汽车手套箱盖板模具设计经验总结
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汽车手套箱盖板(又名工具箱盖板),是汽车手套箱的重要零件,位于副驾驶位置的最外侧的零件,塑件为外观件,表面需皮纹,塑件外观质量要求高。手套箱盖板特征如图1所示;

图1汽车手套箱盖板零件图

1、塑件外观要求及模具结构分析

图1所示为某品牌汽车手套箱盖板零件图,材料为PP。外表面需皮纹,塑件为外观件,表面要求高。塑件尺寸为:555.5*200.4*300.5mm。塑件特点如下:(1)外观面要求高,塑件外观面需皮纹,塑件外观面不允许有斑点,浇口痕迹,更不允许有收缩凹陷.熔接痕.飞边等缺陷。(2)塑件为皮纹件,塑件外观面(A面)脱模斜度设计要合理(一般至少设计5度以上)。(3)塑件外形复杂,曲面光洁度高,本塑件内外侧面无倒扣。(4)塑件内侧面只有锁扣位置有倒扣,塑件内侧面因塑件结构与焊接工艺的原因无法设计加强筋,因此塑件有应力变形与内缩缺陷。(5)塑件外观夹线要求高,塑件外观需防止出现段差。

2、模具结构分析

根据手套箱盖板的结构特点,模具优先采用热流道注塑模结构,采用3点开放式热嘴进胶。图1所示塑件外侧无倒扣,内侧有2个倒扣,因为是在内侧,从位置空间考虑首选做斜顶结构。本模具外形尺寸为:1100*730*840(mm),总重量约3吨,属于中型注塑模具。详细结构见图2与图3。

图2汽车手套箱盖板注塑模具结构图1

图3汽车手套箱盖板注塑模具结构图2

3、成型零件设计

汽车手套箱盖板注塑模具成型零件设计必须解决以下两个问题。

(1)模板和镶件采用一体式还是分体式?

一体式俗称原身出,分体式俗称镶钶(core)。一体式模具的优点是结构紧凑,强度刚性好,避免了开框、配框和制造斜楔等繁琐的工序。分体式的优点是工序分散,便于分科加工,由于模板比内模镶件材料便宜,故可节省成本。

本模具定动模采用一体式,常用材料为:P20。

(3)塑件如何进胶?型腔如何排位?或者说塑件在型腔中如何摆放?

由于塑件为汽车手套箱盖板,型腔排位方式是:1*1。本塑件外侧倒扣,外侧不需设计抽芯系统,内侧有两个倒扣,采用斜推块结构。本塑件外形落差大,在模具设计时要注意防倾斜设计,模具管位设计尺寸要大,要壮实。本模具采用四面围边周圈做5度斜度来防止倾斜,保证定位精确。

在模具设计中,塑件的进胶方式决定了模具的排位方式与模具类型。在汽车模具设计中客户一般会提供在那些位置进胶的信息作为参考,所有汽车模具都需要做模流分析(利用MOLDFLOW软件等)来验证塑件的进胶方式。确定进胶的位置,浇口形式,尺寸大小。一般会选取多种方案进行模流分析,做好后发给客户确认,与客户一起选取最优与最合适的方案设计浇注系统。

4、模流分析

在汽车模具设计中,根据以往类似塑件的经验首先确定浇口的大概位置,然后应用MolFlow软件对浇口进行模拟分析,根据分析结果优化浇口的形状与位置。由于汽车塑件同一塑件形状与结构大多类似,以往的设计为模具提供了参考,根据以往成功的案例作为参照,往往起到事半功倍的作用。

图4汽车手套箱盖板进胶方案

如图4所示:塑件采用2点顺序阀热流道,从塑件侧边进胶,主流道尺寸为16mm。为避免外观缺陷,采用潜伏式浇口(俗称牛角浇口)进胶。

图5汽车手套箱盖板填充分析

如图5所示:塑件采用2点顺序阀热流道,从塑件侧边进胶,填充时间为4.6秒,塑件填充效果良好。

图6汽车手套箱盖板填充等高线分析


图7汽车手套箱盖板注射压力曲线分析

图8汽车手套箱盖板锁模力曲线分析

图9汽车手套箱盖板熔接痕与包风分析

根据图4-图9所示分析结果,得出结论。塑件填充流动平衡,无缺胶困气现象,塑件填充压力均匀。经过模流分析结果,本模具采用上述进胶方案。

5、浇注系统设计

本模具浇注系统采用热流道进胶,采用两点开放式热嘴的进胶方式,塑件材料为PP,。

由于塑件为PP料,料流动好,流道设计范围广些,但热嘴至塑件边缘的流道长度尽量设计在60mm以内,如果实在不行也尽量控制在100mm以内,避免冷流道过长与避免压力损失大。本模具采用2点顺序阀热流道,从塑件侧边进胶,主流道尺寸为16mm。为避免外观缺陷,采用潜伏式浇口(俗称牛角浇口)进胶,如图10所示。

