搜索汽車前大燈燈殼注塑模如何設(shè)計？
2017-04-29 by:CAE仿真在線 來源:互聯(lián)網(wǎng)
汽車車燈主要是用做照明,可以說是汽車的眼睛,車燈是對所有汽車照明系統(tǒng)的統(tǒng)稱。汽車車燈外觀要求高,幾個重要零件都是透明件,電鍍件等,可以說汽車外觀要求最高的零件就是車燈,因而對模具設(shè)計與制造要求極高。
一般汽車的主要燈飾件就是前后大燈。車燈不同的車系有不同的配置,同一車系依據(jù)高低配置也不盡相同。組成汽車前后燈的主要零件有:左右透鏡.左右裝飾框.左右燈殼.左右反射鏡等。汽車車燈的外觀要求極為嚴(yán)格,本文選取某名牌汽車前大燈模具進(jìn)行介紹。本文詳細(xì)介紹汽車車燈注塑模具的設(shè)計經(jīng)驗和要點,以某品牌汽車的一款汽車的前大燈作為案例來分析。
汽車前大燈組裝效果如圖1所示:
圖1 汽車前大燈組裝效果圖
車燈的組成:
圖4所示為汽車車燈的主要零件,組成汽車前后燈的主要零件有:左右透鏡.左右裝飾框.左右燈殼.左右反射鏡等。汽車車燈的外觀要求極為嚴(yán)格,本文選取某名牌汽車前大燈模具進(jìn)行介紹。
前大燈采用H7作為遠(yuǎn)近光光源,通過一個電機和擋片進(jìn)行遠(yuǎn)近光切換;位置燈采用8顆LED,并帶有單獨的位置燈配光鏡;轉(zhuǎn)向燈采用PY21W作為光源,無單獨配光鏡,透鏡上可以做適當(dāng)?shù)幕y。裝飾框局部做磨砂效果,磨砂區(qū)域如圖6所示,其余部分高亮。
圖6 汽車前大燈磨砂位置
通過圖5與圖6所示:外觀可觀察到本大燈的零件有:透鏡.裝飾框.裝飾眉片.燈殼等,還有部分零件在大燈內(nèi)部不可見。下面以此款車燈為例,介紹汽車前大燈燈殼塑件的模具設(shè)計經(jīng)驗與要點。
本文以汽車前大燈燈殼零件為例,詳細(xì)介紹汽車燈殼注塑模具的設(shè)計要點與技術(shù)總結(jié)。汽車燈殼零件如圖7所示:
圖7 汽車前大燈燈殼零件圖
1. 塑件外觀要求與結(jié)構(gòu)分析
圖7所示為某品牌汽車前大燈燈殼零件圖,材料為PP+TD20,其中PP為燈殼外罩的基體,TD20是材料中加入20%的滑石粉,主要是提高燈殼外罩的剛性。非外觀件,屬內(nèi)部功能件。塑件尺寸為:475.3*355.6*291.4mm。塑件特點如下:
1)非外觀件,塑件外觀面不允許有斑點,收縮凹陷.熔接痕.飛邊等缺陷(外觀縮痕要求不是很高);
2)塑件為內(nèi)部功能件,燈頭孔.后蓋孔等裝配要求高;
3)塑件外形復(fù)雜,塑件外側(cè)面有6處倒扣,燈殼除了燈頭孔非左右鏡像外,其余特征都是左右鏡像;
4)塑件外側(cè)面共有6處倒扣,需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu);
5)根據(jù)塑件特征,燈殼塑件有粘定模風(fēng)險,塑件設(shè)計需預(yù)防粘定模。
2. 模具結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)汽車燈殼的結(jié)構(gòu)特點與外觀要求,模具優(yōu)先采用熱流道注塑模結(jié)構(gòu)。經(jīng)模流分析結(jié)果與技術(shù)討論,最終采用2點開放式熱流道直接進(jìn)膠。本模具S1,S2,S3,S4,S5,S6由于在塑件外側(cè),倒扣面積大,因此優(yōu)先采用動?！靶睂?dǎo)柱+滑塊”的抽芯結(jié)構(gòu)。本模具最大外形尺寸為:1200*950*820(mm),總重量約8噸,屬于大型注塑模具。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖8、圖9、圖10。
