汽車座椅頭枕套鎖扣注射模設計＊

2021-08-06 01:07:48方迪成

模具制造 2021年6期

方迪成，蔣燕

（汕頭職業技術學院，廣東汕頭515078）

1 引言

圖1所示的頭枕套鎖扣塑件是汽車座椅上的重要零件。由于設備內部零件裝配和固定的需要，塑件的表面既有側凹與突耳結構（位置A、B、C處）又有方孔穿過側凹而形成的內凹（位置4處），這些結構增加了成型難度。本例中，通過設置動模滑塊帶定?；瑝K的抽芯機構解決了塑件成型和脫模的難題。

2 塑件結構工藝分析

圖1所示汽車座椅后排頭枕套鎖扣塑件材料為PP+TD20（聚丙烯加入20%的滑石粉），其收縮率是1%。塑件的外形尺寸為?45×118.5mm，塑件平均壁厚2.0mm，厚度最大處為4.8mm，最薄處為加強筋處0.6mm。塑件成型后要求表面光滑、無毛刺，突耳無損傷、卡接力達到預定目標值，且要有良好的機械強度、尺寸穩定性和耐沖擊性等特性。圖1中位置A、C處為同一方向的裝配結構，其通過設置動?；瑝K機構來實現側向結構的成型；位置B處為另一方向的裝配結構，也通過設置動?；瑝K機構成型；考慮到模具量產的結構穩定性及降低模具成本，位置D處方孔采用定?；瑝K先抽芯然后附著在動模滑塊上完成最終抽芯的成型機構[1~2]。

圖1 汽車座椅后排頭枕套鎖扣

3 模具設計要點

3.1 澆注系統設計

由于型腔的排布與澆注系統布置密切相關，綜合考慮塑件的生產批量、外形尺寸和注塑機臺注射容量等因素，將模具設計為一模兩腔。綜合考慮塑件主要表面質量要求高，不允許在外表面出現澆口痕跡，便于做抽芯結構，大批量生產和模具具體結構與布局的需要，設計了如圖2所示的單點潛伏式澆口澆注系統。主流道采用冷流道系統，直徑為?6mm；分流道采用普通圓形截面流道，直徑為?5mm，側澆口端面尺寸為?0.8×2.0mm。開模時澆注系統凝料隨動模一起移動，澆口在塑件推出時強行拉斷，從而完成與塑件的自動分離[3]。

圖2 潛伏式澆口

3.2 成型零件設計

成型零件主要包括動、定模型腔、型芯、定?；瑝K、動模滑塊、動模鑲件、司筒套裝等。動、定模型腔、型芯成型塑件的主體部分，整體鑲入到動、定模板中；定?；瑝K成型汽車座椅后排頭枕套鎖扣（見圖1）所示位置D方孔處部分；動?；瑝K成型圖1中位置A、B、C處的卡扣裝配結構；動模鑲件成型塑件末端筋條部分（便于筋條前端部分膠位在動模型芯中用線切割加工）；司筒套裝成型塑件內孔部分。采用UG的模具設計模塊進行分模，最后的分模圖如圖3所示，動、定模型腔、型芯圖如圖4所示。

圖3 成型零件分模圖

圖4 定、動模型腔、型芯圖

此外，考慮到生產批量及塑件使用、成型要求的前提下，型芯、型腔、動模鑲件選用738H模具鋼，定?；瑝K、動模滑塊選用H13模具鋼，司筒套裝選用SKD61模具鋼。德國738H具鋼材是預硬塑膠模具鋼，具有良好的拋光、電蝕、焊補性及切削加工性能，用于大型長壽命、高表面光潔度及復雜可能變形的注射模，選此材料能保證塑件的外觀質量及大批量生產的模具壽命；H13屬于熱作模具鋼，淬透性高（在空氣中即能淬硬），熱處理變形率較低，具有良好的韌性、耐磨性、切削加工性能以及優良的抗熱裂能力，選此材料可保證滑塊的耐磨及抗熱裂能力；SKD61是一種具有較高強度、切削加工性能良好、較高韌性及耐磨性極其優良的熱作模具鋼，選此材料可使司筒套裝具有高強度、高韌性及高耐磨性[4~5]。

3.3 動?；瑝K帶定?；瑝K的抽芯結構設計

針對汽車座椅后排頭枕套鎖扣的形狀結構，設計模具2D結構如圖5所示。在圖5c中設計了動模滑塊帶定?；瑝K的抽芯結構來實現圖1所示位置A、C、D的方孔出模問題。其原理就是開模時在彈簧的作用力下，定?；瑝K率先完成位置D的方孔抽芯，然后在限位螺釘的限制下附著在動?；瑝K上，最終和動?；瑝K一起完成抽芯動作，這樣的結構空間占比小、動作運行順暢與穩定，也提高了塑件的設計想像空間。

