汽车前大灯装饰件注射模设计

摘要：某汽车前大灯（右）装饰件如图1所示，结构复杂、高低落差大，外形为曲面结构，且外观要求较高、表面镀铝，属于高光电镀件，不允许有黑点、波纹及飞边等缺陷。塑件最大外形尺寸为633mm×216mm×70mm，平均壁厚为2mm，材质为PC+ABS，具有超强的工程材料属性

某汽车前大灯（右）装饰件如图1所示，结构复杂、高低落差大，外形为曲面结构，且外观要求较高、表面镀铝，属于高光电镀件，不允许有黑点、波纹及飞边等缺陷。塑件最大外形尺寸为633mm×216mm×70mm，平均壁厚为2mm，材质为PC+ABS，具有超强的工程材料属性，耐高温、阻燃、抗冲击、抗拉伸、抗弯曲强度好。塑件有2个不规则的大孔，S1处有1个φ3.5mm的圆孔；S2处共有5个φ4mm的孔和1个6mm×4mm的长孔；S3处扣位成凸台状，并有1个φ4mm的孔，扣位上方还有翻边，因此S3扣位要采用侧抽芯机构脱模；S4处有2个相似的插扣，插扣上分别有5mm×15mm的长孔，插扣与开模方向Z轴成倒扣，需采用内侧抽芯机构脱模。

汽车前大灯装饰件模具如图2所示，最大外形尺寸为1150mm×1000mm×1050mm，质量为6.5×103kg。模具采用龙记模架，定模镶件材质为德国1.2343ESR，粗加工后进行淬火处理，硬度达到47~50HRC。定模型芯精加工后，表面抛光要求达到镜面效果。动模有2个大型内侧抽芯滑块，为了合理布局和减少加工难度，采用组合方式使模具结构紧凑，拆装方便，便于维修及保养，整副模具共有4个侧向抽芯机构，模具侧边还配有2个集水器，方便连接冷却水路。

2.1浇注系统设计

热流道使材料在注射时保持良好的热稳定性，能始终保持塑料熔融状态，一方面可以保证成型塑件质量的稳定；另一方面可以降低注射压力，减少飞边的产生。

模具浇注系统设计为开放式热流道作为主流道，如图3（a）所示，分流道为普通流道，直径为φ10mm，呈U形，附于分型面的斜面上，浇口类型为扇形，前端尺寸为14mm×1.5mm，为了降低注射压力和缩短注射时间，同侧边采用2个浇口，间距为30mm，并在分流道端头开设10mm长的冷料穴，如图3（b）所示。浇口位置对注射成型起关键作用，采用Moldflow模流分析软件进行分析，如图4所示，最佳浇口位置为A处，其次为B处。因为A处为外观面，不能设有浇口，设置B处为浇口位置。注射成型分析如图5所示，注射压力不到35MPa，填充时间为3.672s，注射过程材料流动性好，以较低的注射压力填充成型，保证塑件的成型质量和生产稳定性。

2.2定位系统设计

模具属于大型注射模，采用4套定位系统，定位精度高，分别为：①在模架的4个角上镶嵌φ60mm的导柱，导柱固定于定模板，并高出定模最高面80mm，如图6（a）所示，以保证动、定模安全合模，同时在动模板相应位置安装配套的导套；②为了提高模具的定位精度，在模具4个角设计管位，定模为凹型，并在斜面设置耐磨块，方便钳工对模具研配，动模为凸型，管位起锁模与定位作用；③在模具分型面上设置4个精准定位块，以进一步精准定位；④在动模板的P、H、K处设置与定模形成互锁，如图6（b）所示，以增强模具的定位精度。最后在分型面的型腔与型芯边缘上均匀设计承压板和耐磨板，使模具制造、装配以及合模时压力分布更均匀，延长模具使用寿命。