圖8 汽車燈殼注塑模具結(jié)構(gòu)圖1
圖9 汽車燈殼注塑模具結(jié)構(gòu)圖2
圖10汽車燈殼注塑模具結(jié)構(gòu)圖3
1.面板;2.熱流道板;3.導(dǎo)柱;4.A板;5.承壓板;6.導(dǎo)套;7.動模鑲件;8.司筒;9.B板;10.頂針板導(dǎo)柱;11.方鐵;12.頂針板導(dǎo)套;13.底板;14.鎖模塊;15.復(fù)位塊;16.復(fù)位桿;17.支撐柱;18.復(fù)位彈簧19.彈弓膠;20.垃圾釘;21.限位柱;22.推桿面板;23.推桿底板;24.動模鑲件;25.滑塊;26.彈簧;27.斜導(dǎo)柱;28.耐磨塊;29.耐磨塊;30.動模鑲針;31.定模鑲件;32.定模鑲件;33.二級熱嘴;34.動模鑲件;35.承壓板;36.斜導(dǎo)柱固定塊;37.斜導(dǎo)柱;38.耐磨塊;39.限位塊;40.滑塊;41.滑塊固定座;42.耐磨塊;43.頂針;44.司筒;45.司筒針;46.司筒針壓塊;47.斜導(dǎo)柱固定塊;48.耐磨塊;49.斜導(dǎo)柱;50.滑塊;51.限位塊;52.耐磨塊;53.動模鑲件;54.動模鑲件;55.斜導(dǎo)柱固定塊;56.耐磨塊;57.斜導(dǎo)柱;58.滑塊;59.限位塊;60.耐磨塊;
2.1成型零件設(shè)計
由于模具為大型模具,分型面復(fù)雜,故成型零件和模板采用一體式結(jié)構(gòu),即模具的定模A板就是定模成型零件,模具的動模B板就是動模成型零件。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點是結(jié)構(gòu)緊湊,強度剛性好,模具體積小,避免了開框、配框和制造斜楔等繁瑣的工序。
本模具因為塑件材料為PP+TD20,非外觀件,故定、動模鋼材采用P20,718均可。由于推件均在動模側(cè),故模具打開后塑件必須留在動模側(cè)。本模具由于塑件外觀形狀復(fù)雜,開模后塑件有可能粘在定模,因此在設(shè)計燈殼注塑模具時要預(yù)防塑件粘定?，F(xiàn)象的發(fā)生,具體措施是在塑件與定模包緊力大的區(qū)域?qū)?yīng)面動模側(cè)設(shè)計加強筋或設(shè)計倒扣紋,如果這樣還會粘定模的話,還可以在推桿上加工倒扣拉住塑件留在動模側(cè)。
設(shè)計本模具時要注意燈頭孔鑲件的設(shè)計,燈頭孔左右是平移關(guān)系,而不是鏡像關(guān)系,這是燈殼注塑模具容易犯錯的地方之一,要注意燈頭孔的尺寸精度,燈頭孔的拔模斜度必須做到0.5°以內(nèi),否則會影響燈座與燈頭孔的裝配。燈殼塑件加強筋多,BOSS柱也較多,注塑模具的定、動模鑲件很多,鑲針與推管也多。定、動模鑲件應(yīng)采用冬菇頭定位,做斜度。螺絲盡量從正面旋入,有膠位區(qū)域采用堵銅處理。其它方面,成型零件設(shè)計時要注意插穿角度,在汽車模具設(shè)計中,為了提高模具壽命與避免塑件飛邊所有插穿位置設(shè)計7°以上角度。
本模具定動模對插部分的插穿角度至少保證在7度以上,為了保證定動模的精準(zhǔn)定位,本模具AB板采用四面圍邊互鎖定位。由于插穿處需要精確定位,在FIT模時,定動模需要緊配,為了模具美觀與配模,在定模設(shè)計了5度耐磨塊,從而避免鉗工師傅因使用打磨機將模具打磨得很難看的現(xiàn)象發(fā)生。
本模具設(shè)計時還做到了以下幾點:
1. 分型面順滑無尖角,無薄鋼,無線或點封膠;構(gòu)建了面封膠,在分模時使用延伸,掃掠,網(wǎng)格等做面方法,分型根據(jù)塑件的形狀構(gòu)建面,車燈模具分型面要求極高,不允許構(gòu)建的面起皺。構(gòu)建的分型面能有效保證CNC加工精度,不需EDM清角,分型面也不容易跑毛邊。車燈模具分型面光刀時需高速機,機床主軸轉(zhuǎn)速保證每分鐘至少20000轉(zhuǎn)以上。