動模滑塊帶定?；瑝K的抽芯結構主要由斜楔22、斜導柱24、定模滑塊25、限位螺釘27、彈簧28、滑塊鑲件29、滑塊鑲件30、斜楔32、螺釘33及滑塊壓塊60組成，如圖5、圖6所示。

圖5 模具2D結構圖

圖6 抽芯結構各關鍵部件的3D示意圖

在注塑機的開模力及彈簧43的作用下，圖5中定模座板1與定模板4分開（注：定模板4與動模板34因為尼龍膠塞51的作用下連接在一起），定模座板1帶動斜楔22脫離定模滑塊25，此時定?；瑝K25在彈簧28的作用力下產生向上抽芯的動作，在滑塊鑲件29中滑動，然后在限位螺釘27的限制下完成預定的抽芯距離，并附著在動?；瑝K26上；繼續開模，在限位螺釘44的限制下完成定模座板1與定模板4的預定分開距離；繼續開模，在注塑機開模力的強力作用下，尼龍膠塞51暫時失去粘合力，定模板4與動模板34開始分離，斜楔32也隨著定模板4脫離動?；瑝K26，同時固定在定模板4上的斜導柱24撥動動?；瑝K26帶著定?；瑝K25、滑塊鑲件29、滑塊鑲件30沿著滑塊壓塊60向后運動，直到在螺釘33的限制下完成預定的抽芯距離，抽芯完成。

3.4 其它系統設計

3.4.1 其它系統設計

由于圖1所示位置B處結構的側向分型和抽芯距離不大，本設計采用斜導柱撥動滑塊側向分型與抽芯的方式實現。如圖5c所示，開模時利用斜導柱7的撥力迫使滑塊8在沿著滑塊壓塊59向后移動，直到在螺釘10的限制下完成預定的抽芯距離，完成抽芯。

3.4.2 排氣系統設計

模具中利用分型面、司筒與司筒孔、滑塊與模仁及鑲件與模仁等配合間隙來排氣。

3.4.3 冷卻系統設計

為確保模具溫度在使用時始終處于生產工藝指定的溫度范圍，本模具在定模板4與定模型腔5、動模型芯14與動模板34上采用循環冷卻水路布置，如圖5所示。本模冷卻系統能保證型腔各處冷卻均勻，成形周期短，塑件質量高。

3.4.4 先復位機構設計

為了保證合模時動模滑塊8、動?；瑝K26不與司筒18發生干涉，設計了如圖5e所示機械式擺桿先復位機構。其原理是合模過程中先復位桿53在斜導柱7、24還沒有插入動?；瑝K8、26之前就撞到擺桿56，然后擺桿56通過旋轉銷55往下轉動，撞到固定塊57，并借用彈簧46的作用力，迫使頂桿固定板38率先回復到位，從而帶動固定在頂桿固定板38上的司筒18回復到位[6]。

4 模具工作過程

模具為三板式結構，設計的模具結構如圖5所示，其工作過程如下：開模時，模具在注塑機的開模力及彈簧43的作用下，定模座板1與定模板4分開，定模座板1帶動斜楔22脫離定?；瑝K25，此時定?；瑝K25在彈簧28的作用力下產生向上抽芯的動作，在滑塊鑲件29中滑動，然后在限位螺釘27的限制下完成預定的抽芯距離，并附著在動?；瑝K26上；繼續開模，在限位螺釘44的限制下完成定模座板1與定模板4的預定分開距離；繼續開模，在注塑機開模力的強力作用下，尼龍膠塞51暫時失去粘合力，定模板4與動模板34開始分離，斜楔32也隨著定模板4脫離動模滑塊26，同時固定在定模板4上的斜導柱24撥動動?；瑝K26帶著定模滑塊25、滑塊鑲件29、滑塊鑲件30沿著滑塊壓塊60向后運動，直到在螺釘33的限制下完成預定的抽芯距離，抽芯完成（注：與此同時，動模滑塊8同樣在斜導柱7撥動力的作用下以及螺釘10的限制下完成抽芯動作）。繼續開模，直到到達注塑機設置的預定位置。接著注塑機的頂棍頂著頂桿墊板39向上運動，固定在頂桿墊板39上的司筒18跟隨推動塑件11向上運動；套在復位桿45上的彈簧46在頂出力的作用下向上壓縮；繼續頂出，直到在限位塊52的限制下完成頂出，然后將塑件11取出。

合模時：在開模狀態下，注塑機上的頂棍回收，壓縮狀態下的彈簧46釋放回彈，頂桿固定板38跟隨回位，并帶動固定在其上的司筒18、復位桿45、頂桿48等部件回位，在此過程中，在斜導柱7、24還沒有插入動模滑塊8、26之前，先復位機構53、54、55、56、57強制使頂出機構率先完全回復到位，繼續合模，直到實現分型面閉合，完成一次注射成型周期。