丁立剛¹,程國飛¹*,陳賢選²,黃楚杰³,林栩
(1.中山火炬職業(yè)技術學院裝備智造學院丁鹉，廣東中山528436;2.中山吉銳精密模具科技有限公司妒潭，廣東中山528436;3.中山高林美包裝科技有限公司，廣東中山528436)
摘要：通過對汽車后視鏡固定座結構特點及材料性能的分析揣钦，擬定該注塑模具的結構方案和設計要點杜耙，進而設計一套一模兩腔帶前模斜頂?shù)淖⑺苣＞摺ＴO計熱流道與普通流道相結合的澆注系統(tǒng)拂盯、鑲拼式成型零件和精定位機構佑女，確保模具型腔能夠順利填充成型并實現(xiàn)精確定位；設計斜導柱抽芯與斜頂抽芯相結合的側向抽芯機構谈竿，以及推桿和推管相結合的復合推出機構团驱，確保塑件能順利抽芯與脫模；此外空凸，還設計立體式冷卻回路嚎花，以縮短塑件成型周期。結果表明：該模具結構合理呀洲，動作可靠紊选，可為同類型的注塑模具設計提供參考。
關鍵詞：汽車后視鏡固定座道逗；注塑模具兵罢；熱流道；側向抽芯滓窍；斜頂
在塑料制件中卖词，是否存在需設置側向分型與抽芯機構的側孔、側凹或側凸等結構以及該類結構的數(shù)量及側向抽芯方式吏夯，成為衡量塑件成型模具復雜程度的重要特征[1]此蜈。按照側向抽芯動力來源的不同，側向分型與抽芯機構可分為手動抽芯噪生、機動抽芯裆赵、液壓或氣動抽芯、彈簧抽芯等跺嗽。在以上各種動力來源的抽芯機構中战授，以機動抽芯機構最為常見舔庶，其結構形式包括斜導柱側向抽芯機構、彎銷側向抽芯機構陈醒、斜滑塊側向抽芯機構惕橙、斜導槽側向抽芯機構、斜頂側向抽芯機構钉跷、齒輪齒條側向抽芯機構等[2]弥鹦。在各種結構形式中，斜頂側向抽芯機構通常用來成型塑件內部的側凹或側凸爷辙，并在模具推出動作引導下實現(xiàn)側向抽芯彬坏，同時也兼顧推出作用，廣泛應用于具有相應結構的塑件中[3]膝晾。由于斜頂側向抽芯機構需要借助模具推出機構來實現(xiàn)其側向抽芯動作栓始，因此通常設置在模具的后模部分，并利用推桿固定板與推桿墊板固定血当、限位幻赚、推出及復位[4]。本例塑件的注塑模具涉及斜導柱側向抽芯機構與斜頂側向抽芯機構臊旭，其中斜導柱側向抽芯機構涉及的部位較多落恼，結構較為復雜；而斜頂側向抽芯機構需要設置在模具的前模部分离熏，故需要在前模部分增設推出機構佳谦，輔助斜頂側向抽芯機構實現(xiàn)相關動作[5],這是本例的最大難點。
1 塑件工藝分析
汽車后視鏡固定座包括左滋戳、右兩件钻蔑，互為對稱結構，圖1為其中右件結構奸鸯。塑件材料為丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元共聚物(ABS)和聚碳酸酯(PC)的混合物(ABS+PC),外形尺寸100mm×21mm×9mm,整體厚度為2.0mm,較厚處達2.5mm咪笑。塑件用于固定家用汽車后視鏡，裝配在汽車覆蓋件內部府喳；塑件裝配精度和成型質量要求較高蒲肋，表面不允許有明顯的縮孔蘑拯、縮痕钝满、短射、熔接痕申窘、燒焦等現(xiàn)象弯蚜。
從圖1可以看出，塑件周邊有3個帶通孔的凸耳A剃法、B碎捺、C,凸耳根部與塑件口部之間形成側凹；外部有1個側向圓孔柱D,其外部有半環(huán)形凸筋；頂部有1根長圓孔柱J和1根圓孔柱K,其中長圓孔柱J外側有一搭扣(如“J處局部剖”所示),另外頂部有若干筋板收厨；塑件口部周邊有整圈凹槽(如L處所示),側面有4個矩形通孔E晋柱、F、G诵叁、H;塑件內部兩端各有1個側凹孔M雁竞、N,另外有兩條長圓柱以及兩個圓柱孔和若干加強筋。塑件呈不規(guī)則形狀拧额，整體結構比較復雜碑诉。