2. 鑲件與動模的配合部分,止口根部設(shè)計了合適的工藝倒R角或避空位,簡化了加工工序和減少加工工時,提高加工效率。
3. 所有非成型轉(zhuǎn)角設(shè)計R角,防止應(yīng)力開裂,工藝R角不小于R5,根據(jù)模具大小,盡可能設(shè)計比較大的工藝R角;模具上銳利的棱邊容易造成操作人員意外受傷,模具上非參與成型或配合的棱邊都要設(shè)計倒C角或R角,根據(jù)模具大小盡可能設(shè)計比較大的倒角。
4. 分型面的避空:模具分型面寬度為40MM,分型面以外的區(qū)域定動模都要避空1MM,以有效減少加工工時。分型面的避空不僅指外圍分型面,也包括大面積的分型面。特別說明:模具分型面的寬度包括排氣槽在內(nèi)。在大面積的避空處要設(shè)計承壓塊,以保證模具受力均勻,避免模具長期生產(chǎn)跑披鋒,在砰穿孔區(qū)域設(shè)計避空的同時,還要在定?；蛘邉幽ＴO(shè)計排氣孔,方便定動模合模時壓縮的空氣排出。
5. 分型面根據(jù)塑件形狀構(gòu)建,必要時對塑件進(jìn)行優(yōu)化處理。對于中大型模具,承壓板槽盡量開通,方便CNC加工。設(shè)計分型面時盡量以簡化模具加工,平整順滑為原則,做出的分型面無薄鋼,無尖角,插穿角度合理。
6. 分型面圓滑平整,UG分模時禁止出現(xiàn)很多碎面小面(CNC加工時易彈刀,加工精度降低),盡量用延伸面,網(wǎng)格面,掃掠面構(gòu)建分型面,或者先延伸10-20mm封膠面,再做拉伸面與過渡面,封膠面根據(jù)注塑機噸位與模具的大小設(shè)計。
7. 分型面或者插穿孔所有插穿角度設(shè)計在7度以上,提高模具使用壽命。
8. 對于汽車中大型模具,鑲件設(shè)計盡量優(yōu)先從分型面裝拆的方式,塑件膠位面可采取堵銅處理,鑲件需兩側(cè)設(shè)計5度斜度,方便配模與裝拆鑲件。
2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計
塑件通過模流分析,澆注系統(tǒng)采用2點開放式熱流道直接進(jìn)膠。在設(shè)計模具時,在熱嘴區(qū)域以及熱嘴正對著的動模區(qū)域,要設(shè)計冷卻水來加強對熱嘴區(qū)域的冷卻,避免熱嘴出現(xiàn)流延,拉絲, 澆口殘留過高的現(xiàn)象發(fā)生。本模具為開放式熱流道進(jìn)膠,在設(shè)計熱流道時要注意以下幾點:
1. 熱流道固定板涉及走線區(qū)域需要設(shè)計工藝R角,避免劃傷電線。走線區(qū)域為了便于CNC加工,盡量走直線,少拐彎。
2. 設(shè)計熱流道時需要仔細(xì)檢查熱流道插座的位置是否符合客戶要求。
3. 模具的主射嘴必須低于面板至少2MM,以防翻模時碰壞熱嘴。
4.液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)連接在非操作側(cè),不可超出碼模板,如果超出碼模板就需要設(shè)計保護(hù)板,或者將液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)沉入模板內(nèi)側(cè),起到保護(hù)熱流道元件,避免液壓系統(tǒng)與電氣元件被撞壞的現(xiàn)象發(fā)生。
本模具澆注系統(tǒng)采用熱流道直接進(jìn)膠,進(jìn)膠點直接設(shè)計在塑件表面,這樣的設(shè)計料流速度快,注塑周期短,成型質(zhì)量好。因為燈殼為非外觀件,表面的進(jìn)膠痕跡不會影響外觀。本模具的熱流道澆注系統(tǒng)見圖11,它由接線盒、一級熱射嘴、二級熱射嘴和熱流道板組成。
