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多向抽芯汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體注塑模具設(shè)計
  瀏覽次數(shù):9640  發(fā)布時間:2020年11月05日 15:01:26
[導(dǎo)讀] 設(shè)計了一種一模一腔兩板注塑模具用于汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體塑件的注射成型曼玩。針對汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的使用要求鳞骤,選用聚丙烯作為注塑材料。根據(jù)產(chǎn)品性能及工藝特點的要求黍判,對空調(diào)出風(fēng)口殼體的成型結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行深入剖析豫尽,選擇采用熱流道兩點進(jìn)膠的成型方式保證模腔的可靠充填
 閆竹輝,劉斌
華南理工大學(xué)聚合物成型加工工程教育部重點實驗室顷帖,聚合物新型成型裝備國家工程研究中心美旧,廣州  510640

摘要:設(shè)計了一種一模一腔兩板注塑模具用于汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體塑件的注射成型。針對汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的使用要求贬墩,選用聚丙烯作為注塑材料榴嗅。根據(jù)產(chǎn)品性能及工藝特點的要求,對空調(diào)出風(fēng)口殼體的成型結(jié)構(gòu)特征進(jìn)行深入剖析陶舞,選擇采用熱流道兩點進(jìn)膠的成型方式保證模腔的可靠充填嗽测。針對塑件多處細(xì)節(jié)特征的脫模難題,設(shè)置了多個方向的滑塊抽芯機構(gòu)實現(xiàn)脫模肿孵,并針對產(chǎn)品局部無法一次抽芯完成的細(xì)節(jié)特征唠粥,相應(yīng)地在滑塊中設(shè)置二次抽芯機構(gòu)、斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯機構(gòu)停做。此外晤愧,在動模側(cè)設(shè)有16根圓頂桿、1個斜頂以保證制品順利頂出雅宾。實踐證明养涮,設(shè)計的模具結(jié)構(gòu)合理,動作可靠眉抬,成型的塑件質(zhì)量良好贯吓,可為同類塑件的注塑生產(chǎn)提供有益借鑒。
關(guān)鍵詞:汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體蜀变;注塑模具悄谐;二次抽芯機構(gòu);模具結(jié)構(gòu)

汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體具有引導(dǎo)風(fēng)向库北、調(diào)節(jié)風(fēng)量等功能爬舰,屬于整個汽車空調(diào)系統(tǒng)中極為重要的一類零件。由于汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體需與儀表盤及其它汽車零部件裝配寒瓦,其外形結(jié)構(gòu)復(fù)雜情屹,尺寸精度要求高,給汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體注塑模具的設(shè)計帶來諸多難點杂腰。筆者以某汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體為例垃你,針對不同位置處的細(xì)節(jié)特征,采取了多個方向的滑塊抽芯機構(gòu)以保證產(chǎn)品順利脫模喂很,有效解決了汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體注射成型等難點惜颇。

01 塑件結(jié)構(gòu)特點
某汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體結(jié)構(gòu)如圖1所示。該塑件材料為金發(fā)科技的聚丙烯(PP)TD40少辣,平均收縮率為0.7%凌摄。該材料具有耐高溫、耐寒漓帅、低收縮锨亏、耐沖擊、加工流動性好等特點忙干,廣泛用于汽車屯伞、電器、水處理等行業(yè)豪直。由UG10.0測得塑件體積為108.9cm3劣摇,質(zhì)量為149.4g,平均壁厚為1.5mm弓乙。塑件表面質(zhì)量要求較高末融,不能有熔接痕、氣泡和銀紋暇韧。為使汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體與儀表盤等其它零件精確裝配勾习,要保證尺寸公差為±0.05mm。由圖1可知懈玻,汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體其外形特征復(fù)雜巧婶,主體外圍部分存在接插薄壁、吸氣通孔、接插位艺栈、盲孔螺柱位英岭、接插條、限位薄壁湿右、定位插孔等特征诅妹。此外,空調(diào)出風(fēng)口殼體前端有多段斜槽毅人,內(nèi)側(cè)有直徑為8mm的通孔吭狡。這些特征決定了該塑件的成型模具必須進(jìn)行復(fù)雜的內(nèi)、外側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)設(shè)計[1–3]丈莺。
圖 1 某汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體結(jié)構(gòu)示意圖

