小型汽車空調器支架注塑模具的設計與分析??

范希營 曹艷麗 郭永環(huán) 周錢廷

(江蘇師范大學機電工程學院，江蘇徐州221116)

塑料成型容易、可使形狀復雜的部件加工簡單化， 同時塑料部件的彈性變形行為可以保護車輛和乘員，且塑料耐腐蝕性強、局部受損不會腐蝕，塑料還便于回收利用、具有很高的價格優(yōu)勢[1-3]。同時為汽車輕量化設計及節(jié)能減排提供了新的方向[4]。正因為塑料具有上述優(yōu)異的綜合性能，塑料日漸受到汽車行業(yè)的青睞，其在汽車上的應用正在從內外裝飾件向車身覆蓋件和功能結構件擴展[5-8]。

面包車等小型汽車的車載空調器的旋鈕、控制桿等控制部件通常通過空調器支架進行安裝。目前小型汽車空調器支架大多采用塑料直接注塑成型。為了使小型汽車空調器支架塑件穩(wěn)固定位在車體上并有效固定支撐車載空調器的旋鈕、控制桿等控制部件，目前小型汽車空調器支架薄壁、加強筋結構較多、體積較小、加強筋結構密集、加工難度較大。

1 塑件的工藝性分析及模具方案的確定

圖1所示為小型汽車空調器支架塑件結構示意圖。材料為ABS。在主體底板1上設有支撐體2和3，支撐體B、C尺寸相近但相互呈90°扭轉設置，且兩支撐體立面的內側和外側包括橫向設置了柱面、孔、筋、凸臺、凹腔等結構和傾斜設置的斜面結構，為保證整體的安裝位置及強度，筋結構較多、較密集。另外主體底板1的左右兩側還設有用于將塑件固定安裝在車體上的、傾斜設置的階梯安裝板4及其上的傾斜安裝孔。此類支架是整體結構比較復雜的塑件，密集結構不易脫模。

塑件支撐體B和C上橫向設置的柱面、呈孔、筋、凸臺、凹腔等結構在模具設計時通常需要側抽芯機構完成，但由于兩支撐體之間是互呈90°扭轉的非對稱結構，因此在支撐體外側面設置側抽芯機構較容易，而在支撐體B的內側面上設置側抽芯機構非常困難，原因是在動模型芯內無法采用斜導柱側抽機構、且支撐體C具有位置干涉，因此在支撐體B內側面上受空間限制設置側抽芯機構則非常困難；而且針對主體底板A的左右兩側的傾斜設置的階梯安裝板D和設置在安裝板D上的傾斜安裝孔，由于其是非垂直于主體底板A的結構，若直接通過分型面分型實現(xiàn)脫模則會損傷階梯安裝板D和其上的傾斜安裝孔，因此還需設置斜抽芯機構，但斜抽芯機構的抽芯方向與開模方向之間的夾角較小，因此受空間限制影響斜抽芯機構不易設置。因此現(xiàn)有的針對此類小型汽車空調器支架塑件的注塑模具通常采用一模一腔的結構以便于實現(xiàn)狹小空間的側抽，但注塑效率較低。針對此問題，本文對塑件主體底板的左右兩側具有傾斜設置的階梯安裝板和傾斜安裝孔、且主體底板上具有互呈90°扭轉的非對稱結構支撐體在采用一模兩腔布局的基礎上能夠對傾斜設置的階梯安裝板和傾斜安裝孔實現(xiàn)穩(wěn)固斜抽、對支撐體B內側面實現(xiàn)穩(wěn)固側抽，進而實現(xiàn)在保證塑件精度的前提下實現(xiàn)提高注塑效率。

2 模具結構設計與分析

2.1 主要結構創(chuàng)新與分析

如圖2～4所示，模具主要結構有以下創(chuàng)新:

(1)多個型芯組合，但結構互不干涉。型腔13的型腔部分的表面和抽芯柱部分的底端、型芯的上表面、外側型芯4面向型腔13的一端、內側型芯9面向支撐體B內側面塑件空腔的一端、斜型芯44的底端上都有部分塑件形體，為組合型芯，共同圍成小型汽車空調器支架塑件的形體容納空間，各抽芯在其抽芯方向上可與型腔13分離，避免了型芯結構的互相干涉，進而保證塑件的質量。

(2)推件頂板一板多用，降低了模具加工難度。由于塑件支撐體B內側面抽芯機構設置在動模板31的側抽安裝腔內部，推件頂板23既能在合模狀態(tài)時形成塑件的局部形狀，又能在開模狀態(tài)時作為推出機構，因此降低了模具加工難度，制造和維修方便，且保證順利開模。

(3)在較狹小的動模板的側抽安裝腔內實現(xiàn)穩(wěn)固側抽，保證塑件的成型和質量。由于塑件支撐體B內側面抽芯機構包括楔形側推部件，因此可以在推件過程中控制內側型芯9平移側抽，進而實現(xiàn)在較狹小的動模板31的側抽安裝腔內實現(xiàn)側抽、保證塑件的成型和質量，結構緊湊、制造方便，