圖11汽車燈殼注塑模具熱流道設(shè)計
2.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計
每個塑件均有6個倒扣,模具分別由S1,S2,S3,S4,S5,S6六個側(cè)向抽芯機構(gòu)完成側(cè)向抽芯。均采用了“動模滑塊+斜導(dǎo)柱+定位夾”的抽芯機構(gòu),由滑塊25、斜導(dǎo)柱27、斜導(dǎo)柱固定塊36、定位夾26、限位塊39和耐磨塊28組成,見圖12。這種結(jié)構(gòu)加工簡單,抽芯動作安全穩(wěn)定可靠。
設(shè)計滑塊時優(yōu)先采用機械驅(qū)動結(jié)構(gòu),因為機械驅(qū)動最穩(wěn)定可靠,且節(jié)省成本?；瑝K的設(shè)計原則是:
1.優(yōu)先左右側(cè),次選天地側(cè),天側(cè)設(shè)計滑塊需要設(shè)計彈簧或定位夾定位。地側(cè)滑塊不設(shè)計彈簧,因為滑塊憑著自身重量開模時會下掉,可以設(shè)計定位夾代替彈簧。
2.優(yōu)先常規(guī)滑塊,次選斜滑塊。因為斜滑塊加工難度大,成本高,結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,常規(guī)滑塊更安全可靠。塑件排位時應(yīng)盡量避免滑塊和斜頂產(chǎn)生復(fù)合抽芯角度(即相互發(fā)生干涉),減小模具加工的難度,見圖7。圖7所示的滑塊需朝上和朝右兩個方向抽芯,加工困難。更改排位后,滑塊只需朝上抽芯,加工簡單。
3.滑塊的設(shè)計需遵循動模優(yōu)先原則,能動?；瑝K不定?；瑝K,能常規(guī)滑塊不斜滑塊,能斜滑塊不隧道滑塊?；瑝K的設(shè)計需確保滑塊風(fēng)險最小,塑件不能粘滑塊。加工力求方便簡單,模具結(jié)構(gòu)簡單化為原則。
圖12滑塊設(shè)計要點
圖13汽車燈殼滑塊側(cè)向抽芯機構(gòu)
2.4 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計
汽車前大燈燈殼尺寸精度高,模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計要保證冷卻均勻和快速冷卻。要做到這一點,冷卻水道距離型腔面必須大致相等,以達(dá)到模具型腔各處溫度大致均衡。因為燈殼外形落差大,所以本模具的溫度控制系統(tǒng)采用了“垂直式水管+隔片式水井”的組合形式,見圖14與圖15所示。本模具冷卻充分,水路設(shè)計均勻合理,因此大大提升了塑件的生產(chǎn)效率,成功將注塑周期控制在40S左右。
圖14(a)定模冷卻系統(tǒng)
圖15(b)動模冷卻系統(tǒng)
本模具定動模溫度控制系統(tǒng)為:定模設(shè)計了4循環(huán)水路,動模設(shè)計了5組循環(huán)水路。本模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計時還要注意以下幾點:
1)冷卻水方向要與料流方向一致。冷卻面積至少是塑件面積的60%。(不包含塑件以外的區(qū)域)。
2)定、動模冷卻水道優(yōu)先設(shè)計成十字網(wǎng)格形式,冷卻回路形成互相交叉形成水路交織網(wǎng),均勻冷卻塑件。
3)在不能設(shè)計成十字交叉式水路時,定.動模水路在互相有縫隙處交互布置。
4)每一組冷卻水盡量只設(shè)計四條循環(huán)水路,避免水路距離長影響塑件冷卻效果。
5)冷卻水路要設(shè)計成可與另一組水路進(jìn)行外部水管連接的方式,方便后續(xù)塑件因變形、收縮等現(xiàn)象的調(diào)整。通過水路調(diào)整解決塑件缺陷,在汽車內(nèi)外飾塑件模具上應(yīng)用廣泛。
