汽車內擋水TPE密封條接角模具設計

張玉新，白文娟，周應繼，楊嘉鑫，劉 源，齊新華，李 勇，趙寶臣

（1.華北水利水電大學 材料學院，河南 鄭州 450046；2.華北水利水電大學 機械學院，河南 鄭州 450046；3.天津楚斯特模具有限公司，天津 300000）

隨著汽車普及率的不斷增加，人們對汽車的密封性能要求也越來越高[1-2]。密封條除了密封性能要求，還需要做到兼顧降噪、減震、除塵等。而門洞條是一種專門用于汽車門洞止口邊與汽車車門緊密配合的密封條，門洞密封條的接角部分，結構較為簡單，但尺寸較小、形狀非常復雜，承受載荷低，加工困難，需反復試模才可確定設計結果并調試后加工。故本設計時應用了UG-交互式CAD/CAM系統，首先設計出了橡膠注塑模具的三維模型，并通過對其相關零部件的生產合理性進行了分析不斷修模后才最終定型，如圖1所示。

圖1 制件圖

1 產品審查

橡膠模具設計中，只有通過對橡膠產品全面審查，才可獲得橡膠制品的形狀尺寸、性能用途，對所用膠料以及生產規模有一個全面、細致地掌握。

其中，D制——硫化后制件尺寸，mm；

Cb——產品尺寸收縮率浮動量，%；

Cc——產品尺寸允許變動量，mm；

Dz——產品尺寸，mm。

根據生產經驗，當產品的最大尺寸不大于160mm時，可忽略尺寸所允許的橡膠制件的浮動量計算，而直接將制件的尺寸公差與國家標準《橡膠制品尺寸公差（GB/T 3672-2002）》相比較，公差等級高于M1級即滿足使用要求[1]。

將產品的設計尺寸及公差與國家標準所規定的橡膠制件的尺寸公差相比較，本產品的各個尺寸的公差等級符合國家標準，均滿足TPE（熱塑性彈體）的收縮率要求[3-4]。而對于本次設計所需要準備制作的橡膠制品而言，其關注中心則將是斷面厚度、倒角與斜度，以滿足產品形狀的工藝性審查要求。

2 模具結構的確定

在選用注射機時，需綜合考慮注射機的最大注射量、鎖模力以及最大模架尺寸。由于條件限制，設計首先考慮注射機選用的經濟性。本產品選用C型橡膠注射機，技術規范如表1所示。

表1 XZL-500橡膠注射機技術規范

2.1 模具腔數的確定

TPE內擋水密封條安裝在車窗玻璃處，并與配套的車車門內側腰線相接觸。模具將采用多分型面、手動脫模的模具結構。而模具型腔數量的選擇綜合考慮了注射機的注射量以及塑化能力，以保證成型產品滿足設計要求。腔數結構如圖2所示，模具型腔壁厚應具有足夠的剛度來承受這些載荷而不發生破壞變形[5]，同時也考慮到模具的經濟性以及便于生產工人的熟練操作，以降低企業生產運營成本。

圖2 型腔周界尺寸

2.2 分型面的確定

為了便于模具的加工制造，避免模具設計或生產上的不合理，將模具成型部件分成多個模塊加工，再進行裝配。考慮到一般橡膠模具的分型面也有多個[5-7]，制品的形狀比較復雜，在對模具生產進行計算機模擬編程，以及在加工中心制造模具時，都會由于難度的增加而大幅延長生產周期。同時，考慮到生產能力水平，通過將模具的不同模塊的設計制造難度合理分配，進而設計出與公司生產計劃相匹配、符合模具生產周期的合適分型面，如圖3所示。

圖3 密封條接角模具分型面

3 澆注系統的設計

3.1 主流道設計

主流道的尺寸主要是根據所選擇的橡膠注射機的噴嘴參數決定的。主流道上端直徑設計成4.5mm，而下端直徑設計成了7mm，至于主流道的球面凹坑的半徑為R11mm，主流道全長35mm。

3.2 冷料穴設計

在橡膠注射模具中，需在主流道或分流道的末端設置冷料穴，以用于收集來自注射橡膠膠料前端的冷料。在本橡膠模具中可將冷料穴設置于橡膠注射模具分流道的末端，而不必設置冷料的拉料桿，進而簡化模具結構，縮短模具的設計生產周期。冷料穴橫截面與分流道橫截面保持一致，以便于模具加工，但冷料穴比分流道略長，以容納足夠的前鋒冷料。

3.3 澆口的設計

澆口是熔融橡膠膠料流入模具型腔的最后一步通道，其連接了成型模具的分流道和型腔。本設計中，由于分型面的選擇已經避開了產品外觀面，又由于TPE材料在室溫下的高彈性，故選擇手工脫模取件。最終，本設計的模具澆注系統結構如圖4所示。

4 導向定位機構的設計

4.1 合模導向機構

橡膠注射成型模具在成型過程中，會受到來自橡膠注射機提供的巨大鎖模力。為了能夠保證模具在成型過程中裝配合理到位，橡膠制品的型腔的形狀以及尺寸符合設計要求，則需要在橡膠注射成型的模具中設置合理的合模導向機構。本設計主要采用了導向銷的結構進行對成型模具的導向。

4.2 模具的定位

通過導正銷的設計不僅完成了模具在合模過程中正確合模導向的作用，還起到了通過導正銷緊密連接型腔的各個組合模塊，并確定各模塊安裝準確位置的作用。但在模具的其他位置，仍然需要考慮模具各組成部件之間的定位問題。

模具的上模板與上模之間的定位采用大頭圓錐定位銷的設計。圓錐定位銷其有著耐磨損、強度高的特點，尤其適用于這種模具插拔頻繁的場合。

4.3 模具固定裝置的設計

圖4 澆注系統主要結構

在模具的各零部件都生產加工完成后，在模具的組裝、調試、打樣、修模、發貨的每個階段，都需要移動運輸模具。故在模具的上模板的表面開設了吊環安裝孔，以方便模具的吊裝。同時，還在模具的側面對稱均布的設置了模具固定塊，通過使各模具在運輸途中處于合模緊閉的狀態，來降低模具在運輸途中因震動、顛簸而導致的模具破損。

設計重點解決模具分型面位置的選擇，以及澆注系統主要結構的設計。在設計過程中，主要根據公司現有生產能力從而設計出了經濟性最佳的模具，如圖5所示，其間更多的依靠CAD/CAM輔助軟件，實現了快速設計和精密計算。

5 小結

綜上所述，汽車內擋水密封條接角模最突出的特點是制品斷面結構復雜，多借助設計人員的工程經驗。鑒于此，應結合參數化設計，獲得最優的分型面設計、澆注系統和型腔的設計結果。進而提高模具生產效率，保證接角模設計的合理性和科學性。

圖5 模具總裝