1、工程坦料應(yīng)用 2007年.第35卷,第11期 儀表板按鈕裝飾蓋注塑模具設(shè)計(jì)8趙龍志趙明娟 宋金良張尚兵(華東交通大學(xué)機(jī)電學(xué)院,南昌330013 (遼陽(yáng)金興汽車內(nèi)飾集團(tuán)公司,遼陽(yáng)111000摘要分析了儀表板按鈕塑料蓑飾蓋的結(jié)構(gòu)工藝性,運(yùn)用Pm/E軟件設(shè)計(jì)了汽車扭表板按鈕裝飾蓋的注塑模 具。時(shí)型腔連行了合理的布局,應(yīng)用PE軟件確定了分型面、巧妙的斜抽芯機(jī)構(gòu)和斜頂機(jī)構(gòu),采用二次分型確保了 模具順利開模.保證了塑井件的質(zhì)量。降低了模具的制造成本。美鍵詞型腔布局分型面?zhèn)认虺樾径畏中妥⑺苣＞甙粹o裝飾蓋隨著社會(huì)的發(fā)展,人們生活水平的日益提高,汽 車逐漸成為人們生活的一部分。人們對(duì)汽車的要求 也越來越高,不

2、僅要求汽車具有良好的使用性能,而 且追求汽車具有良好的外形輪廓和舒適美觀的內(nèi) 飾”。1。汽車的內(nèi)飾主要由塑料件構(gòu)成,因此注塑 模具的質(zhì)量是影響汽車內(nèi)飾的重要因素,研究汽車 內(nèi)飾件的模具設(shè)計(jì)具有重大的實(shí)用價(jià)值?，F(xiàn)介紹筆 者所設(shè)計(jì)的汽車儀表板按鈕裝飾蓋的注塑模具。 l塑料件結(jié)構(gòu)分析圖l為汽車儀表板按鈕裝飾蓋。為了美觀和操 作方便,在裝飾蓋的中問設(shè)計(jì)丁1個(gè)斜的弧形凹槽, 且凹槽的口部為曲面;為了便于安裝,在按鈕裝飾蓋 的兩側(cè)各設(shè)計(jì)了1個(gè)卡扣。該塑料件上部外輪廓寬 為25mm,整體高度為33mm,長(zhǎng)為40mm。塑料件 內(nèi)表面要求光滑、無頂出痕跡。所用材料為(丙烯 腈/丁二烯/苯乙烯共聚物(ABS。AB

3、S具有高的 強(qiáng)度、熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,注射時(shí)流動(dòng)性好,易 于成型,其成型收縮率小(理論計(jì)算收縮率為 o.6%,溢料值為0.04mm;比熱容較低,在模具中 凝固較快,模塑周期短;塑料件尺寸穩(wěn)定,表面質(zhì)量 高,光滑美觀”“1。 噼圊 茴國(guó)圖l汽車儀表板按鈕裝飾蓋2模具結(jié)構(gòu)分析該塑料件的總體尺寸較小,尺寸精度要求不高 比較適合于注射成型。為了提高生產(chǎn)效率,簡(jiǎn)化模 具結(jié)構(gòu),降低模具生產(chǎn)成本,采用一模四腔設(shè)計(jì)。此 模具沒計(jì)的關(guān)鍵在于型腔布局、斜型芯和斜卡扣側(cè) 向抽芯機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)。2.1型腔布局 .根據(jù)制品結(jié)構(gòu)特點(diǎn),為降低塑料件成本,在塑料 件的左右方向各設(shè)計(jì)1個(gè)斜頂桿,以保證斜卡扣的 順利脫模。整個(gè)模具

