一次注射生成左、右后视镜支架各1件。

2.1 浇注系统设计

图2 浇口匹配性Fig.2 Gate matching

图3 充填分析结果Fig.3 Filling analysis

浇注系统设计是否合理对塑件品质的影响极大，本例设计要点如下：(1)应尽可能不影响塑件的外观，即外表面不留浇口痕迹。(2)应使塑料熔体迅速填充型腔，减少热量与压力的损失[4-6]。将塑件模型导出STL文件，导入到Moldflow中进行浇口匹配分析，结果如图2所示，宜将浇口开设在匹配性好的蓝色区域。综合考虑上述要点，设计了如图3所示的浇注系统，主要组成有：(1)采用潜伏式浇口，进料口直径为2 mm，开设在推杆上端，倾斜角度为45 °；(2)主流道小端直径为3 mm，锥度为2 °；(3)分流道截面为梯形，其内接圆直径为8 mm。充填分析结果显示，熔体在型腔内充填均衡。困气位置主要集中在镜框附近，可以利用镶件间隙排气。熔接线长度较短，后期可提高模具温度以减轻熔接痕。

2.2 主要成型零件设计

成型零件的设计综合考虑了塑件几何结构和使用要求、浇口和分型面位置及脱模方式等因素[7]。

(1)定模。为节省材料并便于加工，采用整体嵌入式结构。型腔镶块尺寸为560.0 mm×305.0 mm×157.2 mm，与动模板采用H7/m6的过渡配合，并用7个M14的螺钉固定在定模板上；

(2)动模。动模采用镶拼式结构，设置了1个尺寸为560.0 mm×305.0 mm×83.3 mm的型芯镶块，并分割出16个型芯镶件以解决成型件难加工的问题，其中包括13个圆形镶件和3个异形镶件，每个圆形镶件均设计了止转结构。

2.3 抽芯机构设计

塑件有与注塑机开合模方向不同的斜孔和侧凹特征，不能直接推出脱模，因此，本文根据塑件的结构特点设计了相应的抽芯机构。

(1)T1的定模斜抽芯

T1处有壁厚为1.5～2 mm、纵横交错的加强筋，3个含直径为6 mm孔的圆台，其脱模方向与分型面夹角为18 (°)。针对该组侧凹特征，设计了如图4所示的定模斜抽芯机构。该机构的主要构成零件有滑块1、压板2和导向块3。滑块1与导向块3采用T形槽连接，导向块3用4个M8螺钉固定在定模座板上，斜面角度与开模方向的夹角为22 °，导滑长度为140 mm。每条压板2用3个M8的螺钉固定在定模镶块上。工作原理为：分型时，定模座板带动导向块3向上移动，滑块1向上移动的同时相对导向块3斜向下滑动，2个方向的运动合成了沿压板2的斜向上运动，因此，滑块1可顺利地从塑件T1处的侧凹中退出。

1—滑块 2—压板 3—导向块图4 定模斜抽芯机构Fig.4 Cavity angled core-pulling mechanism

(2)T2和T3的差动组合抽芯

1—从动滑块 2—斜型芯 3—主动滑块 4—斜导柱 5—楔紧块 6—小拉杆 7—弹簧 8—压板 9—限位螺钉(a)主视图 (b)俯视图图5 差动组合抽芯机构Fig.5 Differential combined core-pulling mechanism

如图1(a)所示，T2处3个斜侧孔的抽芯方向S2与T3处上凸边的抽芯方向S3不一致，需要差动组合抽芯，本文设计的组合抽芯机构如图5所示。该机构主要构成零件有从动滑块1、斜型芯2、主动滑块3、斜导柱4、楔紧块5、小拉杆6、弹簧7、压板8和限位螺钉9。斜型芯2嵌套在从动滑块1内，并通过T形槽与主动滑块3连接。从动滑块1和主动滑块3的结合面处设计了4个定位虎口，并安放了4个TL 12×6×40 mm的预压缩弹簧7。小拉杆6一端固定在从动滑块1上，另一端在主动滑块3内，其定距长度为20 mm。主动滑块3的一部分底面加工成斜面，与分型面夹角为15 °，可以在与之相配合的动模板斜面上滑动，由限位螺钉9限位，限位距离为45 mm。斜导柱4的直径为30 mm，倾斜角度为18 (°)。楔紧块5用螺钉固定在定模板上，楔紧角度为20 (°)。工作原理为：分型时，斜导柱4带动主动滑块3沿S3方向滑动，在弹簧7的弹力作用下，从动滑块1与主动滑块3在接合面处分开，斜型芯2沿S3方向移动的同时相对主动滑块3向下滑动，2个方向的运动合成了沿S2方向的斜向下运动，实现了T2处斜侧孔的抽芯。随后，从动滑块1在小拉杆6的带动下沿S3方向脱离塑件。

