新型汽車保險杠注塑模具頂出延遲機構的研究

摘 要：針對汽車前后保險杠注塑模具生產取件過程中，產品被模具大直頂頂塊拉傷的問題，本文論述了一種新型頂出延遲機構，在傳統模具頂出基礎上進行結構創新，確保了產品頂出后與大直頂頂塊徹底脫離，進而實現正常的取件。

關鍵詞：保險杠 注塑模具 頂出 延遲機構

汽車前后保險杠是汽車中最重要的外觀件[1]，為實現造型美觀、輕量化及考慮綜合成本最優，95%以上的乘用車都采用塑料PP作為原材料，前后霧燈及其他裝飾部件都裝配在保險杠上，因此結構設計趨于復雜化，對保險杠模具注塑生產過程中頂出取件提出更高要求。保險杠產品注塑成型后脫模時，產品背面筋條結構易出現粘后模和粘頂塊的問題，導致產品無法順利取件甚至取件時直接拉傷產品。

目前行業內，保險杠注塑模具大多采用三級頂出機構，當出現筋條粘頂塊時，通過改變模具結構或者直接更改保險杠產品結構，但改變模具結構，例如模具內增加頂塊和頂針布置、增加二級頂出，不僅會導致模具制造成本的增加，并且由于受到注塑機臺容模量限制、模具閉合高度無法改變而具有其固有局限性，而更改產品結構則會直接影響產品裝配要求，對產品結構的合理性造成不利影響。

基于以上背景，本文主要介紹了一種新型汽車保險杠注塑模具頂出延遲機構，實現內分型保險杠裝飾件加強筋條脫模取件。

1 保險杠工藝性分析

汽車保險杠是汽車的重要外飾塑料件之一，如圖1所示某前保險杠產品尺寸為：1894×630×627，結構復雜[2]，兩端與車身翼子板搭接處采用內分型，倒扣采用外拉滑塊結構，其中的霧燈固定點：8個（圖中1—4，左右對稱），線束安裝點6個（圖中5—7，左右對稱），需采用斜頂機構出模，與大燈裝配區域加強筋條（如圖2）采用大直頂機構成型及出模（如圖3）；保險杠模具多級頂出過程機理如圖4～圖8，頂出機構運動到極限位置時（如圖9、圖10），需要設計特殊機構脫模，采用2800T的注塑機注塑成型。

2 保險杠模具傳統頂出機構原理及局限性

如圖3為某前保險杠注塑模具，其頂出機構中的左右大直頂頂塊（3）通過推桿（4）直接固定在頂出面針板（6）上，隨頂出面針板同步運動和停止。

2.1 第一級頂出機理

第一級頂出作用原理：如圖4所示，該前保險杠模具的頂出底針板受到氮氣彈簧的推動力脫離底板，并帶動面針板及其他頂出機構運動，完成第一級頂出，頂出行程為D。第一級頂出的目的在于實現內分型保險杠產品出模前，兩側通過拉塊作用力實現產品向內拉變形，實現產品順利脫模，避免拉傷。

2.2 第二級頂出機理

第二級頂出作用原理：如圖5所示，面針板受到注塑機頂桿的推動力繼續頂出，底針板由于通過扣機與面針板固定，因此隨面針板同步運動，直至扣機脫開而停止，完成第二級頂出，頂出行程為U。第二級頂出的目的在于實現保險杠兩側大斜頂及推塊的脫出，同時實現內分型拉塊的復位。

扣機脫開原理：如圖6所示，頂出底針板（1）、頂出面針板（2）沿Z向運動，當運動至彈塊（4）碰到扣機開鎖桿（7）時，扣機彈簧（3）受力壓縮，同時彈塊（4）與扣機鎖鉤（5）脫開，確保面針板與底針板脫離，為第三級頂出面針板運動做好準備，如圖7。

2.3 第三級頂出機理

第三級頂出作用原理：如圖8，頂出面針板與頂出底針板脫開扣機，頂出底針板不再隨頂出面針板運動，頂出面針板受注塑機頂桿推動繼續帶動大直頂塊頂出，頂出行程為V；第三級頂出的目的在于全部斜頂脫離產品倒扣結構，實現保險杠產品完全脫模。

如圖9，大直頂頂塊（5）推動斜頂連接桿（6），帶動斜頂（2）運動，斜頂沿斜度為α方向頂出，在Y向也產生運動分量，脫離保險杠產品（1）。

第三級頂出結束時，保險杠產品的加強筋結構完全嵌在大直頂的頂塊中（如圖10），導致產品無法從頂塊中取出；若強制取出零件，將造成大直頂頂塊中的加強筋條產生變形、拉傷，影響產品的質量。

3 模具增加第四級頂出方案可行性分析

若在產品的兩側增加頂塊，由于有抽芯機構（如圖11中1、2）干涉無法布置，且需增加第四級頂出結構復雜[3]，注塑周期長（需增加15s），最關鍵是模具閉合高度H＞1900mm，無法安裝進注塑機，因此增加第四級頂出方案不可行，需要設計結構解決脫模取件問題。

4 保險杠模具頂出延遲結構設計的技術要點

針對上述的保險杠加強筋條取件拉傷問題，在傳統保險杠模具結構的基礎上增加了頂出延遲機構（如下圖12及圖13）。第一級、第二級頂出與傳統保險杠模具完全一致；對第三級頂出過程進行了創新性提升，引入頂出延遲機構，原理具體如下：當模具第三級頂出時，仍然是頂出面針板受注塑機頂桿推動繼續運動，頂出底針板不再隨頂出面針板運動，頂出延遲機構在第三級頂出時開始工作。

如圖13C-C剖視圖，頂出延遲機構主要由斜滑塊（7）、斜導柱（4）、滑座（3）、連接大直頂塊的推桿（6）構成，斜導柱（4）穿過滑座（3）并且固定在頂出底針板（1）中。

斜導柱與頂出底針板連接關系：鑲塊固定于頂出底針板（1），斜導柱（4）固定在頂出底針板上的鑲塊中，防止斜導柱脫出底針板鑲塊；另外，壓塊、斜滑塊及滑座固定關系如圖14。

5 直頂向后脫離產品限位筋的機理

如圖13所示，注塑機頂桿推動頂出面針板沿Z向移動→通過斜導柱（2）作用→滑座（1）向左移動→大直頂頂塊通過推桿（4）與斜滑塊（5）連接為一體，斜滑塊（5）受到固定于滑座上的斜滑塊壓塊（3）作用沿Z向下移H（如圖15）→大直頂塊沿Z向脫離產品L=H（如圖16）。

6 結語

本文基于現有保險杠模具頂出結構，針對存在的產品筋條脫模時拉傷、變形無法取件的問題，采用一種頂出延遲機構進行了創新性設計，是一種結構簡單合理、可用于各種車型保險杠注塑模具頂出的機構，通過保險杠產品與大直頂頂塊完全脫離，實現了機械手自動取件及保險杠注塑生產線自動化效率的提升；大直頂頂塊中的加強筋結構不被變形、拉傷，確保了產品質量，為后續車型保險杠模具頂出機構設計提供了可靠的借鑒方案。

參考文獻：

[1]曾珠，葉家飛.大型汽車保險杠注塑模具設計及澆注系統優化分析[J].塑料工業，2016，44（11）：88-91.

[2]張維合.注塑模具設計實用教程[M].北京：化學工業出版社，2011：133.

[3]吳曉峰，楊曉巍.汽車保險杠注射工藝分析及注射模設計[J].模具制造，2018，18（04）：40-41.