4、包括8個(gè)斜頂桿和4個(gè)斜型 芯。根據(jù)這一特點(diǎn),塑料件在模具內(nèi)有多種擺放方 式:首先,塑料件底部可以朝上也可以朝下。對(duì)前一 種擺放方式,定模要設(shè)置斜頂機(jī)構(gòu),不利于開模;對(duì) 后一種擺放方式,斜頂機(jī)構(gòu)將設(shè)置在動(dòng)模內(nèi),開模時(shí) 可通過安裝在推板固定板上的導(dǎo)滑槽使斜頂機(jī)構(gòu)向 上、向外運(yùn)動(dòng),完成斜卡扣的側(cè)向抽芯動(dòng)作,同時(shí)推 板推動(dòng)頂桿頂出塑料件。定模部分的斜型芯則可通 過固定在定模板上的導(dǎo)滑槽來實(shí)現(xiàn)斜向上運(yùn)動(dòng),從 而完成抽芯動(dòng)作。因此確定采用塑料件底部朝下、 凹槽朝上放置的設(shè)計(jì)方案(見圖2。圖2犁腔布局當(dāng)凹槽朝上時(shí),橫向排列塑料件也可有兩種排 列方式,即凹槽的斜型芯向內(nèi)抽和向外抽阿種。當(dāng) 選用凹槽的斜型芯向內(nèi)

5、抽,開啟模具時(shí)4個(gè)斜型芯 都向中間運(yùn)動(dòng),將占用較大的空間,而且中問還要放 置澆口套和定位圈,這將使模具的橫向尺寸大為增 加,不利于充分利用空間,浪費(fèi)模具材料,增加了模華東交通大學(xué)博上科研啟動(dòng)基金項(xiàng)目(01306016 收稿H期:200708-lO 萬 方數(shù)據(jù)趙龍志,等:儀表板按鈕裝飾蓋灃塑模具設(shè)計(jì) 57具的生產(chǎn)成本。當(dāng)采用斜型芯向外抽(如圖2,斜 型芯描芯對(duì)向外運(yùn)動(dòng),可以充分利用模具空間,降低 了模具的制造成本。綜上所述,最終設(shè)計(jì)本模具采用塑料件底部朝 下、凹槽朝上放置,斜型芯向外抽的設(shè)計(jì)方案。 2.2主分型面分型面是用來分割塑料件或者已存在的模具體 積塊的。它由一個(gè)或多個(gè)曲面特征組成。在Pr

6、0/E 的模具設(shè)計(jì)流程中,最重要、最關(guān)鍵的一步就是建立 分型面。而分型面的選擇不僅影響到塑料件的正常 成型和脫模,而且還涉及到模具的結(jié)構(gòu)和制造成本。 本模具的主分型面設(shè)定在按鈕裝飾蓋邊緣的最下部 (見圖3,這樣不僅有利于塑料件的脫模,而且產(chǎn)生 的飛邊位于裝飾蓋邊緣的下表面,以便于除去飛邊。 修理飛邊時(shí)產(chǎn)生的微細(xì)缺陷在與儀表板裝配后可被 隱蔽,不影響整個(gè)裝配的外觀質(zhì)量。在制造、模具型腔模式下,選擇模具模 型、裝配、參考模型命令,裝配4個(gè)塑料件,然 后通過Pm/E繪制主分型面,如圖3所示。該分型 面是塑料件最大外輪廓的延伸曲面。圖3主分型面2.3斜抽芯機(jī)構(gòu)當(dāng)塑料件上具有與開模方向不一致的iL或側(cè)壁

7、 有凹凸形狀時(shí),必須首先使成型這部分的型芯或型 腔脫離塑料件才能將整個(gè)塑料件從模具中脫出。由 于本模具所成型的塑料件內(nèi)有斜狀圓弧形凹槽,故 注射成型后在開模過程中必須完成抽芯方能通過頂 出機(jī)構(gòu)將制品頂出。根據(jù)制品形狀,設(shè)計(jì)中采用斜 抽芯機(jī)構(gòu)。具體設(shè)計(jì)過程為:在模具、分型面模式下,設(shè)計(jì)塑料件的斜抽芯(見圖4,4個(gè)塑料件 共有4個(gè)斜抽芯。斜抽芯機(jī)構(gòu)主要由斜型芯和導(dǎo)滑 槽構(gòu)成(見圖4a,導(dǎo)滑槽固定在定模固定板上,斜 型芯可以在導(dǎo)滑槽內(nèi)進(jìn)行橫向移動(dòng),開模時(shí)導(dǎo)滑槽 相對(duì)定模作縱向移動(dòng),斜型芯順著定模的斜孔作相 對(duì)斜向上運(yùn)動(dòng),從而使斜型芯從塑料件的凹槽中拔 出。斜型芯與塑料件配合部分(見圖4b要保證制 品

