汽车内饰工作台模具设计与制造（汽车内门把手注射模结构优化设计）

作者：林浩波，刘军辉（河源职业技术学院机电工程学院）文章已刊载在《模具制造》月刊，版权归作者所有，转载请注明出处，谢谢！

【摘要】针对汽车内门把手塑件的结构特点，设计出一模两腔的整体式注射模结构。通过斜导柱滑块二级抽芯机构、斜抽芯和定模斜顶对塑件倒扣进行模具结构优化设计，配合循环水路及顶杆推出设计，热流道转潜伏式的进胶方式避免人工剪浇口，实现塑件的高效自动化注射成型。经过生产实践证明：该模具结构设计合理，工作稳定，生产的塑件质量符合使用要求。

关键词：定模斜顶；注射模；优化设计；内门把手

1 引言

现代汽车制造有大量的塑料件作为重要零部件，所以汽车塑料件的模具设计与注射成型技术至关重要。汽车塑料件一般具有较为复杂的结构，包含复杂的外观和大量的倒扣，需保证塑件的使用性能与表面光洁美观，装配后要求无松动，相配合零件外形轮廓应吻合，过度应平顺。汽车塑料件注射模设计，由于塑件尺寸较大且形状的不规则导致冷却系统的设计比较复杂，而模具结构的难度主要体现在倒扣的处理方式。本文以汽车内门把手塑件为例，分析该塑件的结构特点，进行模具结构整体设计，针对其倒扣特点，优化设计出侧抽系统及斜顶系统。

2 塑件结构特点分析

塑件材料选择 PA6 GF40%（聚酰胺 6 40%玻 纤），该材料有很好的加工性，具有很好的力学性能、耐热性、耐蠕变和耐疲劳强度，吸湿性较低，但耐磨性欠缺，非常适合汽车内饰塑料件的生产。其收缩率为0.5%，熔融温度为250℃～280℃，成型模温为80℃～90℃，注射压力为140～180MPa。塑件的外观质量要求较高，不允许有熔接痕、缩水痕、飞边、缺料和变形等影响外观的工艺缺陷。内门把手外形尺寸约为256.18×84.60×59.63mm，如图 1a 所示，由 UG8.5 测得塑 件 体 积 为 96.5cm3，质 量 为 140g，平 均 壁 厚 为2.58mm，最厚处5.77mm，厚度分析如图1b所示。

图1 塑件结构分析

a——整体结构尺寸 b——壁厚分析

该塑件结构较为复杂，存在多个倒扣结构，如图2所示，K1～K3为塑件外侧的倒扣槽，以滑块侧抽芯形式进行处理；K4～K5为塑件的斜倒扣孔，这些倒扣以斜抽芯形式进行处理；K6为塑件里面的倒扣槽，这些倒扣以定模斜顶结构进行处理。该模具的设计难点在于定模斜顶机构和斜抽芯机构的设计。考虑到塑件的需求和成本，该模具采取一模两腔的结构形式，为了提高生产效率及简化模具结构，使用热流道转潜伏式进胶的方式进行多点注射成型。

图2 塑件倒扣分析

3 模具结构设计

3.1 型腔型芯设计

为了不影响塑件外观质量和保证塑件顺利脱模，以塑件最大投影面轮廓线为分型线，并以此设计分型面，分型面如图 3 所示。3D 分模动模型腔结构如图 4 所示。型腔、型芯采用整体嵌入式结构，材料采用8407模具钢，该模具钢具有良好的镜面抛光性、易加工性和热处理尺寸稳定性等特点，是精密模具常用钢材。

图3 分型面设计

图4 型腔型芯设计

a——动模型腔 b——定模型芯

3.2 抽芯结构优化设计

塑件共有6处倒扣，针对倒扣的不同情况，采用不同的侧抽芯机构进行处理。现对各侧抽芯机构进行详细介绍。

（1）斜导柱滑块二级抽芯机构。

侧边K1处为斜向下45°的倒扣，针对其特殊结构，故采用斜导柱滑块二级抽芯机构，如图5所示。斜导柱2通过楔紧块1固定于定模，一级滑块3与二级滑块4通过燕尾槽配合再通过滑块压条6和滑块压条9与动模连接。开模时，通过斜导柱2带动一级滑块3向后运动29mm，其运动距离由波珠弹簧7确定。同时，在燕尾槽的作用下，二级滑块4沿滑块压条6斜向下运动17.98mm脱离倒扣位置，完成侧抽芯动作。

图5 K1处斜导柱滑块二级抽芯机构图

1.楔紧块 2.斜导柱 3.一级滑块 4.二级滑块 5.导滑块

6.滑块压条Ⅰ 7.波珠弹簧 8.耐磨块 9.滑块压条Ⅱ

侧边K2、K3处的倒扣为斜向上30°，针对其特殊结构，也采用斜导柱滑块二级抽芯机构，如图6所示。斜导柱3通过楔紧块2固定于定模，一级滑块1与二级滑块4通过燕尾槽配合再通过滑块压条6和滑块压条7与动模连接。开模时，通过斜导柱3带动一级滑块1向后运动 29mm，其运动距离由波珠弹簧 8 确定。同 时，在燕尾槽和滑块弹簧5的作用下，二级滑块4沿导滑块压条6斜向上运动25.11mm脱离倒扣位置，完成侧抽芯动作。

