汽车内门把手注射模结构优化设计＊

林浩波，刘军辉

（河源职业技术学院机电工程学院，广东河源517000）

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

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

3.2 抽芯机构优化设计

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

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

（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

（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

3.3 其它机构设计

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

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：

图13 模具结构图

（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。

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。