8、的精度,必須配傲,其余部分沒有精度要求。 2.4斜頇機(jī)構(gòu)斜頂機(jī)構(gòu)也是為了解決倒勾而發(fā)展的模具機(jī) 構(gòu),其基本原理同樣是將模具開閉的垂直運(yùn)動(dòng)轉(zhuǎn)向 成水平運(yùn)動(dòng)。斜頂機(jī)構(gòu)與滑塊最大的不同在于其動(dòng) 作的驅(qū)動(dòng)力來自于推板的動(dòng)作。由于斜頂機(jī)構(gòu)必須 利用推板的驅(qū)動(dòng)動(dòng)作,因此斜頂機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)會(huì)與推 板行程有關(guān),這也是斜頂機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)與斜導(dǎo)柱滑塊設(shè) 計(jì)的最大不同點(diǎn)。采用斜頂機(jī)構(gòu)可以減少加工步 驟,降低模具成本,尤其可以解決斜滑塊處理不了的 內(nèi)側(cè)抽問題。但是斜頂機(jī)構(gòu)在頂出及退回時(shí)會(huì)在斜 滑塊上施加極大的應(yīng)力,會(huì)使斜滑塊表面易于損壞, 降低塑料件的精度。因此對(duì)塑料件倒扣精度要求不 高時(shí)般都采用斜頂機(jī)構(gòu)。日一鏈體;b一局邵圖

9、4斜抽芯機(jī)構(gòu)本設(shè)計(jì)中型腔的分布為一模四腔,且在制品的 兩側(cè)都存在卡扣,因此在模具的中間存在內(nèi)抽芯,采 用一般的斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)不了該運(yùn)動(dòng),所以只 能運(yùn)用斜頂機(jī)構(gòu)對(duì)模具中間部位的塑料件卡扣實(shí)現(xiàn) 側(cè)抽芯,但是靠近模具外側(cè)的制品卡扣則既可采用 斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)又町采用斜頂機(jī)構(gòu)。由于按鈕裝飾 蓋在安裝時(shí)只有弧形凹槽和上表面邊緣露在外面, 其它的外表面都被覆蓋在其它內(nèi)飾件中,因此卡扣 部分的表面精度要求較低,適合于采用斜臻機(jī)構(gòu)。 采用斜頂機(jī)構(gòu)代替斜導(dǎo)柱滑塊機(jī)構(gòu)后,模具的體積 大為減小,模具材料成本費(fèi)用大為降低,而且簡(jiǎn)化了 模具本身的結(jié)構(gòu)。斜頂機(jī)構(gòu)主要由斜頂桿和滑塊座 構(gòu)成,如圖5所示。斜頂桿可以在滑塊座

10、內(nèi)進(jìn)行橫 向運(yùn)動(dòng)。糟塊座固定在推板固定板上,因此當(dāng)推板a一全局;b一滑塊座固定罔圖5斜頂機(jī)構(gòu) 萬 方數(shù)據(jù)58工程塑料應(yīng)用 2007年,第35卷,第11期向上運(yùn)動(dòng)時(shí),斜頂桿會(huì)隨著推板一起向上運(yùn)動(dòng),同時(shí) 橫向移動(dòng),最終斜頂桿作斜向上運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了卡扣的 脫模功能。雖然斜頂機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)化了模具結(jié)構(gòu),但是使 斜頂桿本身的形狀變得復(fù)雜,斜頂桿頭部必須與倒 扣相配合,即斜頂桿頭部具有與倒扣相同的形狀,要 求有較高的表面精度。目前解決該問題的方法是采 用線切割工藝加工,再配以必要的研磨處理,便可得 到高質(zhì)量的斜頂桿。2.5成型零件在注射成型過程中,模具的型腔將受到高壓的 作用,因此模具型腔應(yīng)有足夠的強(qiáng)度和剛度。若強(qiáng)

