汽車內門把手注射模結構優化設計＊

林浩波，劉軍輝

（河源職業技術學院機電工程學院，廣東河源517000）

1 引言

現代汽車制造有大量的塑料件作為重要零部件，所以汽車塑料件的模具設計與注射成型技術至關重要。汽車塑料件一般具有較為復雜的結構，包含復雜的外觀和大量的倒扣，需保證塑件的使用性能與表面光潔美觀，裝配后要求無松動，相配合零件外形輪廓應吻合，過度應平順。汽車塑料件注射模設計，由于塑件尺寸較大且形狀的不規則導致冷卻系統的設計比較復雜，而模具結構的難度主要體現在倒扣的處理方式。本文以汽車內門把手塑件為例，分析該塑件的結構特點，進行模具結構整體設計，針對其倒扣特點，優化設計出側抽系統及斜頂系統。

2 塑件結構特點分析

塑件材料選擇PA6+GF40%（聚酰胺6+40%玻纖），該材料有很好的加工性，具有很好的力學性能、耐熱性、耐蠕變和耐疲勞強度，吸濕性較低，但耐磨性欠缺，非常適合汽車內飾塑料件的生產。其收縮率為0.5%，熔融溫度為250℃～280℃，成型模溫為80℃～90℃，注射壓力為140～180MPa。塑件的外觀質量要求較高，不允許有熔接痕、縮水痕、飛邊、缺料和變形等影響外觀的工藝缺陷。內門把手外形尺寸約為256.18×84.60×59.63mm，如圖1a所示，由UG8.5測得塑件體積為96.5cm3，質量為140g，平均壁厚為2.58mm，最厚處5.77mm，厚度分析如圖1b所示。

圖1 塑件結構分析

該塑件結構較為復雜，存在多個倒扣結構，如圖2所示，K1～K3為塑件外側的倒扣槽，以滑塊側抽芯形式進行處理；K4～K5為塑件的斜倒扣孔，這些倒扣以斜抽芯形式進行處理；K6為塑件里面的倒扣槽，這些倒扣以定模斜頂結構進行處理。該模具的設計難點在于定模斜頂機構和斜抽芯機構的設計。考慮到塑件的需求和成本，該模具采取一模兩腔的結構形式，為了提高生產效率及簡化模具結構，使用熱流道轉潛伏式進膠的方式進行多點注射成型。

圖2 塑件倒扣分析

3 模具結構設計

3.1 型腔型芯設計

為了不影響塑件外觀質量和保證塑件順利脫模，以塑件最大投影面輪廓線為分型線，并以此設計分型面，分型面如圖3所示。3D分模動模型腔結構如圖4所示。型腔、型芯采用整體嵌入式結構，材料采用8407模具鋼，該模具鋼具有良好的鏡面拋光性、易加工性和熱處理尺寸穩定性等特點，是精密模具常用鋼材。

圖3 分型面設計

圖4 型腔型芯設計

3.2 抽芯機構優化設計

塑件共有6處倒扣，針對倒扣的不同情況，采用不同的側抽芯機構進行處理。現對各側抽芯機構進行詳細介紹。

（1）斜導柱滑塊二級抽芯機構。

側邊K1處為斜向下45°的倒扣，針對其特殊結構，故采用斜導柱滑塊二級抽芯機構，如圖5所示。斜導柱2通過楔緊塊1固定于定模，一級滑塊3與二級滑塊4通過燕尾槽配合再通過滑塊壓條6和滑塊壓條9與動模連接。開模時，通過斜導柱2帶動一級滑塊3向后運動29mm，其運動距離由波珠彈簧7確定。同時，在燕尾槽的作用下，二級滑塊4沿滑塊壓條6斜向下運動17.98mm脫離倒扣位置，完成側抽芯動作。

圖5 K1處斜導柱滑塊二級抽芯機構圖

側邊K2、K3處的倒扣為斜向上30°，針對其特殊結構，也采用斜導柱滑塊二級抽芯機構，如圖6所示。斜導柱3通過楔緊塊2固定于定模，一級滑塊1與二級滑塊4通過燕尾槽配合再通過滑塊壓條6和滑塊壓條7與動模連接。開模時，通過斜導柱3帶動一級滑塊1向后運動29mm，其運動距離由波珠彈簧8確定。同時，在燕尾槽和滑塊彈簧5的作用下，二級滑塊4沿導滑塊壓條6斜向上運動25.11mm脫離倒扣位置，完成側抽芯動作。