图10汽车手套箱盖板浇注系统设计

6、侧向抽芯机构设计

本模具无侧向抽芯(滑块)机构,故本节不作讨论。塑件内侧有2处倒扣,由于在塑件内侧,因此优先采用“斜顶杆+斜顶”结构。本模具斜顶较小,采用D12的斜顶杆,如果空间位置足够,优先将斜顶杆设计为16mm,避免斜顶杆长期生产产生弯曲断裂现象。

7、温度控制系统设计

汽车手套箱盖板为汽车最重要的内饰件之一,因此温度控制系统设计的好坏对模具的成型周期与产品成型质量影响很大。冷却水道设计原则之一是距离型腔面要大致相等,以达到模具型腔各处温度大致均衡。因为本塑件外形落差大,所以本模具的温度控制系统采用了“直通式水管+倾斜式水管+水井”的组合形式(见图11和图12)。这种组合形式是优先采用直通式水管,其次是倾斜式水管,万不得已才采用水井。其优点是塑件冷却均匀,成型周期短,成型质量高,适用于高要求与外观性能要求高的模具。在汽车模具设计中,类似于内外饰件模具如汽车前后保险杠.仪表板.中央通道.门板.格栅.汽车装饰条等内外饰塑件,冷却水道排布按以下规律设计:1.冷却水方向要与料流方向一致。2.定.动模冷却水道优先设计成十字网格形式,冷却回路形成互相交叉形成水路交织网,均匀冷却塑件。3.在不能设计成十字交叉式水路时,定.动模水路在互相有缝隙处交互布置。4.每一组冷却水尽量只设计四条循环水路,避免水路距离长影响塑件冷却效果。5.冷却水路要设计成可与另一组水路进行外部接水管连接的方式,方便后续塑件因变形.收缩等现象的调整。通过水路调整解决塑件缺陷,在汽车内外饰塑件模具上应用广泛。6.各冷却水道间隔距离控制在水道的3.5-5倍直径(一般50-60mm左右),塑件胶位面距离运水的距离一般在15-25mm之间,具体根据模具大小决定。(如仪表板与保险杠模具更需控制在25-28mm之间,中央通道与门板一般控制在20-25 mm之间。因为模具大且孔很长,深孔钻加工容易偏钻嘴,且还可以避免因应力集中引起的模具开裂.漏水现象的发生。)7.冷却水道与推杆.斜推杆.镶件之间的距离要保证在8-10mm以上,因为模具大且水道长,容易钻偏。8.在汽车模具设计中,热嘴尽量要单独设计一组水路,不能与其它水路串联,以利于热嘴区域的热量散失。

图11(a)定模冷却系统

图12(b)动模冷却系统

本模具定动模温度控制系统为:定动模都设计了五组水路,定动模都是5进5出,模具冷却水路设计做到了与料流方向一致,优先采用:“直通式水管+倾斜式水管+水井”的随塑件形状的设计形式,进出水距离做到了水路长度大致相等,因而使塑件得到了良好的冷却效果与外观质量。

本模具温度控制系统设计时还做到了以下几点。

(1)水道之间的间距保证在50~60mm之间,冷却水道距型腔面在20~25mm之间。本模具的定模.动模与滑块结构较为复杂,热量又较为集中,因此进行了重点冷却。

(2)考虑到加工问题,本模具的冷却水道与推杆、推块等推件孔保持了至少8mm的距离。

(3)冷却水道长短做到了大致相等,保证了冷却水出入口温差大致相等,从而保证了模温大致均衡。

(4)根据塑件形状,模具采用了大角度的斜孔,虽然钻头有侧滑现象,极易钻偏,但只要钻孔之前铣削一个垂直于斜孔的平台即可解决问题。

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