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汽車門內(nèi)飾板模內(nèi)熱切機(jī)構(gòu)熱流道注塑模具設(shè)
  瀏覽次數(shù):10416  發(fā)布時(shí)間:2020年12月14日 08:57:53
[導(dǎo)讀] 汽車大型塑件生產(chǎn)中,塑件的脫模設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素,澆口的自動(dòng)切除是影響塑件生產(chǎn)效率的另一關(guān)鍵因素。在分析成型對(duì)象塑件結(jié)構(gòu)形狀及成型方案的基礎(chǔ)上,提出了一種斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)及澆口模內(nèi)自動(dòng)熱切除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。
 董嬪1,董瑞佳2,張曉妍1
(1.河南工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院機(jī)械工程學(xué)院,河南 南陽(yáng)473000;
2.唐山工業(yè)職業(yè)技術(shù)學(xué)院自動(dòng)化工程系,河北 唐山063299)

摘要:汽車大型塑件生產(chǎn)中,塑件的脫模設(shè)計(jì)是模具設(shè)計(jì)成敗的關(guān)鍵因素,澆口的自動(dòng)切除是影響塑件生產(chǎn)效率的另一關(guān)鍵因素。在分析成型對(duì)象塑件結(jié)構(gòu)形狀及成型方案的基礎(chǔ)上,提出了一種斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)及澆口模內(nèi)自動(dòng)熱切除機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)。所設(shè)計(jì)的模具為一模兩腔兩板式家族模具結(jié)構(gòu),模具采用2個(gè)斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)、2個(gè)斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)、14個(gè)滑動(dòng)座圓桿斜頂機(jī)構(gòu)、36根頂針和4個(gè)推管實(shí)施脫模;采用2個(gè)模內(nèi)熱切機(jī)構(gòu)來(lái)對(duì)冷澆口進(jìn)行模內(nèi)自動(dòng)熱切除。生產(chǎn)實(shí)踐證明,該模具設(shè)計(jì)巧妙,結(jié)構(gòu)新穎,成型的塑件獲得了良好的注塑效果,大幅提升了模具生產(chǎn)效率,極具設(shè)計(jì)參考價(jià)值。
關(guān)鍵詞:內(nèi)飾板;斜頂機(jī)構(gòu);澆口熱切機(jī)構(gòu);模具設(shè)計(jì);熱流道

汽車門板上的支撐性內(nèi)飾件一般為大型塑件,且都是左右成組設(shè)計(jì),即外形尺寸和形狀基本相同,但局部區(qū)域的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)特征不相同,因?yàn)樽笥议T的功能安裝件要求不一樣。該類塑件的注塑成型模具生產(chǎn)一般采用家族模布局方式進(jìn)行模具設(shè)計(jì)與制造,當(dāng)流道較長(zhǎng)的時(shí)候,一般采用單點(diǎn)或者多點(diǎn)熱流道嘴對(duì)注塑機(jī)的噴嘴進(jìn)行延伸后,再通過(guò)冷流道及冷澆口進(jìn)行澆注,以保證熔融料流在模腔內(nèi)的充填流動(dòng)充足性。冷澆口的切除一般采用人工剪除的方式,這是一個(gè)嚴(yán)重降低生產(chǎn)效率和增加制造成本的技術(shù)缺陷。本文擬針對(duì)某內(nèi)飾板的注塑生產(chǎn)提供一種熱流道兩板式家族模模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)案例,該模具內(nèi)設(shè)置有一種特殊的斜頂機(jī)構(gòu)及模內(nèi)冷澆口自動(dòng)熱切除機(jī)構(gòu),生產(chǎn)效率高,具有極大的設(shè)計(jì)實(shí)踐參考價(jià)值。

1左、右內(nèi)飾板塑件結(jié)構(gòu)
圖1a為某新款汽車左、右前門上的開(kāi)門拉鉤的支撐內(nèi)飾板的形狀圖。塑件材料采用PP(寧波大川DCPM1017),該塑料添加20%的玻璃纖維。塑件分為左、右兩件,在車門內(nèi)壁上安裝,分別用于左右車門開(kāi)門拉鉤座的安裝支撐。兩塑件的正面形狀基本相似,但內(nèi)表面上分布特征稍有不同。左、右塑件內(nèi)表面上所分布的脫模困難特征如圖1b所示。在左飾板內(nèi)壁上,分布有H1~H8共8個(gè)倒扣特征,且倒扣的形式不盡相同,外壁上,前端位置有1個(gè)圓柱型側(cè)孔H0特征,H0特征向內(nèi)壁延伸后,形成倒扣特征H1;Z1、Z2為內(nèi)壁上的兩個(gè)螺絲柱。同樣,右飾板的內(nèi)壁上分布有K1~K8共8個(gè)倒扣特征,其外壁的前端有一個(gè)K0孔,該孔向內(nèi)延伸后形成倒扣特征K1。Z3、Z4為內(nèi)壁上的兩個(gè)螺絲柱。左右兩塑件的澆注分別在G1、G2兩個(gè)位置開(kāi)設(shè)扇形側(cè)澆口進(jìn)行澆注。