11、 度不足將導(dǎo)致塑性變形,甚至開裂;而剛度不足將導(dǎo) 致彈性變形,導(dǎo)致型腔向外膨脹,產(chǎn)生溢料間隙。由 于模具型腔尺寸較大,型腔在發(fā)生大的彈性變形之 前,其內(nèi)應(yīng)力往往超過許用應(yīng)力,因此應(yīng)對(duì)型腔強(qiáng)度 進(jìn)行校核。由于該塑料件屬于小批量生產(chǎn),因此為 了便于加工,降低模具成本,動(dòng)模和定模材料宜選用 454鋼。經(jīng)校核后本模具的定模和動(dòng)模采用整體式 結(jié)構(gòu),定模和動(dòng)模總體尺寸分別確定為250rnm×200mm×70mm和250mm x200mm×65mm,定模 和動(dòng)模的結(jié)構(gòu)如圖6、圖7所示?？谝籄面;bB面圖6定模圈7動(dòng)模2.6冷卻系統(tǒng)模具漫置冷卻系統(tǒng)的目的是防止塑料件脫模時(shí) 變形,

12、降低模具的溫度,縮短成型周期,提高生產(chǎn)效 率,增大結(jié)晶性塑料的過冷度,以得到整體性能好、 表面光滑的塑料件。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)應(yīng)做到冷卻系 統(tǒng)內(nèi)流動(dòng)介質(zhì)能充分吸收成型塑料件所傳導(dǎo)的熱 量,使模具成型表面的溫度穩(wěn)定地保持在所需的溫 度范圍內(nèi)。因此在不與頂出系統(tǒng)和其它連接件發(fā)生 干涉的情況下,盡量將冷卻系統(tǒng)設(shè)置在型腔附近。 根據(jù)塑料件的結(jié)構(gòu)復(fù)雜程度,冷卻水道可以采用直 通式和回轉(zhuǎn)式。直通式水道結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單,加工方便,但 冷卻效果一般;而回轉(zhuǎn)式水道的路徑更加貼近于型 腔輪廓,冷卻效果較好,但加工成本高,有時(shí)還必須 采用分體式結(jié)構(gòu)。由于按鈕裝飾蓋體積小、形狀復(fù) 雜程度不高,因此為降低加工成本,本設(shè)計(jì)采用直通

13、式冷卻水道。模具的熱量是由輻射傳熱、對(duì)流散熱、 向模板傳熱和與注射噴嘴接觸傳熱等多因素綜合作 用的結(jié)果。考慮冷卻分質(zhì)在管內(nèi)強(qiáng)制對(duì)流散熱時(shí), 經(jīng)計(jì)算校核,冷卻水道直徑應(yīng)為lO mm。水道中心偏 離型腔15mm。通過調(diào)節(jié)冷卻水的流量可以控制冷 卻系統(tǒng)散發(fā)的熱量,從而調(diào)節(jié)模具型腔溫度。故本 模具冷卻系統(tǒng)采用的直通單循環(huán)式結(jié)構(gòu)見圖8。 雹感 P一定模;b一動(dòng)梗圖8模具冷卻水道3模具工作原理根據(jù)圖9所示模具結(jié)構(gòu),模具閉合時(shí),熔融的塑 料流經(jīng)噴嘴注入模具型腔,注射成型完畢后,注塑機(jī) 帶動(dòng)動(dòng)模3以下部位向下移動(dòng),由于留在形成塑料 件凹槽中的斜型芯阻礙了動(dòng)模3與定模2的分離, 因此定模2也隨著動(dòng)模3一起向下運(yùn)