2 模具結構設計
綜合汽車后視鏡固定座的結構特點，適宜將其左侥锦、右件排布在同一套模具中进栽，即采用一模兩腔的排位布局。由于固定座是汽車內部結構件恭垦，表面允許存在不影響產品使用性能的推出痕跡快毛，因此為了方便設置外部各側凹結構的抽芯機構以及推出塑件，確定將成型零件設計成倒裝結構番挺，即型腔設置在后模以成型塑件外表面祸泪，型芯設置在前模以成型塑件內表面[6]。在此基礎上建芙，逐一完成成型零件没隘、模具澆注系統(tǒng)、側抽芯機構禁荸、推出機構和冷卻系統(tǒng)等各部分的設計右蒲。
2.1 成型零件設計
塑件口部斷面有一部分成傾斜狀，其分型面形狀應根據(jù)塑件口部形狀向外延拓赶熟；塑件兩側凸耳A瑰妄、C的分型面將與口部分型面形成階梯，階梯兩側分別設置3(°)/s的擦穿斜面映砖，頂部分型面與側面分型面設置圓角過渡间坐，避免合模過程中拐角處容易坍塌[7]。另外邑退，由于塑件前后兩端為非對稱結構竹宋，且分型面不在同一平面內，為避免熔體注塑充填過程中產生過大的側壓力地技，導致前后模錯位蜈七，影響塑件成型質量和模具使用壽命，前莫矗、后模鑲件4個角落設計互為鎖定的斜面精定位結構(虎口),每處兩個工作側面均設置5(°)/s的拔模斜度[8]飒硅。圖2為經處理后的單型腔分型面砂缩。模具中，將左三娩、右件兩個型腔的平面分型面設置在同一高度即可庵芭。
除了用于完成側向抽芯的活動零件，其他成型零件均采用鑲拼式結構雀监，圖3為成型零件喳挑。從圖3a可以看出，對于前模部分滔悉，由于塑件口部存在整圈的凹槽伊诵，為了方便對塑件凹槽的型芯進行數(shù)控銑削與鉗工拋光，凹槽型芯及其外部設計為整體鑲拼結構回官，即圖3a中前模鑲件曹宴；中間部分除了主型芯之外，根據(jù)塑件結構設置多個小鑲件歉提，以簡化模具加工工藝笛坦。從圖3b可以看出，同理苔巨，后模型腔設計為整體鑲拼結構版扩，根據(jù)塑件結構特點，在后模鑲件上設置多個小鑲件侄泽，以簡化該處的加工工藝礁芦。為了確保成型零件的使用性能，前悼尾、后模鑲件均選用瑞典一勝百ASSAB標準鋼號718H,該材料無須進行熱處理柿扣，無淬裂和熱處理變形風險，可縮短模具制作周期闺魏；成型零件施以氮化及表面硬化處理未状，以增進模具的表面硬度及耐磨性[9]。
2.2 澆注系統(tǒng)設計
模具采用一模兩腔的布局析桥，而每個型腔兩側均需設置抽芯機構司草，型腔間的距離較遠；另外泡仗，塑件材料為ABS和PC的混合物埋虹，塑料熔體流動性較差。為了縮短流道整體長度沮焕，減少型腔內塑料熔體的能量消耗和壓力損失吨岭，結合Moldflow模流分析，主流道主要采用熱流道系統(tǒng)峦树，并選用開放式熱嘴[10];分流道設置在型腔的平面分型面上辣辫，并且在前后模開設，以增加分流道截面魁巩，縮短充模時間急灭，提高保壓效果；分流道末端與型腔相連處設計側澆口谷遂，以提高充模效率與保壓效果[11]葬馋；在后模主流道對側設計倒錐形冷料穴，注塑時用于收集開放式熱嘴的前端冷料肾扰，開模時拉出主流道末端的凝料[12-13]畴嘶。圖4為澆注系統(tǒng)。
2.3 抽芯機構設計
