汽車玻璃窗導軌注射模設計

謝俊杰， 秦榮明， 麥宙培

（廣西職業技術學院， 廣西 南寧 530226）

0 引 言

汽車上的塑件多且結構復雜，對外觀質量要求也高，在設計、制造成型汽車塑件的模具時，不但要選擇合理的進澆口，還要設計較多復雜的抽芯機構和推出機構。模具進澆口的選擇將影響成型塑件的外觀質量，針對塑件上的扣位設計的抽芯機構，不但要求結構簡單，以便于模具零件加工和維修，還要求抽芯機構的可靠性高，以延長模具的使用壽命[1]，現以汽車玻璃窗導軌為例，闡述其成型模具的結構。

1 塑件結構分析

汽車玻璃窗導軌如圖1所示，外形尺寸約為532 mm×108 mm×42 mm，呈弧形，壁厚為3.5 mm，材料為ABS+PC。汽車玻璃窗導軌的主要功能是引導汽車玻璃的升降，成型的塑件不能變形，否則汽車玻璃不能正常升降，同時該塑件也是外觀件，對外表面的要求較高。如果模具結構設計不合理，注射成型的塑件容易變形或者其外表面容易產生澆口痕、熔接痕、飛邊、氣泡等缺陷。注射完成后，還需要對塑件的外表面進行噴油處理，如果塑件存在細微缺陷，盡管在噴油前較難看出，但噴油后這些缺陷會變得明顯。另外塑件上還有2個扣位，扣位里面還有筋位，形成雙重卡緊位，如何使雙重卡緊位順利脫模是該模具設計的難點[2]。

圖1 汽車玻璃窗導軌

在塑件的內表面有2個長條形的扣位，位于塑件的側邊，1個扣位向塑件內部翻邊，另一個扣位向塑件外部翻邊。在向外翻邊的扣位內部又設置了1條筋位，形成雙重卡緊位。在向外翻邊的扣位上設置了5個方形的碰穿孔和3個圓形的碰穿孔，扣位的外表面還設置了若干筋位；在塑件一端的內表面上有1個扣位，在該扣位的底部有1個圓形的碰穿孔，在其側面有3個側孔，如圖2所示。

圖2 塑件三維結構

向塑件內部翻邊的扣位表面平滑，沒有孔位，采用斜推結構實現脫模；向塑件外部翻邊的扣位采用滑塊機構實現脫模，但其內部有1條筋位，可以在滑塊上再安裝1個小滑塊實現脫模，因此該扣位是用嵌套滑塊結構實現脫模。對于該扣位上的碰穿孔，可以用滑塊與動模型芯碰穿實現；在塑件另一端的扣位，可用滑塊機構實現脫模，對于該扣位底部和側面的碰穿孔，可以用滑塊與動模型芯碰穿實現。

2 澆注系統設計

汽車玻璃窗導軌對外表面的要求較高，不允許出現瑕疵，為了防止在塑件的外表面出現澆口痕，將澆口設置在待成型塑件的內表面；為了防止在澆口附近產生收縮痕，盡量在待成型塑件的筋位上進澆，如果澆口附近沒有筋位，則采用扇形澆口進澆；為了降低注射壓力，減少普通流道對熔體流動性能的影響，選擇熱流道進料系統，熔體從熱噴嘴進入普通流道，在模具的分型面上設計1個鑲件，將普通流道引入到待成型塑件的內表面，并在待成型塑件的內表面開設澆口，澆口為扇形。通過Moldflow分析軟件對塑件進行模流分析后發現，采用2個澆口進行注射符合成型要求，2個澆口設置的位置如圖3所示。

圖3 2個澆口位置

針對圖3所示的2點進澆方案，根據ABS+PC的性能，將熔體的填充時間設為11 s、注射溫度設為250～265 ℃、模具溫度設為80 ℃、最大注射壓力設為125 MPa，保壓時間設為9 s，模流分析的結果如圖4所示。

從模流分析結果的成型性看，成型塑件的外表面顏色均勻，成型性良好，如圖4（a）所示；在塑件的中間位置存在1條熔接痕，如圖4（b）所示，熔接痕影響外觀，可以通過提高模具溫度，并在熔接痕附近設置推桿的方法使成型塑件上的熔接痕變淡，設置推桿還有助于排出型腔中的氣體，減少氣體對熔體流動的阻礙；填充結束時的壓力分布如圖4（c）所示，澆口位置的注射壓力最高，為29.25 MPa，中間位置的注射壓力最低，為2.9 MPa左右，成型所需壓力不高，中型注塑機能滿足要求；熔體流動速率如圖4（d）所示，在0～2 s為高速填充階段，熔體流動速率迅速增加；2～10 s為低速填充階段，熔體流動速率穩定；10～11 s為保壓階段，用于壓實熔體，熔體的流動速率逐漸減小。模流分析結果符合實際試模情況，說明采用圖3所示的2點澆注系統方案對于該塑件的注射成型是合理的。

圖4 模流分析

3 滑塊嵌套結構

塑件向外的扣位內表面有1條筋位，不能強制脫模，需要用滑塊結構才能脫模。在模具中采用滑塊嵌套結構實現，大滑塊的上表面為斜面，在大滑塊上安裝1個小滑塊，在小滑塊的型芯上設置1條槽，該槽對應的是待成型塑件向外翻邊扣位內部的筋位，當大滑塊脫模時，彈簧將小滑塊推開，小滑塊沿大滑塊上表面滑動，使成型塑件筋位處實現脫模，滑塊嵌套結構如圖5所示。