02 注塑模具結(jié)構(gòu)及設(shè)計
2.1分型分析
分型面的類型划煮、形狀及位置選擇是否恰當(dāng),不僅直接關(guān)系到模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜程度缔俄,而且對注塑成型質(zhì)量和生產(chǎn)操作等問題都有影響般此。為了保證制品的質(zhì)量要求,使其順利脫模牵现,選取制品斷面輪廓最大的部位作為分型面[4–6]铐懊。該分型面可使塑件成型收縮后留在型芯上,且便于抽芯瞎疼,能保證塑件外觀和質(zhì)量的要求科乎。

基于上述分型設(shè)計原則,待產(chǎn)品主分型面設(shè)定后贼急,將側(cè)抽芯分型區(qū)域模具平面設(shè)置為4個側(cè)抽芯方向茅茂,即X+,X–太抓,Y+空闲,Y–方向[7],如圖2a所示走敌。X+側(cè)抽芯方向所對應(yīng)的側(cè)抽芯滑塊為N4滑塊碴倾,X–側(cè)抽芯方向所對應(yīng)的側(cè)抽芯滑塊為N7滑塊,Y+側(cè)抽芯方向所對應(yīng)的側(cè)抽芯滑塊為N1掉丽,N2跌榔,N3滑塊,Y–側(cè)抽芯方向所對應(yīng)的側(cè)抽芯滑塊為N5捶障,N6滑塊僧须,其中N1與N6對應(yīng)、N3與N5對應(yīng)共同成型Y方向的兩個風(fēng)口项炼。此外担平,N1示绊,N3滑塊完成了圖1中制品上、下共12處特征13定位插孔的成型暂论,N1面褐,N3滑塊內(nèi)部存在制品前端特征8斜槽的二次抽芯滑塊,N5空另,N6滑塊內(nèi)部存在制品內(nèi)側(cè)特征15內(nèi)側(cè)通氣孔的二次抽芯滑塊盆耽,N2滑塊完成了制品共6處特征7接插條的成型蹋砚,N4滑塊完成了特征12扼菠,17,18的側(cè)抽芯坝咐,并且N4滑塊內(nèi)部存在二次抽芯滑塊用以成型與X軸方向存在角度的特征10循榆,11,N7滑塊完成了特征2墨坚,3秧饮,4的成型,并且N7滑塊內(nèi)部存在二次抽芯滑塊用以成型圖1中與X軸方向存在角度的特征1泽篮,5盗尸,如圖2b所示。
圖 2 側(cè)抽芯滑塊布局
圖 2 側(cè)抽芯滑塊布局2

2.2 模腔布局及制品澆注
塑件為中批量生產(chǎn)帽撑,由UG10.0測得塑件外形尺寸為 245mm ×113mm×82mm泼各,產(chǎn)品外形尺寸較大,并且考慮到制品四周都存在側(cè)抽芯機構(gòu)亏拉,為避免模具尺寸太大扣蜻,綜合考慮后,采取一模一腔布局較為合適及塘,澆注系統(tǒng)選用熱流道兩點式成型方式莽使,模具為單分型面注射模。澆注位置依據(jù)圖3模流分析結(jié)果并結(jié)合模具結(jié)構(gòu)設(shè)置要求來協(xié)調(diào)處理得到[8]笙僚,最終澆注系統(tǒng)設(shè)計如圖4所示芳肌。

圖 3 澆口位置分析圖

圖 4 澆注系統(tǒng)設(shè)計

2.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計
N2滑塊的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)相對簡單,常規(guī)的斜導(dǎo)柱側(cè)滑塊機構(gòu)即可滿足要求肋层。N1庇勃,N3,N5槽驶,N6的滑塊機構(gòu)因一次抽芯無法實現(xiàn)制品前端斜槽责嚷、內(nèi)側(cè)通氣孔特征的抽出,且用以成型Y 方向的兩個風(fēng)口的側(cè)抽芯距離較長掂铐,成型面積較大罕拂,最終均采用一種斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽出結(jié)構(gòu)揍异,以完成制品脫模。而N4爆班,N7的滑塊機構(gòu)因一次抽芯無法實現(xiàn)制品兩個側(cè)面上與X軸存在角度的盲孔螺柱位衷掷、接插位特征的抽出,且抽芯距較小柿菩,最終均采用一種在滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽出結(jié)構(gòu)即可完成制品脫钠菪幔。現(xiàn)針對其中N5枢舶,N6懦胞,N7的滑塊機構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹。

