汽車油尺扣環的注塑模具設計

王敏

（安徽科技貿易學校機電工程系 233080)

0 引言

油尺扣環存在于每輛汽車中，其結構、尺寸要求相對較高。而汽車從研發到上市的周期一般較長，但油尺作為一種共用件，可應用到不同型號的汽車中，其模具的設計和制造周期一般為2～3個月，有較為靈活的加工制造、生產空間。

1 產品工藝分析

以市面上常見的油尺扣環為例，成型塑料使用GE公司的PC+ABS，外形尺寸為48.32 mm×29.99 mm，壁厚為5.5 mm，局部最小壁厚0.7 mm，中間為通孔,碰穿位，側面有一個較長的側孔，長度20.02 mm，抽芯距離較長。其外觀要求相對較高，表面色澤需均勻、清潔、無刮痕、飛邊及其他機械損傷，且不能有明顯色差、結合線及污點等，手指扣在環中要相對圓滑。整副模具的關鍵是中間部位碰穿孔的加工及側面較長的側孔尺寸控制，因為側孔有和油尺桿的裝配要求，所以模具設計的關鍵在于鑲件的拆分和側孔抽芯機構的設計。

2 模具結構設計

（1）型腔的排布?？紤]到該產品的需求量和實際結構，將采用一模兩穴，一字形排布的方式，方便進膠點的擺放和抽芯機構的設計。

（2）成型零件的材料選用。設計模具要求能夠穩定生產25萬次，動、定模芯采用鑲拼結構，材料選用NAK80鋼材，硬度38～42 HRC，該鋼材的特點是拋光性能好，強度較高。滑塊座材料也采用NAK80鋼材，兩側耐磨塊用S136鋼材，淬火硬度48～52 HRC。

（3）動模鑲件設計。模具上做的鑲件很多情況下是為了方便加工，這樣不僅能將復雜的加工工藝簡單化，還也能減小加工成本。此模具膠位（5.6 mm）幾乎全分在后模，采用后模芯整體型腔的方式也能達到要求。但在CNC粗加工完成后，4個尖角需要火花放電來清角，需要先做電極后放電，加工時間會變長，成本也會有一定的增加。所以拆分成鑲件，每穴1個（圖1）。六邊形的4個角可以采用線割加工，鑲件中間凸起的外圓可用CNC加工，且用較大直徑的銑刀就能實現。

圖1 后模模芯和鑲件

（4）澆口的設計。合理的進膠方式決定了模具結構的復雜程度，也決定了產品的質量，而澆注系統的設計關鍵在于澆口的選擇。此產品非直接外觀件，澆口可直接放在產品上，因此適合該產品的澆口形式有3種：側澆口，該澆口形式結構簡單，加工容易，但會產生澆口沖痕，料頭需要注塑完成后人工或工裝治具修剪掉[1]；潛澆口，一般澆口潛在頂桿或筋條上面，產品頂出后澆口自動斷開，但該方案存在的問題是產品頂出后需要對澆口余料進行手工的修剪，去除產品上的澆口廢料；點澆口，該澆口形式存在的問題是澆注系統的廢料較多，注射壓力損失較大，模具需要采用三板模的方式，結構復雜。

綜合考慮此產品的結構和外觀要求，為達到最好的進膠效果，同時還能縮短注塑周期，采用側進膠的方式最合適。雖然在澆口附近會有一定的沖痕產生，但可通過適當的注塑工藝來改善，側澆口大小為2.0 mm。

（5）抽芯系統的設計。產品的內部有一個長20 mm的側孔用來裝配金屬部件，為實現這個區域的出模，采用滑塊抽芯來成型。常用的滑塊抽芯有斜導柱式、斜鏟基式和油缸（氣缸）抽芯3種方式，雖然抽芯距離較長，但滑塊本身的結構并不復雜，所以采用斜導柱式。此方式結構簡單，而且零件的加工相對容易。側孔深度20 mm，加上退出的安全距離2～3 mm，滑塊總的行程為23 mm，算上產品在成型完的頂出行程15 mm，以這2個長度作為三角函數的2邊，其正切值為0.65，反正切算出夾角為33°。為方便滑塊本體導柱孔和模架上孔的加工，最后取斜角為35°。

如圖2所示，為方便滑塊和模芯的加工，同時不影響模仁的強度，滑塊座2采用外掛式，直接和后模模芯2貼合，滑塊耐磨塊5鎖附在后模模板1上，成型產品的側孔采用鑲針6直接掛在滑塊座上，方便側孔尺寸的修改和后續配件磨損后的更換。模具開模時，滑塊在彈簧的作用下可能會從模架上脫落，故在滑塊退出行程的尾端位置加限位機構，此限位機構常用的是機械式和止動滾珠式。

圖2 澆口形狀和大小

（6）頂出系統的設計。在設計了滑塊抽芯機構后，產品不存在有脫模倒扣的問題，為了使其順利頂出，在產品4個轉角的地方每穴布置4個圓頂針來頂出產品即可；料頭在模芯正中間放置1個和流道一樣大小的圓頂針來彈出料頭。

3 模具的整體結構和工作過程

開始進入到滑塊上的導柱孔時，因為有斜度的關系，斜導柱會壓縮兩側滑塊向中間運動，直到滑塊完全和模仁貼合，此時模具分型面也貼合關閉，可進行下一個注塑周期。

圖3 模具結構

模具結構如圖3所示。工作過程：合模注射時，熔融的塑料熔體在注塑機螺桿的作用下，從噴嘴通過流道、澆口充滿型腔，保壓補縮，冷卻后模具打開。開模時，模具從動、定模分模面分開，同時兩側的滑塊在彈簧的作用下會隨著分型的打開而慢慢彈開，一直到滑塊座碰到其后的限位螺栓，此時滑塊停止后退的動作。但前后模隨著注塑機的作用打開到足夠的距離（此距離在試模時可調整，已產品能完全脫開，且人手或機械手有足夠的空間取產品為限），產品隨后被頂出。頂出時，注塑機頂桿通過KO孔一直頂在模具下固定板，頂桿前進，帶動頂針對產品進行頂出。頂出到設定的距離后，機械手取出產品，此時4個彈簧處于壓縮狀態，回彈力較大。然后，注塑機頂桿回退，模具頂板在4個彈簧的作用下后退，一直被頂到最開始的合模狀態，頂出結束。緊接著動、定模開始合模，當斜導柱

4 試模效果

為達到較好的表面質量，采用模溫機對模具的動、定模溫度進行調整，設置動模溫度60℃，定模溫度為85℃。因為采用的側進膠方式，為防止進點處流痕過大，注塑機的射速較慢，設定1 s的保壓時間，模腔內冷卻后，試模效果較好。本模具在實際應用過程中，模具動作平穩且頂出過程可靠，試模效果理想，塑件的品質和尺寸符合設計的要求。

5 結束語

精密模具的設計制造一定要從多個方面多個角度來思考，把握一個準則就是“平衡”，所以進膠平衡是關鍵，冷卻均勻、頂出及抽芯機構作動平穩才能設計制造出一個好的模具。

[1]王樹勛，蘇樹珊.模具實用技術設計綜合手冊[K].廣州:華南理工大學出版社,2003,6.