14、動(dòng),第一次分 型就出現(xiàn)在定模板1與定模2之間的A面上。隨著 定模板與定模的分離,固定在定模板上的斜型芯導(dǎo) 滑槽與定模分離,導(dǎo)滑槽中的斜型芯順著定模中的 斜孔慢慢地作相對(duì)斜向上運(yùn)動(dòng),斜型芯從塑料件的 凹槽中漸漸拔出。當(dāng)型芯完全從制品凹槽中拔出 后,定模板被固定在定模板上的限位螺栓限制住而l一定模板;2一定模;3一動(dòng)模;4一頂桿固定板;5一推板;6一動(dòng)模板 圖9儀表板按鈕裝飾蓋注塑摸具結(jié)構(gòu) 萬 方數(shù)據(jù)趙龍志,等:儀表板按鈕裝飾蓋注塑模具設(shè)計(jì)不能繼續(xù)隨著動(dòng)模向下移動(dòng),而動(dòng)模繼續(xù)往下運(yùn)動(dòng), 因此就出現(xiàn)了在動(dòng)模與定模之間的B面上的第二 次分型。隨著動(dòng)模的繼續(xù)往下移動(dòng),動(dòng)模與定模之 間的距離越來越大,在拉

15、料桿的作用下,制品被留在 動(dòng)模一側(cè),主澆道中凝料被慢慢拔出,待主澆道中凝 料被完全拔出后,動(dòng)模與定模繼續(xù)分離,一直到兩模 板之間具有足夠的空間以保證塑料件可以被完全取 出。此時(shí)注塑機(jī)和動(dòng)模停止向下運(yùn)動(dòng),注塑機(jī)中的 推桿推動(dòng)推板5往上運(yùn)動(dòng),斜頂桿在隨推板往上運(yùn) 動(dòng)的同時(shí),還順著動(dòng)模中的斜孔往兩邊運(yùn)動(dòng),實(shí)現(xiàn)了 斜頂桿與塑料件斜卡扣的分離,同時(shí)制品被從動(dòng)模 中頂出。而后,推動(dòng)推板的推桿復(fù)位,在復(fù)位桿和復(fù) 位彈簧的作用下推板回到原位。模具開始閉合,動(dòng) 模與定模接觸閉合后,定模板與定模之間的距離也 漸漸減小,一直到完全閉合。在定模與定模板的閉 合過程中,斜型芯慢慢地滑進(jìn)動(dòng)模型腔。最后整個(gè) 模具完全閉合,

16、完成一個(gè)循環(huán)。 4結(jié)語該模具型腔布局合理,利用二次分型和斜抽芯 機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了形成塑料件的凹槽與斜卡扣的脫模,且 模具結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊,翩造成本低。實(shí)踐證明,該模具 脫模機(jī)構(gòu)運(yùn)行靈活、可靠,利用該模具生產(chǎn)的塑料件 尺寸和精度符合使用要求,取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益。 參考文獻(xiàn)1陳萬林.實(shí)用塑料注射模設(shè)計(jì)與制造M.北京:機(jī)械工業(yè)出 版杜,2000、2陸寧.實(shí)用注射模具設(shè)計(jì)M北京:中國(guó)輕工業(yè)出版杜, 2002.3王文廣塑料注射模具設(shè)計(jì)與技巧M.北京:化學(xué)工業(yè)出版 社.2004.4宋玉恒塑料注射模具設(shè)計(jì)實(shí)用手冊(cè)M.北京:航空工業(yè)出 版社.1帥45鐘志雄.塑料注射成型技術(shù)M.廣州:廣東科技出版社, l鯽5.6輕工塑

17、料攫具技術(shù)手冊(cè)委員會(huì)輕工塑料模具技術(shù)手冊(cè)M】. 北京:機(jī)械工業(yè)出版杜,1999DESIGN OF THE礬JECTloN MoUI。D FoR THE BUTToN DECoRATIoN Lm INTHE DIsPLAY BOARDzhhgzhi,辦ao MingjualL(&h叩l 0f Mech衄id alld El。a蒯E畫n州Ilg,E舯t china血咖%u五v蚺iy,N allcl哪g 330013,chinaSong Jinlj丑ng,Zh鋤g Sh卸gbi”g (bB吖朋g如刪“g AubITloblle lnnef D哪ti叨G州p co.腳.1jaoya礙 1110

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