运动山地车灯罩注射模设计

韦绍华， 刘贵祥， 杨 娟

（1.柳州职业技术学院， 广西 柳州 545006； 2.柳州城市职业学院， 广西 柳州 545036；3.百色职业学院， 广西 百色 533000）

0 引 言

灯罩是汽车中结构比较复杂的塑件，主体壳为曲面构型，设置有多种功能结构的子特征，如螺钉孔、卡脚、卡扣、侧孔、插脚、螺钉过孔、倒扣等。此类塑件模具设计的难点如下[1-4]：①塑件形状复杂，布局摆放困难；②塑件分型设计复杂；③塑件结构子特征多，脱模困难，需要设置多个脱模机构；④模具成型零件整体加工困难，需要对其进行多次拆分，以降低加工难度；⑤型腔闭合定位困难，需要采取多种闭合定位措施；⑥冷却管道设置困难；⑦由于型腔结构复杂，需要采用多种排气措施；⑧型腔中熔体流动路径复杂，应尽可能缩短流道长度，防止充填堵塞。现结合某运动山地车灯罩塑件的模具给出设计参考案例。

1 运动山地车灯罩塑件

运动山地车灯罩左右各1个，按左右镜像对称设计，其中左灯罩结构如图1所示，外观要求不高，但结构强度要求高，所以材料选用改性塑料合金PP+30%GF，收缩率为1.004～1.005。塑件为半包围形状壳体结构，平均壁厚为2.6 mm，最大壁厚为3.5 mm，最小壁厚为2.2 mm。塑件的3个包围面均采用曲面造型，外围设置了一圈加强扣边。

图1 灯罩塑件

2 分型面设计

待成型塑件在模具中的布局摆放既要考虑脱模方便，又要降低模具成型零件的加工难度及模具结构的复杂程度，在此基础上设置分型面，才能获得最优化的模具结构[5-7]。综合塑件的结构特征，以塑件基体包围壳及大多数特征的脱模方向来确定主脱模方向，待成型塑件在模具中的摆放及分型面设置如图2所示，在此分型面设置下所需脱模机构数量最少，模具结构也得到最大简化。分型面PL为曲面型分型面，模具主要成型零件为型腔板镶件和型芯镶件。

图2 分型面设置

3 脱模机构件设计

塑件脱模需要设置5个滑块侧抽芯机构实施侧抽芯脱模，如图3所示，滑块S1实现卡扣II和线孔I成型和抽芯脱模，滑块S2实现线孔II成型和抽芯脱模；卡扣I为插穿孔，不需要实施侧抽芯；滑块S3实现插脚I所形成的倒扣成型和抽芯脱模；滑块S4实现卡扣IV、插脚II与边沿形成的倒扣成型和抽芯脱模；滑块S5实现插脚III下的倒扣成型和抽芯脱模。5个滑块都使用斜导柱进行驱动。

图3 脱模机构设计

为便于滑块加工，滑块S1、S3、S4采用镶件镶拼结构来成型塑件的上方，滑块S1上设置滑块镶件B1、B2、B3，滑块S3上设置滑块镶件B4，滑块S4上设置滑块镶件B5。同样，为便于型芯加工，型芯也须设置9个成型镶件镶拼组成，分别为成型镶件A1～A9。为增强成型零件的冷却，成型镶件A1、A7上分别开设冷却水道，模具冷却水道为φ10 mm，水井管道直径为φ14 mm，以保证加入隔水片后冷却水道路径上水流通过的横截面积大小一致。

镶件材料都使用P20HH，热处理硬度为33～37 HRC，P20HH适应于制造上下模板、滑块、斜推杆、斜顶固定座、镶件等零件。因该塑件为非外观件，对材料的抗腐蚀要求不高，且要求模具使用寿命为50万次，选用P20HH材料已足够满足要求。

4 型腔布局

左右灯罩为左右对称件，为保证塑件的成型质量一致性，2个塑件使用同模注射生产，型腔布局为1模2腔，如图4所示，型腔M1用于右灯罩的成型，型腔M2用于左灯罩的成型。型腔M1中的机构与型腔M2中的机构按镜像对称设置。

图4 型腔布局

5 浇注系统设置

浇注及排气设计如图5所示，为减小流道长度，保证熔体的浇注性能，浇注系统使用普通流道与热流道相结合的方式[8,9]。由于塑件较高，所需定模板厚度较厚，相应的主浇道若设置为普通主浇道，则其长度较长，增加了料流流动距离。因而，流道前端使用热喷嘴对注塑机喷嘴进行延伸，后端使用一级普通主流道与一级普通支流道。单个型腔使用2个扇形侧浇口（浇口G1、G2）进行浇注，以便于注射成型后流道凝料与塑件进行切割分离。考虑型腔结构的复杂性，在型腔整圈分型面的边缘采取排气加强措施，设置多个排气口排气，排气口宽度为6 mm，深度为0.02 mm，排出的高压空气经多条引气槽通道排出，引气槽深度为0.5 mm，宽度为10 mm。该模具采用开放式热喷嘴，须保证3 mm以上封胶边距，热喷嘴的底面与其所在分型面保持0.2～0.5 mm距离，用于释放热喷嘴的热膨胀。

图5 浇注及排气设计

6 模具结构设计

模具结构如图6所示，模具设计中需要从以下方面进行考虑：①镶件配合位置为了避免产生过深的电火花加工位，缩短加工时间，镶件配合位置倒R角，镶件倒C角以便于配合，镶件紧固时用螺钉从模具底部锁紧，因为模具体积较大且高度较高，镶件都是采用盲孔方式进行镶拼；②鉴于模具整体尺寸较大，动、定模板须在多处设置配合定位结构，如图6（a）所示，模板四角设置4个虎口，中央部位设置2个定位槽，周边设置定位斜壁、定位耐磨板等；③动、定模板加工时，加工基准参照同一单边进行设置和机床刀具对刀，以避免闭合时动、定模因偏差大而难以配模；④动模部分因有较多的镶件，动模板底部设置1块动模垫板，以方便装配；⑤塑件脱模使用推杆推出，推杆直径应选择φ10 mm以上，以保证推杆有足够的刚度。

图6 模具结构

7 工作原理

模具三维结构如图7所示，塑料熔体注射完毕后，动模在注塑机的驱动下向下运动，模具在分型面PL处打开，斜导柱驱动滑块完成侧抽芯动作。模具打开后，动模下行到一定位置后，注塑机顶杆顶住推板，随着动模的继续下行，塑件被推杆从动模板上推出而实现完全脱模，模具闭合过程与开模过程相反。

图7 模具三维结构

8 结束语

针对灯罩的生产需要，所设计的热流道两板模具使用热喷嘴+普通流道以尽可能缩短普通流道长度，保证型腔的充填性能。针对塑件侧抽芯脱模的需要，设计了多个小型斜导柱驱动型滑块，能有效降低模具加工难度和成型零件装配难度；且侧抽芯成型零件中设置有多个成型小镶件，也有利于滑块的低成本加工。模板上多处设置的定位虎口、定位斜壁等能有效保证型腔闭合的稳定性，保证塑件的成型质量。