圖 1 左、右內(nèi)飾板塑件及結(jié)構(gòu)特征分布

2脫模結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
2.1機(jī)構(gòu)布置

圖 2 脫模機(jī)構(gòu)布置
 
左、右內(nèi)飾板在模具中的布局如圖2所示,針對(duì)塑件內(nèi)、外壁難脫模的結(jié)構(gòu)特征分別設(shè)置脫模機(jī)構(gòu)實(shí)施脫模。針對(duì)左飾板塑件,其外壁的側(cè)孔H0特征采用斜導(dǎo)柱滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)M1實(shí)施側(cè)抽芯脫模,H1~H8特征采用X1~X8共8個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)進(jìn)行頂出式側(cè)抽芯脫模。針對(duì)右飾板,K0孔特征采用滑塊側(cè)抽芯機(jī)構(gòu)M2實(shí)施側(cè)抽芯脫模,K1~K8特征采用Y1~Y8共8個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)來(lái)實(shí)施頂出式側(cè)抽芯脫模。兩個(gè)塑件的斜頂機(jī)構(gòu)中,斜頂X4、斜頂Y4機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)相似,其結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)如圖2b所示,采用一種斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu);斜頂X1~X3、斜頂X5~X8、斜頂Y1~Y3、斜頂Y5~Y8機(jī)構(gòu)相似,都采用動(dòng)座圓桿斜頂機(jī)構(gòu),只是斜頂桿的頂出方向不同。

2.2斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)

圖 3 斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)
斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu)X4、Y4的作用是針對(duì)塑件內(nèi)壁倒扣需要大角度、長(zhǎng)距離側(cè)抽芯時(shí)設(shè)計(jì)的,如圖3所示,機(jī)構(gòu)斜頂桿6的底端安裝于支撐塊11上,支撐塊11兩側(cè)通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)銷14安裝有兩個(gè)導(dǎo)向塊12、13,導(dǎo)向塊12、13可在斜頂座10所開(kāi)設(shè)的滑動(dòng)槽內(nèi)沿Kh向滑動(dòng),同時(shí),斜頂桿6和支撐塊11組合在一起后可繞轉(zhuǎn)動(dòng)銷14按T1方向轉(zhuǎn)動(dòng)。支撐塊11內(nèi)開(kāi)設(shè)有一個(gè)斜向?qū)е?,該斜向?qū)е着c斜導(dǎo)向柱8滑動(dòng)配合。斜導(dǎo)向柱8上端通過(guò)導(dǎo)向耐磨板7固定在模具的動(dòng)模板下端面上,下端通過(guò)固定座16和壓板17用4個(gè)無(wú)頭螺絲緊固固定在模具底板上。機(jī)構(gòu)的工作原理為:當(dāng)注塑機(jī)按Km反向打開(kāi)時(shí),注塑機(jī)頂出板推動(dòng)斜頂座10按Km方向頂出,支撐塊11在斜導(dǎo)向柱8的驅(qū)動(dòng)下,沿著Kh方向在斜頂座10的槽內(nèi)滑動(dòng),導(dǎo)向塊12、13與支撐塊11之間可以相互轉(zhuǎn)動(dòng)(T1方向),斜頂桿6被支撐塊11推動(dòng)按S向頂出,從而實(shí)現(xiàn)其水平分向S1向的側(cè)抽芯脫模。

2.3滑動(dòng)座圓桿斜頂機(jī)構(gòu)
滑動(dòng)座圓桿斜頂機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)如圖4所示。機(jī)構(gòu)的底座安裝于模具頂出板上,其上通過(guò)23、24、25、22、21安裝第二斜頂桿20,左活動(dòng)滑塊24、右活動(dòng)塊25在斜頂座26的滑動(dòng)槽為斜向槽,用于增大斜頂桿20的斜向頂出角度,同樣,第二斜頂桿20和導(dǎo)滑塊22通過(guò)螺釘21鎖緊組合在一起后,與滑塊23、24之間可以繞轉(zhuǎn)動(dòng)銷23的中心做T2向的旋轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)。兩個(gè)斜頂機(jī)構(gòu)中,斜頂頭1、斜頂頭18采用獨(dú)立滑塊頭形式,便于加工和安裝。
圖 4 滑動(dòng)座圓桿斜頂機(jī)構(gòu)

2.4斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)
滑塊機(jī)構(gòu)M1、M2的結(jié)構(gòu)及安裝形式相同,M1的結(jié)構(gòu)組成如圖5所示,機(jī)構(gòu)斜導(dǎo)柱27驅(qū)動(dòng)滑塊體32按S4方向抽芯抽出,實(shí)現(xiàn)側(cè)孔型芯34與塑件的分離。
圖 5 滑塊機(jī)構(gòu)