图6 K2、K3处斜导柱滑块二级抽芯机构图

1.一级滑块 2.楔紧块 3.斜导柱 4.二级滑块

5.滑块弹簧 6.滑块压条Ⅰ 7.滑块压条Ⅱ 8.波珠弹簧

（2）定模斜顶抽芯机构。

塑件 K6的倒扣在塑件内侧，深 4.57mm，采用定模斜顶抽芯机构进行脱模。整套定模斜顶机构安装于定模承板内槽，与定模侧相连接，如图 7 所示。开模 时 ，在 弹 簧 11 的 作 用 下 ，定 模 斜 顶 机 构 弹 开40mm，斜顶侧向抽芯 5.02mm，脱离倒扣位置，完成侧抽芯动作。

图7 K6处定模斜顶抽芯机构图

1.隔热板 2.定模固定板 3.定模承板 4.斜顶底板

5.斜顶面板 6.斜顶座 7.定模板 8.定模型腔

9.斜顶10.弹簧套 11.弹簧 12.弹簧压板

（3）斜抽芯机构。

塑件的K4、K5是深度为11.31mm，倾斜角为28°的斜孔，采用斜抽机构进行脱模，如图8所示。开模后，推出前，液压缸7拉动斜抽推板6后退25mm，带动斜抽座 4 一起运动，斜抽镶件 3 在 T 型槽作用下斜向下运动17.58mm，脱出斜孔完成抽芯动作。

图8 K4、K5处斜抽芯机构图

1.动模板 2.动模型腔 3.斜抽镶件 4.斜抽座

5.导柱导套 6.斜抽推板 7.液压缸

3.3 其他机构设计

浇注系统采用热流道转冷流道及潜伏式浇口进胶方式，浇注系统如图9所示。为了缩短成型周期和节省原料，主流道采用大水口式热喷嘴，热喷嘴直径为ϕ35mm，喷嘴球面半径为 SR40mm，主流道浇口直径为ϕ2mm。分流道采用 U 型截面流道，流道宽10mm，深8mm，脱模斜度为5°。浇口采用3点潜伏式进胶，浇口直径为ϕ2mm。

图9 浇注系统设计图

塑件的结构形状较复杂，为了缩短生产周期与提高生产效率，在定模、动模和滑块都开设冷却水路，保证冷却均匀。冷却系统如图10所示，冷却水的入口和出口的水温差小于2℃。

图10 冷却系统设计图

塑件的斜度较大，脱模难度不大，故该模具只采用4根圆顶杆就可以顺利推出塑件。圆顶杆的型号有2根为ϕ12mm，2根为ϕ6mm的顶杆，顶杆分布如图11所示。

图11 推出设计图

排气系统设计合理与否，将对塑件的质量有较大影响。通过MoldFlow软件对塑件进行气穴分析，分析结果如图12所示。由图12a可见，在塑件四周与部分角落有气体积聚，为了解决气穴问题，故在塑件四周开设排气槽和利用动模镶件及顶杆进行排气，如图12b所示。

图12 排气系统设计图

a——气穴分析 b——排气系统

4 模具整体结构设计及其工作过程

模具结构如图 13 所示，模架采用非标准模架CT7550-A145-B185-C135。模具型腔布置为 1 模 2 腔。模具工作过程如下：

（1）注射成型完成后，模具开模，定模斜顶机构在斜顶弹簧作用下侧抽芯，完成K6处的脱模。同时，滑块座在斜导柱的作用下侧向运动，利用T型槽带动滑块完成斜向的抽芯，完成K1、K2、K3处的脱模。

（2）开模完成后，液压缸提供动力，带动斜抽推板和斜抽座运动，完成K4、K5处的斜抽芯脱模。

（3）斜抽完成完成后，注塑机顶杆推动模具顶杆板从而推动顶杆将塑件推出型腔，完成塑件的脱模。

（4）复位。推出机构在复位杆和复位弹簧作用下先复位，而后利用液压缸完成斜抽复位。定模复位杆将斜顶机构复位，同时楔紧块将滑块机构推回原位，模具完全闭合。

图13 模具结构图

1.压块 2.定位环 3.定模定位销 4.大水口热喷嘴 5.斜导柱Ⅰ 6.滑块座Ⅰ 7.耐磨块Ⅰ 8.边锁 9.滑块Ⅰ 10.滑块弹簧 11.复位杆 12.斜抽 13.复位弹簧 14.斜抽座 15.斜抽导柱 16.斜抽推板 17.中托司 18.液压缸 19.斜顶下推板 20.斜顶上推板 21.斜顶22.定模型腔 23.滑块Ⅱ 24.楔紧块 25.斜导柱Ⅱ 26.耐磨块Ⅱ 27.滑块座Ⅱ 28.长水嘴 29.耐磨块Ⅲ 30.动模型芯 31.支撑柱32.定模隔热板 33.定模座板 34.定模垫板 35.定模中托司 36.定模板 37.导柱 38.动模板 39.方铁 40.顶杆固定板 41.顶杆垫板 42.弹簧压块 43 斜顶弹簧 44.弹簧套 45.定模复位杆 46.平衡块 47.顶杆 48.动模座板 49.动模隔热板

5 结论

针对汽车内门把手的结构，将塑件侧孔抽芯机构设计为斜导柱滑块二级抽芯机构，塑件内部斜孔则采用液压缸斜抽机构实现脱模，塑件内部的倒扣利用定模滑块机构脱模。并用采用热流道转冷流道及潜伏式浇口进胶方式，实现模具的自动化生产。该模具运行可靠，成型塑件符合使用要求，可为同类结构塑件的模具设计提供借鉴。

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