6)各冷卻水道間隔距離控制在水道的3.5~5倍直徑(一般50~60mm左右),水管距型腔表面的距離一般在15~25mm之間,具體根據(jù)模具大小決定。
7)冷卻水道與推桿、斜推桿、鑲件之間的距離要保證在8~10mm以上,因為模具大且水道長,容易鉆偏。
8)在汽車模具設(shè)計中,熱嘴盡量要單獨設(shè)計一組冷卻水路,不能與其它水路串聯(lián),以利于熱嘴區(qū)域的熱量散失。
2.5 導(dǎo)向定位系統(tǒng)設(shè)計
本模具在4個角上各設(shè)計了1支D60*445圓導(dǎo)柱。(導(dǎo)柱最長做到10倍直徑)導(dǎo)柱安裝在定模側(cè),由于塑件開模后留在動模側(cè),這樣就不會影響塑件取出,同時避免塑件粘上導(dǎo)柱上的油污。
導(dǎo)柱在翻模時還可作為支撐腳用,方便FIT模,如圖16所示。圓形導(dǎo)柱的長度必須保證合模時,在斜導(dǎo)柱插入滑塊之前20mm就插入導(dǎo)套,否則在模具的制造和生產(chǎn)中會帶來很大的麻煩,嚴(yán)重時會損壞模具。模具導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計必須注意三級定位的設(shè)計,特別是要求高的汽車塑件。模具導(dǎo)向定位設(shè)計不合理會造成模具運動不順暢,模具易損壞,定動模錯位,塑件出現(xiàn)段差等問題,是注塑模具至關(guān)重要的系統(tǒng)。
圖16汽車燈殼注塑模具導(dǎo)向定位系統(tǒng)
一級定位是指模具導(dǎo)柱的定位,是模具的初級定位,通過定動模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相互配合來完成定動模的定位。定位精度取決于模胚孔的加工精度與導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸精度,模胚孔加工不準(zhǔn)會造成導(dǎo)柱插燒。導(dǎo)柱同時也是承受模胚重量的主要零件,設(shè)計時要考慮其強度與長度,太長太弱的導(dǎo)柱也會造成模具定位不準(zhǔn)與導(dǎo)柱插燒等問題。根據(jù)經(jīng)驗,導(dǎo)柱最長做到其直徑的10倍。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的作用可歸納為3點:
1.對活動的零件進(jìn)行準(zhǔn)確的導(dǎo)向與定位。
2.支撐模具重量。
3.保護(hù)模具成型零件。
一般導(dǎo)柱的直徑大小按LKM標(biāo)準(zhǔn)來選擇,非標(biāo)模具導(dǎo)柱的直徑大小可以參考LKM標(biāo)準(zhǔn),位置可以按圖17所示標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,模具的導(dǎo)柱直徑最大一般只能做到80mm。導(dǎo)柱的長度要保證能夠高出模具最高面30mm,有滑塊的模具保證在斜導(dǎo)柱插入滑塊之前20mm進(jìn)入導(dǎo)套,如圖18。在注塑生產(chǎn)過程中經(jīng)常要對導(dǎo)柱導(dǎo)套做保養(yǎng)潤滑,避免導(dǎo)柱導(dǎo)套摩擦。模具碼模不緊與機臺前后板的不平行也是造成導(dǎo)柱定位不準(zhǔn)與插燒的原因。綜上所述,模具的一級定位至關(guān)重要。