2. 5 模內(nèi)澆口熱切除機(jī)構(gòu)
為實(shí)現(xiàn)流道廢料與塑件的自動(dòng)分離,模具中設(shè)置模內(nèi)澆口熱切除機(jī)構(gòu)M3、M4,兩個(gè)機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式相同,以M3機(jī)構(gòu)為例,該機(jī)構(gòu)在模具內(nèi)的安裝如圖6a所示,其結(jié)構(gòu)件組成如圖6b所示。機(jī)構(gòu)主要功能件切刀機(jī)構(gòu)安裝在模腔型芯鑲件上澆口位置處,機(jī)構(gòu)控制則安裝在動(dòng)模板38內(nèi)。機(jī)構(gòu)的工作原理為:模具閉合注塑完畢,待模腔內(nèi)的塑件冷卻到一定程度,模具打開(kāi)時(shí),注塑機(jī)外部的高壓油經(jīng)進(jìn)油管口39、高壓油管40而進(jìn)入油道板41內(nèi),經(jīng)油道板41的管道分流控制后,進(jìn)入微型油缸42內(nèi),微型油缸42驅(qū)動(dòng)推桿43頂出,推動(dòng)切刀座47及其上的切刀50克服刀座彈簧48的阻力將澆口51切開(kāi),實(shí)現(xiàn)流道52與塑件的分離。切除完畢,高壓油經(jīng)出口油管44排出,切刀座47及推桿43被刀座彈簧48推回復(fù)位,等待下一次切除動(dòng)作。

3模具結(jié)構(gòu)及實(shí)際生產(chǎn)驗(yàn)證
3.1模具3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
模具3D結(jié)構(gòu)如圖7所示,模具采用兩板式熱流道結(jié)構(gòu),通過(guò)一個(gè)共用的熱流道嘴對(duì)兩個(gè)模腔進(jìn)行熔融塑料輸送。模腔的成型件采用型腔鑲件78、型芯鑲件76組成,鑒于該兩成型件尺寸較大,難以控制其精度的需要,該兩鑲件安裝時(shí)采用錐度塊58靠單邊進(jìn)行鎖緊安裝,以保證模具閉合時(shí)兩者的閉合位置精度。塑件采用頂出板上安裝斜頂機(jī)構(gòu)、頂針、推管等機(jī)構(gòu)頂出件進(jìn)行頂出,因?yàn)轫敵霭迳习惭b有16個(gè)斜頂機(jī)構(gòu),36根頂針,4個(gè)推管,頂出元件較多,頂出板67、板68的頂出復(fù)位位置必須準(zhǔn)確可靠,板67、板68的邊角上安裝有行程開(kāi)關(guān)73,以準(zhǔn)確控制此兩板的復(fù)位。

3.2模具加工實(shí)物驗(yàn)證
模具零部件經(jīng)加工完成裝配后,組裝后的定模如圖8a所示,動(dòng)模如圖8b所示。成型件加工完成時(shí),定模模腔內(nèi)壁的表面粗糙度須拋光至Ra=0.4μm,動(dòng)模型芯面的經(jīng)數(shù)控銑削加工后表面粗糙度Ra=0.8μm。

3.3試模塑件實(shí)物驗(yàn)證
模具經(jīng)裝配、調(diào)試后裝于注塑機(jī)上進(jìn)行試模,試模第三次時(shí),左產(chǎn)品上角存在充填不足問(wèn)題。經(jīng)模流分析驗(yàn)證后,此處充填壓力不足,改善方式有增強(qiáng)排氣及擴(kuò)大澆口兩種辦法,模腔內(nèi)注塑PP料時(shí),排氣需要增強(qiáng),故在型腔鑲件78上,模腔分型面上等距開(kāi)設(shè)了6條散射狀排氣槽,其深度為0.02mm,寬度為6mm,對(duì)應(yīng)的引氣槽深度0.5mm,并在上端大孔中心位置增設(shè)了排氣孔。經(jīng)后續(xù)多次試模后,充填不足問(wèn)題得到解決,塑料成型質(zhì)量良好,如圖9所示。
圖 9 塑件實(shí)物

4 結(jié)論
1) 針對(duì)脫模困難的問(wèn)題,分別設(shè)計(jì)了一種斜導(dǎo)柱增強(qiáng)復(fù)合斜頂機(jī)構(gòu),機(jī)構(gòu)針對(duì)塑件內(nèi)壁倒扣需要大角度、長(zhǎng)距離側(cè)抽芯而設(shè)計(jì),解決普通單斜頂桿大角度、長(zhǎng)側(cè)抽芯距離頂出時(shí)強(qiáng)度和剛度不足,容易折彎、卡死的問(wèn)題。2) 針對(duì)澆口自動(dòng)化剪切問(wèn)題,設(shè)計(jì)了一種模內(nèi)澆口熱切除機(jī)構(gòu)。機(jī)構(gòu)通過(guò)從外部引入高壓,推動(dòng)微型油缸驅(qū)動(dòng)切刀完成澆口在模具上的自 
動(dòng)切除,極大地提高了模具的生產(chǎn)效率,節(jié)省了塑件的單件生產(chǎn)成本。

生產(chǎn)實(shí)踐證明: 基于該模具結(jié)構(gòu)的創(chuàng)新設(shè)計(jì),為塑件的成型降低了潛在的技術(shù)風(fēng)險(xiǎn),獲得了良好的注塑效果,能為同類塑件的注塑模設(shè)計(jì)提供良好的參考價(jià)值。

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