(3)T4的斜抽芯

考虑到图1(b)中K处边沿的凸起结构，设计了如图6所示的斜抽芯机构。主要由侧滑块1、斜导柱2、楔紧块3和压板4零件组成。侧滑块1的部分底面设计为斜面，与分型面的夹角为15 °，由螺钉限定斜向滑动距离为35 mm。斜导柱2的直径为25 mm，倾斜角度为18 (°)。楔紧块3用螺钉固定在定模板上，楔紧角度为20 (°)。分型时，斜导柱2带动侧滑块1沿压板4形成的导滑槽在动模板的斜面上滑动，实现T4处的斜抽芯。

1—侧滑块 2—斜导柱 3—楔紧块 4—压板图6 斜抽芯机构Fig.6 Angled core-pulling mechanism

(4)T5和T6的斜顶抽芯

考虑到T5和T6处的侧凹抽芯方向均与分型面平行，且有内抽芯空间，本文设计了2组斜顶抽芯机构实现脱模。主要组成零件有斜顶、斜顶底座和圆销，斜顶底座用螺钉固定在推板上，斜顶用圆销连接在底座上，圆销在底座的滑槽内滑动，各设计参数如表1所示。

表1 设计参数Tab.1 Design parameter

2.4 其他机构设计

分型后塑件留在动模并包紧在型芯上，本文对每个塑件均匀布置了11根直径为8 mm的圆推杆、6根直径为6 mm的圆推杆和3根直径为5 mm的圆推杆。对浇注系统流道设置了3根直径为8 mm的Z形拉料杆和1根直径为8 mm的圆推杆。

在定模侧和动模侧分别设置了1条和2条立体循环式冷却水路，直径均为10 mm。

3 模具的工作过程

1—动模座板 2—推板 3—推杆固定板 4—推杆 5—动模板 6、11—导套 7—型芯镶块 8—侧滑块 9、36—斜导柱 10—型腔镶块 12—导柱 13—定模板 14—型芯镶件 15—定位圈 16—浇口套 17—定模座板 18、22—弹簧 19—小拉杆 20—拉料杆 21—复位杆 23—推板导柱 24—支撑柱 25—推板导套 26—垫块 27—斜顶底座 28—斜顶 29—拉钩开闭器 30—斜滑块 31—导向块 32—从动滑块 33—侧型芯 34—主动滑块 35—楔紧块 37—滑块压板(a)A—A视图 (b)B—B视图 (c)俯视图 (d)轴测图图7 模具装配图Fig.7 Mold assembly drawing

图8 后视镜支架实例图Fig.8 Picture of rearview mirror brackets

根据上述设计，如图7所示，绘制了汽车后视镜支架的注塑模装配图，模具总体尺寸为800 mm×650 mm×591 mm。模具工作过程为：(1)模具闭合，注射完毕，开模时，在弹簧18的弹力作用下，定模座板17与定模板13分型，斜滑块30斜向滑动实现T1的定模抽芯；(2)继续开模，小拉杆19拉住定模板13，主分型面分型，各斜导柱驱动各侧滑块向模具外侧运动，实现T2～T4的动模斜抽芯；(3)分型结束，注塑机顶杆推动推出机构运动将塑件顶出；(4)在弹簧22的作用下，推出机构复位；(5)合模，进行下一个注塑循环。该塑件已在某汽车模具有限公司批量生产，如图8所示。实践证明，模具结构紧凑、工作过程稳定，制件各项指标均达到了客户要求。

4 结论

(1)选择了合适的浇口位置，实现了制件的均衡充型；

(2)根据不同的脱模要求，设计了多组动、定模斜抽芯机构，其中，差动组合抽芯机构实现了同一位置的双向斜抽芯；

(3)根据易于加工要求，设计了多镶件的镶拼式型芯组件。

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