汽車儀表盤注塑模優化設計

周玉蓉，韋光珍

（重慶工業職業技術學院，重慶 400050）

0 引言

圖1 儀表盤3D圖

汽車儀表盤是汽車內飾件的重要組成部分，是各種儀表、信號及操作開關集合處，是汽車的操縱控制與顯示的集中部位。該儀表盤的結構如圖1所示，其特征較多，零件尺寸及外觀要求也較高，制品外形尺寸是331mm×189mm×35mm，中間有個較大的方形通孔，且正面有許多的通孔和通槽。儀表盤表面的粗糙度不得大于Ra0.8mm,壁厚為（1.5±0.1）mm。與儀表盤相配合部分的尺寸精度要求較高，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。該產品的年產量高。通常單月產量上萬。

1 成形工藝及模具澆口結構分析

1.1 成型工藝參數選擇

考慮到儀表板的工作要求及環境條件，制件選用材料為PP-T20，該材料強度高、絕緣性好、吸水率低、熱成形溫度高、密度小,尺寸穩定性好,是結構件，散熱風扇，耐壓殼體的理想材料。取其成型收縮率為1.2%； 該材料在注塑加工前不需特別的干燥處理。模具溫度為50～90℃，為減少內應力及變形，選擇高速注射。

1.2 澆注系統設計

根據該產品結構及工藝性要求分析，模具設計為一模一穴式結構。采用潛伏式澆口（如圖2、圖3所示），從制件較隱秘的側面進料，這樣不但不影響制品的美觀。同時可采用較簡單的兩板模，澆口進點潛入分型面的下方，沿斜向進入型腔，在動定模分型或推出時流道的制件補自動切斷，無需剪料。

圖2 潛伏式澆口截面圖

圖3 潛伏式澆口

2 模具優化設計

2.1 模仁原設計方案

通常在設計此類高要求模具時優先選用龍記標準模架，根據技術協議要求內模料選用日本大同NAK80，以保證良好的電加工性能，及高拋光性已滿足產品的尺寸及外觀要求。此類型的產品相當于一個殼類零件，通過零件的周壁把零件分為內外部分，如下圖4所示。

圖4 零件細部結構圖

根據產品結構，在模具設計時通常將后模仁設計成內外成型零件分割后再組合的結構（如設計成整體，周圍側壁厚度為1.6mm，深度為18mm那么銑削加工是無法完成，就不得不采用放電加工，這樣就會造成放電加工時間極長，電極制造成本高，不便于后期的拋光和成型時排氣，并且不能分散加工延遲模具制造周期），如圖5所示。為了保證零件成型時不產生飛邊成型缺陷，那么后模仁Ⅰ與后模仁Ⅱ的周圍配合間隙要求極高（要保證在0.05～0.015mm）為了保證如此高的要求，在配作加工工藝上不得不采用慢走絲切割，在材料成本及加工成本都會極大的增加。

圖5 模仁結構

2.2 模仁優化設計方案

圖6 零件加工示意圖

根據產品的結構和長期的實踐做出如下設計圖：根據產品的結構，內壁有1度的脫模角如圖6所示，將后模仁四周設計成為斜度分割，加工時在一塊料上同時切割模仁1與模仁2，具體實施步驟如下：

第一步：備料

根據設計備出后模仁料，注意備料時要計算備料高度，高度計算說明如圖7所示。

第二步：線切割錐度加工

按設計輪廓用快走絲切割加工將備好的模仁料分隔為模仁1與模仁2，一次性切割完成，兩個零件的相互配合間隙可以做到幾乎為零的境界，大大提高了零件的配合精度，極大的節約了材料（利用中間的廢料作出模仁Ⅱ的胚料），降低了對設備的要求，節約了模具的成本。第三步：去掉模仁Ⅰ與模仁Ⅱ多余部分料，

圖7 備料圖

其后按正常工序加工即可。

2.3 兩種方案成本比較

圖8 模具加工簡圖

表1 成本對比

按照此副模具設計圖（如圖8）所示進行加工。將兩種方案所需要的成本列表（如表1）比較。我們可以清楚的得到，通過優化設計我們可以在此副模具上節約1萬左右的費用。對于類似的塑料模具，該方法我們已經實施多次，每次都收到了很好的效果。

我們做出如下成本對照如表1所示。

3 生產結果

采用上述的優化方案，在較短的時間內設計并生產出合格的模具（模具結構如圖9所示），成功的生產出了形狀、精度和表面質量滿足要求的產品（如圖10所示）。

圖9 儀表盤模具結構圖

圖10 產品實物圖

4 結論

在注射模具設計過程的初期，采用CAE技術進行澆注系統模擬、優化設計方案。通過最佳澆口位置區域分析和兩種設計方案的填充分析、熔接痕分析、氣泡分析等，確定了較為合理的澆口位置和數目，減少了設計的盲目性。

在注射模具設計過程中，通過優化模具設計，采用改進的模仁加工方法，不但提高模具質量、縮短模具開發周期、同時還極大的降低了模具的成本，并有效的提高了一次試模成功率。從而提高企業的市場競爭力。對于類似的零件也有極大的借鑒作用。

[1] 俞芙芳. 塑料成型工藝與模具設計[M]. 武漢:華中科技大學出版社,2007.

[2] 李建軍.模具設計基礎及模具CAD[M].北京:機械工業出版社,2005.

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