2.3侧抽芯机构设计

侧抽芯机构与待成型塑件在模具中布局如图7（a）所示，共有4个侧向抽芯机构，外侧抽芯机构为D1、D2，由于模具结构紧凑，将D1、D2楔紧块5并为一体，倾斜角为18°，材质为模具钢P20，如图7（b）所示。斜导柱3、7直径均为φ20mm，抽芯有效长度为85mm，倾斜角为16°。侧抽芯滑块2、8的抽芯距离L1=85sin16°=23.43mm，大于图1中S3凸台高度（20.5mm），满足抽芯要求。图7（a）中的D3、D4为内侧抽芯机构，呈左右镜像结构，且整体结构较大，滑块8材质为德国1.2343ESR，热处理后硬度达到52~55HRC，外形尺寸585mm×145mm×220mm，内部设有冷却水路，如图7（c）所示。设计时需考虑方便钳工研配和延长模具使用寿命，在滑块的四周均设置耐磨块。楔紧块15的侧面也均设置耐磨块，材质为模具钢P20，倾斜角为18°。斜导柱11直径为φ30mm，抽芯有效长度为80mm，并经过淬火处理，倾斜角为16°，抽芯距离L2=80sin16°=22.4mm，大于图1中S4卡扣高度（18.6mm），满足抽芯要求。由于推杆穿过滑块，滑块设置长孔避让，滑块的端头内置φ30mm×80mm的蝶形弹簧，以协助开模时滑块滑动至限位处。

2.4冷却系统设计

模具冷却系统对塑件成型质量有较大影响，要尽量使塑件均匀冷却，防止因冷却不均导致塑件产生翘曲等缺陷。模具采用“直通式水管+水井”的网格立方体式水路布局，水路直径为φ12mm，水井直径为φ19mm，水井中间带隔板，每条水路间距约为50mm，因塑件结构复杂，且高低落差大，定模设计了8组循环水路，如图8（a）所示，其中中间1组水路作为热流道冷却水路；最外围1组水路为定模板冷却水路，起到整体降温的作用；其余6组水路为定模型芯冷却水路，呈高、中、低三层式分布，这样设计的优点在于可以通过调节冷却水路来控制塑件的变形。动模设计了7组循环水路，如图8（b）所示，其中左边1组水路为2个内侧抽芯滑块冷却水路，通过软管连接，形成回路；其余6组为动模冷却水路，也呈高、中、低三层式分布。模具的冷却效果良好，温差控制在4℃以内，如图8（c）所示。模具水路较多，为了方便快速接通水路和水路接管排列整济，在模具的侧边加装集水器，集水器上设有快速接头（见图2）。

2.5推出机构设计

注射成型后，推出机构将塑件从模具型腔中推出，使塑件与模具分离。塑件在脱模过程中，由于塑件在模具中保压和冷却过程中产生收缩，抱紧凸模，使脱模难度加大，推出力增大，当推出力不平衡时会造成成型塑件翘曲变形或出现顶白缺陷。推出机构设计如图9所示，推出系统由2根推管、16根圆推杆、4根扁推杆和14组“推杆+推块”构件。推杆和推块均采用SKD61钢，经热处理后硬度达到50~54HRC。由于塑件的推出面为斜面，推杆设有防转装置，并在端面刻成网格，以增加摩擦力，防止滑动。推杆固定板上设有4根φ30mm导柱和6根复位杆，并在复位杆下设置弹性元件。推出机构布局合理，推出力平衡，使成型塑件脱模顺畅、平稳。

2.6排气系统设计

模具在注射成型过程中获得完好的塑件与型腔排气有关，若气体无法从型腔中及时排出，会造成填充不满，或因困气产生烧焦斑，因此排气系统设计要合理。排气系统设计如图10所示，定模型腔设置了3个等级排气系统，一级排气槽宽5mm，深0.015mm；二级排气槽为圆弧形，宽5mm，深0.5mm，布局于型腔周边；三级排气槽与二级排气槽尺寸一致，是连通二级排气槽将气体排出至模具外。另外，还有部分气体从模具镶件接缝、推块接缝、滑块接缝中排出。