(1) 斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)凉泄。
采用一種斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)來成型汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的特征15內(nèi)側(cè)通氣孔躏尉,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖5。其中后众,側(cè)滑塊的具體連接為N5胀糜,N6滑塊緊固在滑座Ⅰ上,二次側(cè)抽滑塊Ⅰ嵌在N5滑塊內(nèi)蒂誉,二次側(cè)抽滑塊Ⅱ嵌在N6滑塊內(nèi)教藻,側(cè)抽滑塊Ⅰ、側(cè)抽滑塊Ⅱ嵌在滑座Ⅰ內(nèi)右锨,且側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ分別與二次側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ采用燕尾槽配合括堤,配合角度為70°。經(jīng)測量內(nèi)側(cè)通氣孔深度為2.5mm陡蝇,為保證塑件順利脫模痊臭,需加上2~3mm的安全距離[9],經(jīng)計算取整得側(cè)抽滑塊的一次抽芯距為12.5mm登夫。

抽芯機構(gòu)工作原理如下:當(dāng)模腔打開時广匙,N2滑塊、N5滑塊恼策、滑座Ⅰ固定不動鸦致,定模側(cè)斜導(dǎo)柱Ⅰ驅(qū)動側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ在滑座Ⅰ中沿Y軸負(fù)向滑動,由于N5滑塊涣楷、N6滑塊的限制作用分唾,二次側(cè)抽滑塊Ⅰ在側(cè)抽滑塊Ⅰ帶動下只能沿X 軸正向運動,二次側(cè)抽滑塊Ⅱ在側(cè)抽滑塊Ⅱ帶動下只能沿X 軸負(fù)向運動狮斗,當(dāng)側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ由位置A運動到位置B時绽乔,內(nèi)側(cè)通孔的一次抽芯動作完成。同時碳褒,斜導(dǎo)柱Ⅰ完全脫離側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ折砸,定模側(cè)頂鎖與B位置頂鎖孔接觸阻止側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ與滑座Ⅰ的再次相對滑動看疗。之后在液壓油缸Ⅰ的帶動下,整個側(cè)滑塊沿Y軸負(fù)向運動84.5mm睦授,擋塊Ⅰ碰到行程開關(guān)Ⅰ觸電位置两芳,液壓油缸Ⅰ停止運轉(zhuǎn),二次抽芯動作完成去枷。

(2) 滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽芯結(jié)構(gòu)怖辆。
采用一種滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽芯結(jié)構(gòu),來成型汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的盲孔螺柱位删顶、接插薄壁竖螃、吸氣通孔,結(jié)構(gòu)示意圖見圖6翼闹。


2.3 側(cè)向抽芯機構(gòu)設(shè)計
N2滑塊的側(cè)抽芯結(jié)構(gòu)相對簡單斑鼻,常規(guī)的斜導(dǎo)柱側(cè)滑塊機構(gòu)即可滿足要求蒋纬。N1猎荠,N3,N5蜀备,N6的滑塊機構(gòu)因一次抽芯無法實現(xiàn)制品前端斜槽关摇、內(nèi)側(cè)通氣孔特征的抽出,且用以成型Y 方向的兩個風(fēng)口的側(cè)抽芯距離較長碾阁,成型面積較大输虱,最終均采用一種斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽出結(jié)構(gòu),以完成制品脫模脂凶。而N4宪睹,N7的滑塊機構(gòu)因一次抽芯無法實現(xiàn)制品兩個側(cè)面上與X軸存在角度的盲孔螺柱位、接插位特征的抽出蚕钦,且抽芯距較小亭病,最終均采用一種在滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽出結(jié)構(gòu)即可完成制品脫模∷痪樱現(xiàn)針對其中N5罪帖,N6,N7的滑塊機構(gòu)進(jìn)行詳細(xì)介紹邮屁。

(1) 斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)整袁。
采用一種斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)來成型汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的特征15內(nèi)側(cè)通氣孔,其結(jié)構(gòu)示意圖見圖5佑吝。其中坐昙,側(cè)滑塊的具體連接為N5,N6滑塊緊固在滑座Ⅰ上芋忿,二次側(cè)抽滑塊Ⅰ嵌在N5滑塊內(nèi)炸客,二次側(cè)抽滑塊Ⅱ嵌在N6滑塊內(nèi)襟士,側(cè)抽滑塊Ⅰ、側(cè)抽滑塊Ⅱ嵌在滑座Ⅰ內(nèi)嚷量,且側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ分別與二次側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ采用燕尾槽配合陋桂,配合角度為70°。經(jīng)測量內(nèi)側(cè)通氣孔深度為2.5mm蝶溶,為保證塑件順利脫模嗜历,需加上2~3mm的安全距離[9],經(jīng)計算取整得側(cè)抽滑塊的一次抽芯距為12.5mm抖所。