根據(jù)塑件工藝分析可知集晚，塑件上3個凸耳A窗悯、B、C周邊的側凹結構偷拔、一個側圓孔柱D及其外部半環(huán)形凸筋蒋院、3個矩形孔E、F莲绰、G(矩形孔H可由上下模成型零件直接擦穿成型)欺旧、長圓孔柱J外側的搭扣均需設置側向抽芯機構，同時根據(jù)型腔布置形式可知蛤签，以上側凹或側孔采用斜導柱抽芯機構脫模即可辞友。而塑件內部的兩個側孔M、N由于位置所限震肮，只能在前模設置斜頂抽芯機構以實現(xiàn)該處的側向抽芯[14]踏枣。
2.3.1 斜導柱抽芯機構設計
根據(jù)塑件結構及型腔布局，針對凸耳A周邊的側凹結構與矩形孔E設計1個抽芯機構I,凸耳B周邊的側凹結構設置1個抽芯機構Ⅱ,凸耳C周邊的側凹結構與長圓孔柱J外側的搭扣設置1個抽芯機構Ⅲ,塑件側向圓孔柱D及其外部半環(huán)形凸筋設置1個抽芯機構IV,矩形孔F钙蒙、G分別設置1個抽芯機構V茵瀑、VI,共需設置6個斜導柱抽芯機構；根據(jù)實際測量分析躬厌，綜合考慮抽芯安全距離马昨，以上6個抽芯機構的抽芯距離分別為33、42扛施、45鸿捧、20、6疙渣、6mm匙奴。由于塑件表面允許存在不影響使用性能的接痕，為了簡化模具結構妄荔，確定采用斜導柱在前模泼菌、滑塊在后模的結構形式[15-16]谍肤。圖5為抽芯機構Ⅲ相應塑件部位的脫模方向，由于凸耳C上方R處需設置側向抽芯哗伯，下方S處垂直脫模即可荒揣，而長圓孔柱J外側的搭扣T處同樣需要設置側向抽芯。因此R與T兩處的滑塊應避開S處的成型部位焊刹，即T處應采用隧道式滑塊形式系任。
綜上所述，6個斜導柱抽芯機構的抽芯方式相同虐块，其中尤以抽芯機構Ⅲ的抽芯距離最長俩滥，抽芯結構最復雜，在此僅以該抽芯機構設計為例做具體介紹贺奠。圖6為斜導柱抽芯機構Ⅲ霜旧。其中斜導柱的傾斜角度α與開模行程L、抽芯距離s,和斜導柱工作長度L的尺寸關系如圖6a所示敞嗡。如前所述颁糟，滑塊抽芯距離為45mm,初步選定斜導柱直徑為Φ20mm,斜導柱傾斜角度α為20°,鎖緊楔傾斜角β為22°;根據(jù)抽芯距離s,和斜導柱傾斜角度α,可求得斜導柱理論工作長度L為131.6mm[17]。斜導柱抽芯機構及關鍵部件如圖6b和圖6c所示喉悴。其中棱貌，滑塊7用于成型凸耳C周邊的側凹結構，滑塊鑲件13固定在滑塊7上用于成型長圓孔柱L上的搭扣箕肃；斜導柱10裝在斜導柱座8上并固定在A板9上婚脱；鎖緊楔5固定在A板9上，并與A板9一起鎖緊滑塊7;B板1導滑槽中間和滑塊7背面分別加裝一件耐磨塊4勺像、6,用于提高滑塊的運動精度和使用壽命障贸，同時方便模具維護；另外機構中還設計了定位波珠2和限位擋板3,用于限定滑塊行程[18-19]吟宦。
注：1-B板篮洁；2-定位波珠；3-限位擋板殃姓；4袁波、6-耐磨塊；5-鎖緊楔蜗侈；7-滑塊篷牌；8-斜導柱座；9-A板踏幻；10-斜導柱枷颊；11-前模鑲件；12-主型芯；13-滑塊鑲件夭苗；14-后模鑲件信卡；15-內六角螺栓。
2.3.2 斜頂抽芯機構設計
