汽車手套箱箱斗零件工藝分析和模具設計

李 有 ，黃 勤

（江西五十鈴汽車有限公司，江西 南昌 330010）

近年來，塑料在汽車行業廣泛應用，內外飾件已基本實現塑料化，有利于汽車減輕重量、節約成本[1]。汽車手套箱是內飾系統的重要功能件，其結構的復雜程度在所有汽車內飾件中較高。汽車手套箱的成型難度大，注塑模具結構復雜，本文主要概述其模具設計過程。

1 產品零件工藝分析

汽車手套箱是布置在副駕駛側，存放用戶手冊等物品的儲物空間，一般由內板、外板以及箱斗等組成。手套箱一般分為翻斗式與固定式兩種[2-5]，手套箱的模具很特別，它的前模是外觀面，不能有任何的膠口痕跡。本文以某型號汽車手套箱為例，詳細介紹其工藝分析及模具設計。該手套箱最大尺寸為412.1 mm×220.5 mm×241.7 mm，如圖1 所示。模具采用一模一腔，產品材料為PP+EPDM-T20，材料收縮率為2%，零件平均壁厚為2.5 mm，內外板采用振動摩擦焊接。手套箱產品特性有：1）產品內側為外觀面，表面需腐蝕細皮紋，外觀要求較高，不允許有熔接痕、縮印以及飛邊等外觀缺陷，注塑澆口、模具拼接線不允許布置在外觀面上。2）箱斗形狀較為復雜，為確保零件有足夠的強度和剛度，防止其變形導致零件匹配間隙超差，產品上布置了較多的加強筋。3）零件上存在倒扣的地方較多，需設計多處側向抽芯機構。手套箱產品特性如圖2 所示。

圖1 手套箱尺寸

圖2 手套箱產品特性

2 手套箱箱斗模具結構設計

2.1 模具設計分析

根據手套箱箱斗的結構特點，手套箱箱斗外觀面采用定模滑塊出模，兩側倒扣區域采用動模滑塊出模。由于該模具尺寸較大，精度和壽命較高，故澆注系統必須采用熱流道[6-7]。模具外形尺寸為：970 mm×850 mm×850 mm，總重量約4 000 kg，汽車手套箱箱斗注塑模具局部結構圖如圖3 所示。

圖3 汽車手套箱箱斗注塑模具局部結構圖

2.2 模具結構設計布置

2.2.1 手套箱箱斗動模與定模設計

一般在設計注塑模具時，塑件的內表面由動模成型，而塑件的外表面由定模成型；或者是動模成型粘模力大的一側，定模成型粘模力小的一側，以保證塑件開模后留在動模一側。但是汽車手套箱箱斗這類產品如果按照上述方法進行設計，由于注塑機的頂棍在注塑模具的動模側，這樣開模后，制品動模滑塊將一起被頂出動模，再由滑塊上的油缸驅動頂針板把制品頂出脫離滑塊，這樣的模具結構較為復雜，且箱斗外表面會留下注塑澆口的痕跡。因此最后決定，本模具由動模成型手套箱箱斗外表面，而加強筋多的一側則由定模成型[8]，這樣做的缺點是脫模系統也要設計在定模側，即必須采用倒裝模結構。

2.2.2 手套箱箱斗在型腔中的擺放位置

該手套箱箱斗存在三處倒扣區域，即需要通過三個大滑塊進行出模，且由于滑塊重量大，一定要避免將滑塊朝上方（俗稱天側）滑行，避免滑塊在重力作用下下落，導致合模時發生斜導柱和滑塊相撞的嚴重事故。如果只有一方有滑塊，最好在非操作側或地側，取件方便。由于模具三面滑塊抽芯[9]，成型零件設計時要注意插穿角度，一般其穿插角度不小于7°，防止穿插面碰傷，且皮紋型腔面要防止蝕紋過界[5]，模具定模與動模材料用P20即可。