抽芯機構(gòu)工作原理如下:當(dāng)模腔打開時梨州,N2滑塊、N5滑塊田轧、滑座Ⅰ固定不動暴匠,定模側(cè)斜導(dǎo)柱Ⅰ驅(qū)動側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ在滑座Ⅰ中沿Y軸負(fù)向滑動,由于N5滑塊傻粘、N6滑塊的限制作用每窖,二次側(cè)抽滑塊Ⅰ在側(cè)抽滑塊Ⅰ帶動下只能沿X 軸正向運動,二次側(cè)抽滑塊Ⅱ在側(cè)抽滑塊Ⅱ帶動下只能沿X 軸負(fù)向運動弦悉,當(dāng)側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ由位置A運動到位置B時窒典,內(nèi)側(cè)通孔的一次抽芯動作完成。同時稽莉,斜導(dǎo)柱Ⅰ完全脫離側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ瀑志,定模側(cè)頂鎖與B位置頂鎖孔接觸阻止側(cè)抽滑塊Ⅰ和Ⅱ與滑座Ⅰ的再次相對滑動。之后在液壓油缸Ⅰ的帶動下污秆,整個側(cè)滑塊沿Y軸負(fù)向運動84.5mm劈猪,擋塊Ⅰ碰到行程開關(guān)Ⅰ觸電位置,液壓油缸Ⅰ停止運轉(zhuǎn)良拼,二次抽芯動作完成战得。

(2) 滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽芯結(jié)構(gòu)。
采用一種滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽芯結(jié)構(gòu)将饺,來成型汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的盲孔螺柱位贡避、接插薄壁、吸氣通孔予弧,結(jié)構(gòu)示意圖見圖6刮吧。

圖 5 斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)
圖 5 斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)2
 
為便于表達(dá)內(nèi)部結(jié)構(gòu),在圖6b中隱去N7滑塊掖蛤,并對滑座Ⅱ做透視處理杀捻。其中側(cè)滑塊的具體連接為M2鑲針嵌在鑲塊內(nèi),M5和M6鑲針嵌在二次抽芯小滑塊Ⅰ內(nèi)蚓庭,鑲塊嵌在N7滑塊內(nèi)致讥,二次抽芯小滑塊Ⅰ嵌在滑座Ⅱ內(nèi)仅仆,且二次抽芯小滑塊Ⅰ上有與安裝在滑座Ⅱ上的銷釘配合的插槽。二次抽芯小滑塊Ⅰ的抽芯距應(yīng)滿足盲孔螺柱位垢袱、接插位側(cè)型芯中最大的一個墓拜,考慮安全距離后,計算取整得抽芯距離為13mm请契。

抽芯機構(gòu)的工作原理如下:當(dāng)模腔打開時咳榜,定模側(cè)斜導(dǎo)柱Ⅲ首先驅(qū)動二次抽芯小滑塊Ⅰ在滑座Ⅱ中沿K方向滑動13mm,滑動距離由安裝在滑座Ⅱ上的銷釘保證爽锥。當(dāng)滑座Ⅱ上的銷釘由C位置移動到D位置時涌韩,斜導(dǎo)柱Ⅲ接觸到滑座Ⅱ,定模側(cè)頂鎖Ⅱ與頂鎖孔接觸阻止二次抽芯小滑塊Ⅰ與滑座Ⅱ的再次相對滑動氯夷。之后在斜導(dǎo)柱Ⅱ和斜導(dǎo)柱Ⅲ共同驅(qū)動下臣樱,整個側(cè)滑塊沿X 軸負(fù)向移動43mm時,斜導(dǎo)柱Ⅱ和Ⅲ完全脫離滑座Ⅱ腮考,動模側(cè)頂鎖Ⅰ與頂鎖孔接觸阻止滑座Ⅱ滑動雇毫,二次抽芯動作完成。

2.4 冷卻水道設(shè)計
在模具內(nèi)設(shè)置冷卻系統(tǒng)是控制模溫的有效措施秸仙。合理的冷卻系統(tǒng)能夠?qū)崿F(xiàn)塑件的迅速脫模嘴拢,進(jìn)一步提高塑件的定型質(zhì)量和生產(chǎn)效率[10]桩盲。由于該套模具采用了熱流道系統(tǒng)寂纪,并且側(cè)抽滑塊較長,為保證塑件的均勻冷卻赌结,除應(yīng)在型腔捞蛋、型芯側(cè)設(shè)有冷卻水路外,熱流道熱嘴處柬姚、側(cè)抽滑塊內(nèi)部也應(yīng)設(shè)有專門的冷卻水路拟杉。綜合本套模具結(jié)構(gòu),熱流道熱嘴處設(shè)置了1條冷卻水路量承,在型腔設(shè)置了2條搬设,型芯設(shè)置了2條,側(cè)抽滑塊設(shè)置了2條撕捍,共7條冷卻水路拿穴,其位置布置方式如圖7所示,進(jìn)水口為IN忧风,出水口為OUT默色,非進(jìn)出口用螺塞堵住,水路直徑均為10mm狮腿,以實現(xiàn)對塑件的均勻充分冷卻腿宰。