能夠對傾斜設置的塑件階梯安裝板D和傾斜安裝孔實現(xiàn)穩(wěn)固斜抽、對塑件支撐體B內側面實現(xiàn)穩(wěn)固側抽，進而實現(xiàn)保證小型汽車空調器支架塑件的精度。

2.2 模具工作原理

在合模狀態(tài)時進行注塑，帶有壓力的注塑料經(jīng)澆口套16被擠壓入模具內，此時在斜導柱10的支撐作用和楔頂支撐板7的限位作用下，外側型芯4抵抗住注塑壓力保持在定位狀態(tài)；在塑件支撐體B內側面抽芯機構的推件部件和楔形側推部件楔形配合面的支撐作用下，推件頂板23的上平面和內側型芯9的面向塑件支撐體B內側面的一端抵抗住注塑壓力保持在定位狀態(tài)；在齒條推桿43的支撐作用下，斜型芯44抵抗住注塑壓力保持在定位狀態(tài)；待注塑壓力達到設定壓力時即停止泵壓；型腔13內部的冷卻水隨即循環(huán)對型腔13進行快速降溫，形體容納空腔內的注塑料即迅速凝固成型。

待注塑料凝固成型后進行開模取料:開動注塑機使機床動模板下移開模，帶動動模組件、外側向抽芯機構和塑件支撐體B內側面抽芯機構整體向下移動；與此同時，處于壓縮狀態(tài)的頂出彈簧33釋放彈力使整體定模組件與定模支撐板38分離并跟隨動模組件下移，直至限距拉桿34下端的限位凸臺頂靠在整體定模組件的下端面上后整體定模組件停止下移，即如圖2所示的Ⅰ-Ⅰ分型面首先分型，澆口套16內的凝料即被整體定模組件拉出。

機床動模板繼續(xù)下移帶動動模組件繼續(xù)下移使動模組件與整體定模組件分離，即如圖2所示的Ⅱ-Ⅱ分型面分型，型芯從型腔內部脫離，成型塑件跟隨動模組件繼續(xù)下移。

如圖3所示，動模組件整體下移過程中，齒條推桿43跟隨推板27下移使齒條推桿43頂部的齒條結構下移帶動驅動齒輪20旋轉，同時驅動齒輪20旋轉帶動斜抽齒條45沿斜抽直通道上移，斜抽齒條45即帶動斜型芯44完成斜抽芯動作。動模組件繼續(xù)下移時齒條推桿43頂部的齒條結構即脫離驅動齒輪20。動模組件整體下移過程中，側滑塊8脫離楔頂支撐板7并在斜導柱10的導向作用下同時向背離成型塑件的方向移動完成外側向抽芯動作。當注塑機動模板下移至設定距離后注塑機頂桿自機床動模板上頂出，穿過注塑機頂桿通孔頂靠在頂模裝置的推板27上，注塑機頂桿繼續(xù)頂出，推板27帶動頂桿24、復位桿25分別自頂桿通孔頂出，將成型塑件向上頂出脫離型芯。

同時如圖4所示，推板上移過程中推件部件帶動推件頂板23使推件頂板23的上表面將成型塑件推出，同時，在楔形側推部件的楔形配合面的作用下內側型芯9向背離塑件的側抽方向平移完成塑件支撐體B內側面的側向抽芯動作。

當注塑機頂桿上移至設定距離后成型塑件被頂桿24和推件頂板23完全推出，完成頂模動作。

取下成型塑件后再次合模時，注塑機頂桿先縮入機床內，然后機床動模板上移使動模組件與定模組件貼合即可，合模過程中復位桿25帶動推板27被整體定模組件同步推回至初始狀態(tài)。

3 結語

(1)采用組合型芯，共同圍成小型汽車空調器支架塑件的形體容納空間，各抽芯在其抽芯方向上可與型腔分離，避免了型芯結構的互相干涉，進而保證塑件的質量。

(2)由于塑件支撐體B內側面抽芯機構設置在動模板的側抽安裝腔內部，推件頂板既能在合模狀態(tài)時形成塑件的局部形狀，又能在開模狀態(tài)時作為推出機構，因此降低了模具加工難度，制造和維修方便，且保證順利開模。

(3)由于塑件支撐體B內側面抽芯機構包括楔形側推部件，因此可以在推件過程中控制內側型芯平移側抽，進而實現(xiàn)在較狹小的動模板的側抽安裝腔內實現(xiàn)側抽、保證塑件的成型和質量，結構緊湊、制造方便，能夠對傾斜設置的塑件階梯安裝板D和傾斜安裝孔實現(xiàn)穩(wěn)固斜抽、對塑件支撐體B內側面實現(xiàn)穩(wěn)固側抽，進而實現(xiàn)保證小型汽車空調器支架塑件的精度。

.知識窗.

全員參加的生產維修制(total production maintes-ance system)日本國根據(jù)本國特點吸取外國經(jīng)驗于1971年提倡的一種設備維修制度。它包含五個方面的內容:(1)把設備效率提到最高程度(綜合效率或全效率)為目標；(2)建立以設備一生為對象的生產維修系統(tǒng)；(3)涉及到設備的計劃、使用、保養(yǎng)等所有部門；(4)從最高領導到第一線，全體成員都參加；(5)加強思想教育，開展生產維修小組活動，推進生產維修。

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