二級定位是指模具止口以及四面圍邊式的定動?；ユi定位,二級定位主要是模胚的定位。定位精度要高于導(dǎo)柱導(dǎo)套的定位。止口上耐磨塊槽盡量要配合加工,保證定動模的配合精度。耐磨塊材料采用熱處理材料CR12,在耐磨塊摩擦面要有油槽潤滑,耐磨塊可以有效保護(hù)模具上的薄弱插穿面,對精密模具與汽車模具來說二級定位非常重要。模具插穿面容易造成磨損與塑件易出現(xiàn)飛邊問題。現(xiàn)實生產(chǎn)中很多塑件外觀面的拖傷也是與二級定位沒有設(shè)計有關(guān)系,這一點需要特別引起重視。
三級定位是指模仁上設(shè)計止口定位,主要保護(hù)模具插穿面的精確定位。模仁上止口的定位是定動模仁上的精準(zhǔn)定位,是有效保護(hù)模仁上插穿面的機構(gòu),同時也承受注塑的側(cè)向壓力。設(shè)計時不能向同一方向設(shè)計,需互鎖,避免模具向一側(cè)傾斜打滑,如圖19。止口定位一般設(shè)計為角度插穿,角度要比模仁上最小插穿角度與外觀面紋面角度小0.5-1度,才能保證在開合模過程中有效保護(hù)模仁插穿面與防止紋面拉花拉傷。止口在加工與合配模具時插穿要比模仁上緊,需要設(shè)置合理的加工公差,盡量采用機床加工精度保證其配合精準(zhǔn),避免人工配合。這一點對汽車模具與精密模具尤為重要,止口高度設(shè)計需比模仁最高面高5-10mm,可有效保護(hù)模仁面。
汽車注塑模具的三級定位一級比一級準(zhǔn)確,三級定位對于汽車模具與精密模具影響重大。是保證塑件質(zhì)量與模具導(dǎo)向定位的關(guān)鍵,對于其它模具也同樣適用。如果塑件沒有任何插穿面與外觀紋面時可以省掉部分定位設(shè)計,其余都要設(shè)計三級定位,并且要保證精度。
圖17導(dǎo)柱位置設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)
受力不平衡,有側(cè)滑趨勢
圖19止口設(shè)計要點
2.6 脫模系統(tǒng)設(shè)計
本模具為“推桿+推管+彈簧+拉復(fù)位”結(jié)構(gòu),模具在定動模開模后,依靠推件推出塑件,推件固定板由注塑機通過油缸推動,在4支復(fù)位桿的作用下復(fù)位。頂針設(shè)計盡量大,盡量少設(shè)計不同規(guī)格的頂針,避免頻繁更換鉆嘴。本模具脫模系統(tǒng)設(shè)計需要注意以下幾點:
1. 所有異形面推桿必須設(shè)計止轉(zhuǎn),避免發(fā)生錯誤裝配,頂針表面嗮網(wǎng)格,避免頂出時推桿打滑。
2. 回針孔設(shè)計單邊有避空(中小型模具避空0.5,大型模具避空1.0),回針端部設(shè)計工藝螺絲孔。為了方便加工、合模,回針直徑大于等于20MM時,回針對面要設(shè)計墊塊。注塑機設(shè)備頂出孔不能與垃圾釘、支撐柱干涉。
本注塑模具脫模機構(gòu)采用“推桿+推管”結(jié)構(gòu)形式,模具在定、動模開模與側(cè)向機構(gòu)抽芯后,依靠模具推出系統(tǒng)推出塑件,推件固定板由注塑機通過KO孔機械推動和在4支復(fù)位桿的作用下復(fù)位。汽車注塑模具在設(shè)計脫模系統(tǒng)時要注意以下幾點:
1. 大型模具(長寬方向超過1400mm×700mm)需設(shè)計6支復(fù)位桿與6支推桿板導(dǎo)柱,定模A板上與復(fù)位桿接觸的位置要設(shè)計一個直徑比復(fù)位桿大5mm的耐壓塊,耐壓塊一般選用45#(或S50C)表面氮化處理。推桿板導(dǎo)柱要布置在推出力大的推出元件附近(如油缸、復(fù)位桿等)。
2. 所有汽車注塑模具需要設(shè)計限位柱,限位柱要優(yōu)先布置在KO孔上方或附近。