圖7為斜頂抽芯機構听诸。其中斜頂傾斜角θ與抽芯距離s?和推出行程l?的尺寸關系如圖7a所示坐求。根據(jù)實際測量可知蚕泽，側孔M與N的孔深約為2.3mm,考慮抽芯安全距離晌梨，擬定斜頂抽芯距離s為7.0mm;初步設計傾斜角θ為10°,則可求出斜頂推出距離l?為40mm。前模斜頂抽芯機構與后模斜頂抽芯機構的動作原理類似须妻，但由于斜頂抽芯機構設置在前模仔蝌，無法直接利用標準模架推桿板的推出動作完成抽芯動作，因此需在前模設計相應的推出與復位裝置[20-21]荒吏。斜頂抽芯機構及關鍵部件如圖7b敛惊、7c所示。其中包括在頂板11與A板20加裝前模墊板12,使頂板11與A板20之間形成避空绰更；在避空處各設置推出固定板14與推出墊板13,裝配后可在頂板11與A板20之間實現(xiàn)反復運動瞧挤；在推出固定板14上安裝限位塊15,確保斜頂抽芯機構整體推出距離l?為40mm。斜頂鑲件19與連桿17利用銷釘連接儡湾，連桿17與斜頂介子6特恬、斜頂導滑片9裝配在滑塊座7上；滑塊座7安裝在推出墊板13上徐钠，可做橫向滑動[22-23];另外還有彈簧4癌刽、高力橡膠5、回程桿1尝丐、撐柱2显拜、中托司3等零件。其工作原理是：開模時爹袁，模具首先在分型面M-M處打開远荠，在彈簧4與高力橡膠5的彈性力作用下，推出墊板13與推出固定板14向下運動失息；與此同時譬淳，在導向塊16的傾斜角導向作用下，滑塊座7根时、連桿17及斜頂鑲件19等整體向模具左下方滑行瘦赫，同時實現(xiàn)塑件推出及側向抽芯，直至推出固定板與推出墊板等完成既定推出距離蛤迎。合模時确虱，B板21分型面接觸到回程桿1下端面，推動推出墊板13與推出固定板14并帶動其他零件復位替裆，直至整個斜頂抽芯機構完全復位[24]校辩。
注：1-回程桿窘问；2-撐柱；3-中托司宜咒；4-彈簧惠赫；5-高力橡膠；6-斜頂介子故黑；7-滑塊座儿咱；8-內六角螺栓；9-斜頂導滑片场晶；10-緊定螺釘混埠；11-頂板；12-前模墊板诗轻；13-推出墊板钳宪；14-推出固定板；15-限位塊扳炬；16-導向塊吏颖；17-連桿；18-連接銷釘恨樟；19-斜頂鑲件半醉；20-A板；21-B板厌杜。
2.4 推出機構設計
由于后模型腔對塑件外表面的包緊力奉呛、開模時前模斜頂抽芯機構的推出力以及后模斜導柱抽芯機構的附帶力，開模后塑件隨后模型腔逐漸脫離前模型芯夯尽。為了將塑件從后模型腔推出瞧壮，必須在后模設置合適的推出機構。后模型腔較深匙握，塑件材料剛性較好咆槽，脫模阻力較大，因此模具推出零件必須充分圈纺、可靠[25-26]秦忿。結合塑件的結構特點，確定在包緊力較大蛾娶、推出面積較充分的位置設置各類推出零件灯谣，包括直徑為Φ10mm的推桿A共7根，直徑為Φ8mm推桿B共4根蛔琅，直徑為Φ6mm的推桿C共5根胎许，另外在圓孔柱K處設置推管D共1套，確保塑件推出均衡。圖8為推出零件辜窑。
2.5 冷卻系統(tǒng)設計
塑件表面積較大钩述，壁厚較厚，為了縮短模具的成型周期穆碎，注塑過程中需要對成型零件進行充分冷卻牙勘。圖9為冷卻系統(tǒng)。從圖9可以看出所禀，塑件成型部位主要集中在前方面、后模鑲件及主型芯等，根據(jù)模具結構方案北秽，分別在前模鑲件(2件)各設置1條冷卻回路E葡幸、F;并利用A板的串聯(lián)作用在前模主型芯(2件)設置1條冷卻回路G,其中每個主型芯各設置1個隔水片孔最筒。在后模鑲件(2件)各設置1條冷卻回路H贺氓、J。為提高冷卻效率和冷卻效果床蜘，水孔直徑主要為φ10mm,隔水片孔直徑為Φ18mm,冷卻水孔與成型零件表面距離約10~18mm辙培。分別在A、B板接駁前邢锯、后模冷卻回路的進扬蕊、出水接頭；冷卻水流經模板與鑲件處丹擎，設置密封圈尾抑，防止冷卻水泄露[27]。
3模具結構及工作原理
