汽車方向機護罩斜頂彈針結構設計

徐 洲，何豐利，李 雙，黃 炎，嚴強林

（湖北齊星模具制造股份有限公司，湖北隨州 441300）

1 引言

模具是工業生產的重要基礎裝備，它以其自身的特殊形狀通過一定的方式使原材料成型。由于使用模具生產的制品所表現出來的高效率、低消耗、高一致性、高精度和高復雜程度，是其它任何加工制造方法所不及的，因此模具得到了非常廣泛的應用。而注射模就是眾多模具中應用較為廣泛的一種。

塑料制品在人們日常生活中及現代化生產領域中得到日益廣泛的應用。隨著塑料工業的發展，社會對塑料制品的需求越來越大。據統計，在現代化工業生產中，60%～90%的工業制品需要使用模具加工，模具工業已經成為工業發展的基礎。而注射模在模具中的所占的分量也是比較大的一塊，其發展也是十分的迅速，在模具市場中占有較大的份額。

2 塑件分析

圖1所示塑件為汽車方向機護罩，是方向機轉動軸上的裝飾件，屬于汽車內飾件。塑料：PP-TD20，收縮率為1.1%，模具穴數為1×1，塑件外觀有皮紋要求。塑膠尺寸為226×224×207mm，屬于中小型模具。

圖1 護罩

主要設計難點為塑件內部的4個柱子，此柱子高度都在28mm左右，出模行程較大，做結構的空間小，為塑件脫模增加了難度。另外因為PP材料的特性，變形量較大，而且此塑件的形狀為弧形，柱子較長且有較多骨位，增加了塑件變形、粘模的風險，因此塑件內表面的柱子考慮做帶彈針的斜頂，讓塑件在頂出的時候有彈針對塑件有個側向的推力，輔助斜頂能夠順利的脫離塑件柱子。而塑件外觀面上有4個孔，且外觀面需要做粗皮紋，塑件側面的出模角度無法滿足，如圖2方框所示，所以考慮做兩個大滑塊，類似于哈夫模的設計。這種結構會在塑件外觀面留兩條分型線，一般需要塑件工程師確認同意后方可使用。

圖2 斜率分析

3 分型面設計

模具上用于取出塑件和澆注系統凝料的可以分離的接觸面，通常稱為接觸面，分型面的選擇直接影響模具的加工，塑件的外觀質量等方面，所以在選擇分型面時需要遵循一些基本原則，如：

（1）便于塑件的脫模。主要包含：在開模時塑件留在動模內；有利于側向分型和抽芯；合理安排塑件在型腔中的位置。

（2）考慮塑件的外觀質量。如夾線外露、夾線精度及美觀度。

（3）便于加工成型及模具研配，模具型面到到丹率90%以上。

（4）利于模具排氣。

而分型面的形式也有很多種，主要有平面、斜面、階梯面、曲面等（即枕位、碰穿、插穿）。分型面設計要求平滑順，且盡量選擇平面，方面模具加工與后期鉗工的研配。此塑件的外形相對比較簡單，取出最大外形的分型線，如圖3所示，按出模方向進行延伸，補面即可得出塑件的分型面，具體如圖4所示。

圖3 分型線示意

圖4 分型面示意

4 模具結構

由于塑件外觀面與內表面均有不可取消的倒空，及塑件安裝點，因此模具必須設計出滿足出模條件的側向分型與抽芯機構，使得塑件在模具開模后能夠順利的頂出，方便人工或機械手取件。

通過對塑件的進行結構分型，此塑件要滿足順利出模的條件，需要在外表面做兩個滑塊進行側向分型，內部做兩個斜頂對安裝柱進行抽芯，且斜頂內部需要做彈針，因為斜頂的頂出面積足夠大，且行程空間的原因，不需要再另外布頂桿頂出，如圖5所示。

圖5 結構2D圖

塑件通過合模、注塑、保壓、冷卻等注射成型工序后，在注塑機的動力作用下，動、定模板首先開始開模，此時滑塊5在斜導柱6的驅動下向側面滑動，待滑塊行程結束后完成對塑件側壁孔的抽芯。然后在油缸12的驅動下針板（頂針面/底板）帶動斜頂座運動，使得斜頂16開始對塑件進行頂出，此時彈針15因為后模直身位的存在加上斜頂的斜向運動，對塑件產生一個側向推動的力，使得塑件柱子脫離斜頂。當彈針脫離后模直身位后，在彈簧14的作用下復位，待取出塑件后進入下一個循環。

5 澆注系統設計

塑件的模具排位為一模一腔，由于塑件表面外觀有皮紋要求，塑件表面無法進膠。通過模流分析，選擇熱流道轉冷流道側澆口進膠的方式，此方法優點在于加工簡單，出模方便，缺點是會在塑件上留料把，后期需要人工修出。但是因為其方便簡單的特點，注塑壓力損失小等特點，被廣泛的使用。如圖6所示。

圖6 澆注系統圖

由于此塑件結構較為緊湊，采用了直沖式的流道，這樣可以很好的節省空間，流道形狀為U型，澆口為側進膠的扇形澆口，使得進膠更加的流暢，滿足注塑要求，較少注塑過程中的壓力損失。

6 冷卻系統設計

冷卻系統作為注塑模具的重要組成部分之一，其作用直接影響到塑件的成型質量。良好的冷卻系統使得模具各零件溫度均勻，可以縮短成型周期、提升塑件品質、使模具整體溫度均勻，預防熱膨脹不均導致模具開裂。通過控制模具溫度也可以使塑件朝有利的方面收縮和翹曲。

此模具考慮到塑件后續的變形問題，在定模型腔、動模型芯、斜頂、滑塊中均排布了冷卻水道，讓塑件得到均勻的冷卻，縮短整體注塑周期，提高生產效率，如圖7所示。

圖7 冷卻系統圖

7 結論

通過試模驗證，此結構很好的解決了此類斜頂行程大，粘模風險高的問題，使得塑件的合格率得到提升，滿足生產裝車需求。