圖6 K2、K3處斜導柱滑塊二級抽芯機構圖

（2）定模斜頂抽芯機構。

塑件K6的倒扣在塑件內側，深4.57mm，采用定模斜頂抽芯機構進行脫模。整套定模斜頂機構安裝于定模承板內槽，與定模側相連接，如圖7所示。開模時，在彈簧11的作用下，定模斜頂機構彈開40mm，斜頂側向抽芯5.02mm，脫離倒扣位置，完成側抽芯動作。

圖7 K6處定模斜頂抽芯機構圖

（3）斜抽芯機構。

塑件的K4、K5是深度為11.31mm，傾斜角為28°的斜孔，采用斜抽機構進行脫模，如圖8所示。開模后，推出前，液壓缸7拉動斜抽推板6后退25mm，帶動斜抽座4一起運動，斜抽鑲件3在T型槽作用下斜向下運動17.58mm，脫出斜孔完成抽芯動作。

圖8 K4、K5處斜抽芯機構圖

3.3 其它機構設計

澆注系統采用熱流道轉冷流道及潛伏式澆口進膠方式，澆注系統如圖9所示。為了縮短成型周期和節省原料，主流道采用大水口式熱噴嘴，熱噴嘴直徑為φ35mm，噴嘴球面半徑為SR40mm，主流道澆口直徑為φ2mm。分流道采用U型截面流道，流道寬10mm，深8mm，脫模斜度為5°。澆口采用3點潛伏式進膠，澆口直徑為φ2mm。

圖9 澆注系統設計圖

塑件的結構形狀較復雜，為了縮短生產周期與提高生產效率，在定模、動模和滑塊都開設冷卻水路，保證冷卻均勻。冷卻系統如圖10所示，冷卻水的入口和出口的水溫差小于2℃。

圖10 冷卻系統設計圖

塑件的斜度較大，脫模難度不大，故該模具只采用4根圓頂桿就可以順利推出塑件。圓頂桿的型號有2根為φ12mm，2根為φ6mm的頂桿，頂桿分布如圖11所示。

圖11 推出設計圖

排氣系統設計合理與否，將對塑件的質量有較大影響。通過MoldFlow軟件對塑件進行氣穴分析，分析結果如圖12所示。由圖12a可見，在塑件四周與部分角落有氣體積聚，為了解決氣穴問題，故在塑件四周開設排氣槽和利用動模鑲件及頂桿進行排氣，如圖12b所示。

圖12 排氣系統設計圖

4 模具整體結構設計及其工作過程

模具結構如圖13所示，模架采用非標準模架CT7550-A145-B185-C135。模具型腔布置為1模2腔。模具工作過程如下：

圖13 模具結構圖

（1）注射成型完成后，模具開模，定模斜頂機構在斜頂彈簧作用下側抽芯，完成K6處的脫模。同時，滑塊座在斜導柱的作用下側向運動，利用T型槽帶動滑塊完成斜向的抽芯，完成K1、K2、K3處的脫模。

（2）開模完成后，液壓缸提供動力，帶動斜抽推板和斜抽座運動，完成K4、K5處的斜抽芯脫模。

（3）斜抽完成完成后，注塑機頂桿推動模具頂桿板從而推動頂桿將塑件推出型腔，完成塑件的脫模。

（4）復位。推出機構在復位桿和復位彈簧作用下先復位，而后利用液壓缸完成斜抽復位。定模復位桿將斜頂機構復位，同時楔緊塊將滑塊機構推回原位，模具完全閉合。

5 結論

針對汽車內門把手的結構，將塑件側孔抽芯機構設計為斜導柱滑塊二級抽芯機構，塑件內部斜孔則采用液壓缸斜抽機構實現脫模，塑件內部的倒扣利用定模滑塊機構脫模。并用采用熱流道轉冷流道及潛伏式澆口進膠方式，實現模具的自動化生產。該模具運行可靠，成型塑件符合使用要求，可為同類結構塑件的模具設計提供借鑒。