本模具部分滑塊底下有推桿,為防止合模時推桿和A板反復(fù)撞擊導(dǎo)致A板和推桿相撞,模具設(shè)計了一個推件板先復(fù)位機構(gòu):在4根復(fù)位桿固定端的下方各設(shè)計一根￠20×20的彈簧,復(fù)位桿固定板的大頭孔比復(fù)位桿固定端深3mm,開模后由于彈簧的作用,復(fù)位桿會往前比推件多推出3mm,這樣就可以保證合模時復(fù)位桿和定模A板提前3mm接觸,將推件固定板和推件提前推回復(fù)位,達(dá)到推出零件先復(fù)位的目的。
塑件后蓋孔與左右轉(zhuǎn)向燈頭孔由于塑件裝配時要加密封圈,密封效果要求很高,因此此區(qū)域不要設(shè)計推桿,以免影響密封性。
圖20 汽車燈殼注塑模具頂出復(fù)位系統(tǒng)
2.7 模胚結(jié)構(gòu)件設(shè)計
本模具采用4支D60*445導(dǎo)柱導(dǎo)向與支撐,模具整體強度好。在注塑過程中,由于受注塑壓力的影響,模板的強度將會受一定程度的影響。因此,除了模胚強度足夠外,還需要設(shè)計一些輔助結(jié)構(gòu)件,用來加強模具的強度與壽命。設(shè)計時注意以下幾點:
1. 為了FIT模與加工方便,本模具在頂針底板與碼模板之間設(shè)計6個工藝螺絲,工藝螺絲規(guī)格要比頂針板螺絲大一規(guī)格,在工藝螺絲旁刻上“工藝螺絲”字樣,因為工藝螺絲在模具生產(chǎn)時是要拆除的,這樣設(shè)計的目的是便于鉗工辨認(rèn),防止出錯。限位柱盡量布置在KO孔上方或附近,在斜頂與直頂?shù)撞炕蚋浇嗖贾美?間距150mm左右。
2. 模具分型面上承壓塊沉如模內(nèi),承壓塊和精定位不能開油槽,承壓快槽?？蜻吘壷辽俦ＷC15mm以上距離。
3. 限位柱的設(shè)計:機械頂出的模具設(shè)計在頂棍孔上方;油缸頂出的模具設(shè)計在油缸附近。
4. 支撐柱的設(shè)計:支撐柱與方鐵之間距離應(yīng)保持在25-30mm,支撐柱與支撐柱之間距離在80-120mm。支撐柱總面積為頂針板面積的25%-30%。1.在進(jìn)膠區(qū)域與塑件投影面積區(qū)域多設(shè)計支撐柱,而且支撐柱設(shè)計盡量大。因為這些區(qū)域注塑壓力集中,分型面很容易出現(xiàn)飛邊,因此多設(shè)計支撐柱可減少分型面與流道飛邊的產(chǎn)生。2.在模具掏空位置,強度較弱的位置布置撐頭,如滑塊底部,內(nèi)抽芯底部等。
5. 回針的底部必須設(shè)計垃圾釘(垃圾釘設(shè)計在底板上);如果頂出系統(tǒng)由兩張板組成,回針附近必須設(shè)計緊固螺絲,避免頂針板變形。
3. 模具工作過程
熔體通過注塑機噴嘴,經(jīng)熱嘴33進(jìn)入模具型腔,熔體充滿型腔后,經(jīng)保壓、冷卻和固化,至足夠剛性后,注塑機拉動模具的動模固定板13,模具從分型面PLⅠ處開模。開模500mm后,塑件所有滑塊在斜導(dǎo)柱的驅(qū)動下與塑件脫離。注塑機油缸推動推件固定板22,推件固定板推動推桿16,接著油缸繼續(xù)作用,頂出75mm后,塑件與動模分離,塑件經(jīng)過機械手取件后,注塑機油缸拉動推件及其固定板復(fù)位,接著注塑機推動動模合模,模具開始下一次注射成型。
4. 模具強度與分型面管位設(shè)計
本模具分型面管位設(shè)計在定動模上,采用四角止口與四面圍邊的設(shè)計形式,這樣定位既可靠模具強度亦好,模具布局緊湊合理。在汽車模具設(shè)計中,定動模插穿處角度盡量設(shè)計到7度以上,實在不行也要設(shè)計在5度以上。因為插穿角度大,模具壽命會大大提高,模具插穿處披鋒的現(xiàn)象也會大大降低。對于插穿角度在3度以下的位置,1度精定位與0度精定位很難保證定動模精準(zhǔn)地定位,所以插穿角度應(yīng)盡量取大,對于大中型模具一般建議設(shè)計在7度以上,從而保證模具的使用壽命。