2.3 澆注系統設計

產品進膠方式有很多種，有搭底進膠、潛水進膠、直接澆口、牛角進膠、點進膠等，由于此產品外觀要求嚴格、效率要求高，故采用熱流道直接進膠到產品上面，如圖4所示。

圖4 手套箱進膠方式

2.4 側向抽芯機構設計

1）設計產品左方向的滑塊時要注意：滑塊包膠面積大，為了方便省夾線，在滑塊上面設計工藝螺絲孔；行位的寬度很大，行位座子設計成拖板式；為了減少斜導柱的配合長度，采用壓塊固定斜導柱；由于滑塊上面有很深的骨位，為了防止黏附滑塊，滑塊上面設計頂針[10]，手套箱箱斗模具左方向滑塊設計如圖5所示。

圖5 手套箱箱斗模具左方向滑塊設計

2）產品正前方的滑塊與左方向的滑塊設計類似，如圖6所示。

圖6 手套箱箱斗模具正前方滑塊設計

3）產品右方向的滑塊設計同左方向滑塊設計要求一樣，如圖7所示。

圖7 手套箱箱斗模具右方向滑塊設計

2.5 溫度控制系統設計

溫度控制系統是注塑模具七大組成系統之一，其設計的好壞對塑件的成型質量影響很大。溫度控制系統要求在注塑模具上加工出水路，使模具型腔各處溫度大致均衡，便于控制模具內部溫度。該手套箱箱斗模具溫度控制系統設計時應滿足以下要求：

1）水道之間的間距保持在50 mm~60 mm 之間，冷卻水道距型腔面保持在20 mm~25 mm 之間。本模具的定模結構較為復雜，熱量又較為集中，因此進行了重點冷卻，手套箱箱斗模具水路設計如圖8所示。

圖8 手套箱箱斗模具水路設計

2）考慮到加工問題，本模具的冷卻水道與推桿、推塊等推件孔保持了至少8 mm的距離。

2.6 導向系統設計

注射模中保證活動零件按照既定的軌跡運動的結構叫做導向系統，是注塑模具中不可或缺的組成部分，導向系統設計的好壞直接影響成型塑件的精度和模具壽命，手套箱箱斗注塑模導向定位系統如圖9 所示。導向系統具有導向及定位作用，本模具在4 個角上設計了1 個圓導柱和1 個斜度為1°的精定位內模管位，安裝在定模側，圓形導柱的長度必須保證合模時在斜導柱與滑塊距離為20 mm之前就插入導套。

圖9 手套箱箱斗注塑模導向定位系統

2.7 脫模系統設計

要實現可靠脫模，讓固化的成型塑件完好地從模具中取出，取決于脫模系統的設計。本文所述的手套箱箱斗模具為倒裝模結構，模具的頂出機構與熱流道澆注系統都在模具定模側，且推件由推桿和推塊組成。

3 模流分析

在汽車模具設計過程中，一般應用Moldflow 軟件模擬塑料制件在模具中的充填過程，根據分析結果優化澆口的形狀與位置，并分析塑件可能存在的缺陷。本模具采用熱流道一點開放式進膠，由于手套箱箱斗外觀面不允許有澆口痕跡，因此本模具澆注系統的進膠與頂出在同一側（即俗稱的倒裝模），具體的模流分析數據如圖10所示。

圖10 手套箱模具模流分析

4 結論

本文合理地設計了汽車手套箱箱斗注塑模具，根據制品的結構特點，分別從澆注系統、溫度控制系統、脫模系統等入手介紹了模具的具體設計方案，最后用模流分析方法分析了塑件可能存在的缺陷，并優化了澆口的形狀與位置，為手套箱的模具設計提供了相應的參考。實踐證明，該模具脫模機構運行靈活、結構穩定可靠，模流分析結果符合要求，不存在較大缺陷；使用該模具生產的手套箱箱斗符合各項設計標準，沒有熔接痕、縮印以及飛邊等外觀缺陷。