模具采用非標CI型模架蒂培，整體尺寸為900mm×600mm×619mm,圖10為模具裝配圖再愈。從圖10可以看出，模具中护戳，除了在前模設計與斜頂抽芯機構相關的推出零件之外翎冲，同樣在后模推出機構中設計了中托司36、撐柱41媳荒、復位彈簧32抗悍、限位塊2及墊釘35,在B板分型面設計了平衡塊18等輔助零部件。模具工作原理如下：
第一钳枕，注塑缴渊。在注射壓力作用下，熱流道42中的熔體流經分流道和側澆口后進入型腔鱼炒，并在其中保壓衔沼、冷卻、固化。
第二俐巴，開模及抽芯骨望。在注塑機開模動作作用下，模具在分型面打開欣舵；在復位彈簧22擎鸠、高力橡膠49作用下，前模推出機構推動前模斜頂抽芯機構缘圈，輔助推出塑件脫離主型芯20及前模鑲件21,并完成內部抽芯劣光。與此同時，在開模動作作用下糟把，后模各斜導柱抽芯機構完成外部抽芯绢涡。
第三，推件遣疯。注塑機頂出桿推動頂棍37,帶動后模推出機構運動雄可，并利用各類推桿44及推管45推出塑件，使塑件脫離后模鑲件31缠犀。
第四数苫，后模推出機構復位。注塑機頂出桿回抽辨液，在復位彈簧32作用下虐急，推桿固定板33和推桿墊板34帶動推桿44及推管45等推出零件復位。
第五滔迈，合模及抽芯機構復位止吁。前后模合攏，各斜導柱和鎖緊楔驅動滑塊7燎悍、8敬惦、24、30间涵、39仁热、47,使各斜導柱抽芯機構復位；B板5推動前墓戳ǎ回程桿25,使前模推出固定板15抗蠢、推出墊板14帶動滑塊座52、連桿50思劳、斜頂鑲件48等零件整體復位迅矛，直至模具閉合。
注：1-底板潜叛；2秽褒、19-限位塊壶硅；3-方鐵；4-水嘴销斟；5-B板庐椒；6、28-鎖緊楔蚂踊；7约谈、8、24犁钟、30棱诱、39、47-滑塊涝动；9-A板迈勋；10-前模墊板：11-隔熱板；12-頂板醋粟；13靡菇、35-墊釘；14-推出墊板昔穴；15-推出固定板镰官；16、41-撐柱吗货；17、36-中托司狈网；18-平衡塊宙搬；20-主型芯；21-前模鑲件拓哺；22勇垛、32-復位彈簧；23-斜導柱座士鸥；25闲孤、27-回程桿；26,29-耐磨塊烤礁；31-后模鑲件讼积；33-推桿固定板；34-推桿墊板脚仔；37-頂棍勤众；38-限位擋板；40-冷卻水套鲤脏；42-熱流道们颜；43-定位環(huán)吕朵；44-推桿；45-推管窥突；46-斜導柱努溃；48斜頂鑲件；49-高力橡膠阻问；50-連桿茅坛；51-導向塊；52-滑塊座则拷。
4結論
根據(jù)汽車后視鏡固定座的結構特點及塑料的流動特性贡蓖，設計熱流道與普通流道相結合、側澆口進膠的澆注系統(tǒng)煌茬，解決塑件結構復雜且熔體流動性差斥铺、難以充模成型的問題；設計鑲拼式的成型零件和斜面精定位結構坛善，優(yōu)化成型零件加工工藝晾蜘，滿足模具精確定位需求。根據(jù)塑件側孔及側凹的結構及分布眠屎，設計包括隧道式滑塊在內的斜導柱抽芯與前模斜頂抽芯相結合的側向抽芯機構剔交，解決復雜塑件多部位內、外抽芯的難題改衩。根據(jù)塑件結構特點及模具結構方案岖常，設計推桿與推管相結合的復合推出機構以及包括隔水片水孔在內的立體式冷卻回路，解決塑件推出與模具冷卻的問題葫督。進一步完善非標模架結構及其他輔助機構竭鞍，完成整套注塑模具的設計。該模具設計構思巧妙橄镜，結構合理偎快，實用性強，可為同類型的注塑模具設計提供借鑒洽胶。
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