根據(jù)塑件的尺寸大小與結(jié)構(gòu)來設(shè)計模具時,首先必須保證模具的強度和剛性,這一點對大型汽車注塑模具尤其重要。合理的模具設(shè)計理念應(yīng)該是:模具強度既合理又不浪費,就地取材,模具強度與成本兼顧,選取最優(yōu)的設(shè)計方案與加工工藝。對于模具強度太強顯得亂費,太弱則影響模具使用壽命。本模具分型面管位設(shè)計在定動模,定動模四面圍邊四周做5°斜度,四周做耐磨塊,此種四面圍邊的設(shè)計方法在汽車門板與擋泥板等模具上應(yīng)用廣泛。
圖16所示A.B兩尺寸的計算方法是:首先從塑件最大邊緣加40mm封膠位(在汽車模具設(shè)計中,小型模具(5050以內(nèi))30mm封膠,中型模具(5050-1010)40mm封膠,大型模具(1010以上)50mm封膠。),再加50-70mm避空位(在汽車模具設(shè)計中,只有封膠位配合,其余全部避空,減少FIT模工作量。避空位也是保證模具強度的區(qū)域。),然后再加上模胚處分型面承壓板的尺寸就是A.B的尺寸,這樣就設(shè)計出既符合客戶模具強度要求又節(jié)省成本的模具。C處尺寸不同塑件數(shù)值會不一樣,最少D處尺寸定模要保證塑件最高膠位面有80mm以上距離,動模由于承受注塑壓力大,需相應(yīng)加厚,E處最低設(shè)計100mm以上。用來保證模具強度。
5. 模具排氣系統(tǒng)設(shè)計
汽車注塑模具一般較大,排氣系統(tǒng)的設(shè)計相當(dāng)重要。如果排氣結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理,會嚴(yán)重影響塑件的質(zhì)量,出現(xiàn)包括填充不滿、困氣、脫模不順等注塑缺陷,嚴(yán)重時產(chǎn)品分型面處還會出現(xiàn)燒焦痕跡。汽車前大燈燈殼屬于內(nèi)部功能件,合理設(shè)計排氣至為重要。本模具排氣開設(shè)在分型面上,根據(jù)塑件特征,排氣槽開設(shè)在動模上。這種排氣槽加工方便快捷,可以直接CNC加工出來。在設(shè)計模具排氣系統(tǒng)時要注意以下幾點:
1)排氣要優(yōu)先開設(shè)在料流末端與塑件轉(zhuǎn)角位置。
2)靠近鑲件或壁厚最薄處,因為這里最容易形成熔接痕。
3)最好開設(shè)在分型面上,因為分型面上產(chǎn)生溢料最容易清除。
本模具排氣設(shè)計在動模側(cè)的分型面上,如圖22所示。
圖22 汽車燈殼注塑模具排氣系統(tǒng)設(shè)計
6. 結(jié)果與討論
汽車燈殼塑件很容易出現(xiàn)粘定模的現(xiàn)象,解決車燈燈殼塑件粘定模的前期設(shè)計預(yù)防一般是:
1. 模具設(shè)計前檢查塑件抱緊力大的區(qū)域的脫模斜度是否大于3度以上,盡量設(shè)計在5度以上,避免粘定模與塑件拖傷。
2. 在塑件容易粘模與包緊力大的內(nèi)側(cè)面設(shè)計倒扣紋,倒扣紋深度在0.5~1mm,倒扣紋設(shè)計在靠近塑件的圓角處。
3. 塑件定模包緊力大處其相對應(yīng)的塑件內(nèi)側(cè)面設(shè)計加強筋,或者在推桿上設(shè)計倒扣勾。
本模具設(shè)計中塑件抱緊力大的區(qū)域由于出模斜度在5度以上,且在動模側(cè)設(shè)計了0.5mm深的倒扣紋,因此模具頂出脫模順利,各機構(gòu)運動順暢,模具安全穩(wěn)定可靠,模具沒有粘定模的現(xiàn)象,成功解決了燈殼類塑件粘定模的問題。該車型模具試產(chǎn)后,裝車效果良好,尺寸穩(wěn)定。改款車燈車展中得到了客戶的認(rèn)可與好評,為客戶創(chuàng)造了一定的經(jīng)濟效益。
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