圖 7 冷卻水路設(shè)計圖 7 冷卻水路設(shè)計2
 
2.5 頂出機構(gòu)設(shè)計
頂出機構(gòu)是注塑模的重要組成部分呕诉,它由一系列頂出零件和輔助零件組成,可以具有不同的頂出動作吃度。頂出零件應(yīng)有足夠的強度甩挫、剛度、硬度用以克服制品與模具之間的摩擦力椿每,并且頂出機構(gòu)的設(shè)計應(yīng)盡量結(jié)構(gòu)簡單捶闸,降低模具的制造成本。為滿足要求拖刃,該模具的頂出零件材質(zhì)均選用SKD61模具鋼删壮,并進(jìn)行氮化處理增加其耐磨性。共設(shè)有6根Φ6mm的圓頂針兑牡、9根Φ8mm的圓頂針央碟、1根Φ5mm的圓頂針和1個厚度為11mm、角度為5° 的斜頂同時推出塑件均函,如圖8所示亿虽。

圖 8 頂出機構(gòu)設(shè)計

2.6 模具三維裝配圖
通過上述設(shè)計與分析,利用UG10.0設(shè)計軟件完成的該套模具的三維結(jié)構(gòu)見圖9苞也。
圖 9 模具三維結(jié)構(gòu)圖圖 9 模具三維結(jié)構(gòu)圖2

根據(jù)給定的注塑機參數(shù)及規(guī)格洛勉,最終選擇的模架幅面尺寸為700 mm×550 mm×657mm。模具結(jié)構(gòu)見圖10如迟。

模具的基本工作過程如下:注射時收毫,通過熱流道系統(tǒng)對模腔進(jìn)行填充,高溫熔體通過點澆口進(jìn)入模腔殷勘,保壓冷卻之后開模此再。依靠開模力,斜導(dǎo)柱首先驅(qū)動側(cè)抽滑塊玲销、二次抽芯小滑塊完成圖1中盲孔螺柱位输拇、接插位、斜槽贤斜、內(nèi)側(cè)通氣孔等特征的一次抽芯動作策吠。隨后,N4瘩绒,N7方向上的斜導(dǎo)柱接觸到滑座猴抹,斜導(dǎo)柱驅(qū)動二次抽芯開始,過程如圖6的設(shè)計分析所示草讶,N1洽糟,N2,N3,N5坤溃,N6方向上的斜導(dǎo)柱完全脫離滑座拍霜,液壓油缸驅(qū)動二次抽芯開始,過程如圖5的設(shè)計分析所示薪介。抽芯完成后祠饺,注塑機頂桿推動推桿固定板,從而驅(qū)動頂針汁政、斜頂完成注塑件的頂出道偷。合模時,液壓油缸先驅(qū)動N1记劈,N2勺鸦,N3,N5目木,N6 方向上的滑座復(fù)位换途,之后模具閉合,頂出機構(gòu)由復(fù)位桿實現(xiàn)復(fù)位刽射,由斜導(dǎo)柱驅(qū)動滑座完成最終復(fù)位合模军拟,準(zhǔn)備下一次成型。
圖片1

04 結(jié)語
汽車空調(diào)出風(fēng)口殼體的結(jié)構(gòu)復(fù)雜誓禁,不利于脫模懈息,首先對其側(cè)抽芯進(jìn)行分區(qū)設(shè)計。綜合考慮產(chǎn)品外形尺寸摹恰、模具結(jié)構(gòu)等影響因素辫继,采取一模一腔布局設(shè)置,澆注系統(tǒng)選用熱流道兩點式成型方式成型戒祠。為保證產(chǎn)品順利脫模骇两,針對產(chǎn)品局部特征設(shè)有斜導(dǎo)柱液壓組合式二次抽芯結(jié)構(gòu)和滑塊中設(shè)計滑塊的二次抽芯機構(gòu)。經(jīng)實踐檢驗姜盈,模具運行過程穩(wěn)定可靠,成型的制品質(zhì)量良好配阵,為同類產(chǎn)品的模具設(shè)計提供了一定的有益借鑒馏颂。

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