圖5 滑塊嵌套結構

嵌套滑塊的運動過程：注射完成后，定、動模分開時，塑件留在動模，T型斜壓板帶動大滑塊在動模的滑槽內做側向脫模運動。在大滑塊與小滑塊之間安裝了彈簧，當大滑塊沿側向遠離成型塑件時，在彈簧作用下將小滑塊與大滑塊分開，使小滑塊與大滑塊之間產生相對位移，由于大滑塊的上表面為斜面，使小滑塊脫離塑件上的筋位。當小滑塊完全脫離筋位后，在限位螺釘的作用下，大滑塊帶動小滑塊一起沿側向遠離塑件，直到完全脫離塑件為止。當定、動模合模時，大滑塊與小滑塊的運動方向相反[3-5]。

4 斜推結構

塑件內表面有1個向內彎的扣位，不能正常脫模，需要用斜推結構才能脫模，根據成型塑件的尺寸大小，設計的斜推結構尺寸為346 mm×50 mm×60 mm。為了能順利地將斜推結構從型芯中推出，需要使用2根斜推桿。為了保護斜推桿不發生斷裂，在斜推桿的旁邊增加T型桿，當模具做推出運動時，由T型桿引導斜推組件在滑槽內水平滑動，并承擔扭曲力，斜推結構如圖6所示。斜推結構主要分為三部分：斜推塊、斜推桿和導滑槽板。斜推塊是按塑件的局部形狀加工；斜推桿是標準件，按照不同的規格采購，直接安裝在斜推塊上；導滑槽板是按照模架的實際情況定做，用螺釘固定在推板上，由推桿固定板進行定位。該斜推結構的優點：①斜推塊和斜推桿互換性好，兩者之間用螺釘固定，組裝方便，當斜推塊或斜推桿損壞時，只需要更換相應的零件，而不需要替換整個斜推組件；②在斜推桿旁邊設置T型桿，可以承擔斜推桿的大部分扭曲力，起保護斜推桿的作用，斜推桿不容易斷裂；③當拆、裝斜推組件時，可以從動模座板底部松開導滑槽板上的螺釘，將導滑槽板從推桿固定板上取出，再將斜推組件從型芯中取出，不需要將整副模具拆開；④這種斜推組件可以連接冷卻水，斜推桿是空心管，2個斜推桿各連接1個水管接頭，1個連接進水管和出水管，形成1個單獨的冷卻水回路，能夠控制斜推塊的溫度。

圖6 斜推結構

5 模具結構設計

因為在汽車左右兩側各有1個汽車玻璃窗導軌，形狀正好相反，模具設計為1模2腔結構，2個待成型塑件相向擺放，2個斜推結構在模具的內側，2個滑塊在模具的外側，如圖7所示，這種型腔排布的優點是模具兩側受力均勻，模具零件不容易發生扭曲。

圖7 型腔排布

模具上有2個大滑塊和2個大斜推組件，質量較大，為了降低這些組件的質量對模具開、合模運動的影響，注射生產時將模具側向擺放，由滑槽承擔滑塊的質量，使組件的質量對開、合模運動的影響最小。模具有2個小滑塊，為了防止開模時2個小滑塊從滑槽中掉出，注射生產時將有2個小滑塊的一端朝上，合理利用2個滑塊的質量，開模后在重力作用下，可以防止小滑塊從滑槽中掉出。因此注射生產時，將模具豎直擺放，2個小滑塊在模具的上方，如圖8所示，可以使斜推組件與大滑塊的側面承擔斜推塊、大滑塊的質量，小滑塊不會從滑槽掉落。

圖8 模具裝夾方向

模具采用“工”字型模架，為了保護模具上的各個零件，在模架的定、動模板安裝模腳，當模架擺放在地面時，由模腳承擔模具的質量；在注射生產時，為了阻止熱量從定模座板上流失，在定模座板的上表面安裝隔熱板（隔熱板的材料為樹脂材料），模具結構如圖9所示。

圖9 模具結構

注射完成后，動模與定模在分型面處打開，嵌套滑塊和成型塑件端面的滑塊（常規脫模動作）同時開始脫模，當動模運動到極限位置后，注塑機滑塊推動所有推桿和斜推組件一起做推出運動，將成型塑件推出。然后注塑機滑塊帶動斜推組件、推桿復位，當推桿、斜推組件等完全復位后，動模向定模方向運動，大滑塊T型斜壓板帶動嵌套滑塊復位，斜導柱與楔緊位帶動端面滑塊復位。當嵌套滑塊與端面滑塊完全合模后，開始下一次注射周期[6,7]。

6 結束語

為了防止在汽車玻璃窗導軌的外表面產生不良的注射缺陷，選擇熱流道系統2點進澆，并將熱流道轉普通流道后，在待成型塑件的內表面進澆；結合塑件的形狀特點，設計了滑塊嵌套機構，解決了塑件扣位上筋位脫模的問題。模具經實際生產證明：結構設計合理，生產效率高，使用壽命長，能保證正常生產。