汽車車燈主要是用做照明,可以說是汽車的眼睛,車燈是對所有汽車照明系統(tǒng)的統(tǒng)稱。汽車車燈外觀要求高,幾個重要零件都是透明件,電鍍件等,可以說汽車外觀要求最高的零件就是車燈,因而對模具設(shè)計與制造要求極高。
一般汽車的主要燈飾件就是前后大燈。車燈不同的車系有不同的配置,同一車系依據(jù)高低配置也不盡相同。組成汽車前后燈的主要零件有:左右透鏡.左右裝飾框.左右燈殼.左右反射鏡等,汽車車燈的外觀要求極為嚴(yán)格。現(xiàn)在學(xué)習(xí)模具設(shè)計的小伙伴越來越多,很多人問我有沒有資料,
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汽車前大燈組裝效果如圖1所示:
車燈的組成:
圖4所示為汽車車燈的主要零件,組成汽車前后燈的主要零件有:左右透鏡.左右裝飾框.左右燈殼.左右反射鏡等。汽車車燈的外觀要求極為嚴(yán)格,本文選取某名牌汽車前大燈模具進(jìn)行介紹。
前大燈采用H7作為遠(yuǎn)近光光源,通過一個電機(jī)和擋片進(jìn)行遠(yuǎn)近光切換;位置燈采用8顆LED,并帶有單獨(dú)的位置燈配光鏡;轉(zhuǎn)向燈采用PY21W作為光源,無單獨(dú)配光鏡,透鏡上可以做適當(dāng)?shù)幕y。裝飾框局部做磨砂效果,磨砂區(qū)域如圖6所示,其余部分高亮。
通過圖5與圖6所示:外觀可觀察到本大燈的零件有:透鏡.裝飾框.裝飾眉片.燈殼等,還有部分零件在大燈內(nèi)部不可見。下面以此款車燈為例,介紹汽車前大燈燈殼塑件的模具設(shè)計經(jīng)驗與要點(diǎn)。
本文以汽車前大燈燈殼零件為例,詳細(xì)介紹汽車燈殼注塑模具的設(shè)計要點(diǎn)與技術(shù)總結(jié)。汽車燈殼零件如圖7所示:
1. 塑件外觀要求與結(jié)構(gòu)分析
圖7所示為某品牌汽車前大燈燈殼零件圖,材料為PP+TD20,其中PP為燈殼外罩的基體,TD20是材料中加入20%的滑石粉,主要是提高燈殼外罩的剛性。非外觀件,屬內(nèi)部功能件。塑件尺寸為:475.3*355.6*291.4mm。塑件特點(diǎn)如下:
1)非外觀件,塑件外觀面不允許有斑點(diǎn),收縮凹陷.熔接痕.飛邊等缺陷(外觀縮痕要求不是很高);
2)塑件為內(nèi)部功能件,燈頭孔.后蓋孔等裝配要求高;
3)塑件外形復(fù)雜,塑件外側(cè)面有6處倒扣,燈殼除了燈頭孔非左右鏡像外,其余特征都是左右鏡像;
4)塑件外側(cè)面共有6處倒扣,需采用側(cè)向抽芯結(jié)構(gòu);
5)根據(jù)塑件特征,燈殼塑件有粘定模風(fēng)險,塑件設(shè)計需預(yù)防粘定模。
2. 模具結(jié)構(gòu)分析
根據(jù)汽車燈殼的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)與外觀要求,模具優(yōu)先采用熱流道注塑模結(jié)構(gòu)。經(jīng)模流分析結(jié)果與技術(shù)討論,最終采用2點(diǎn)開放式熱流道直接進(jìn)膠。本模具S1,S2,S3,S4,S5,S6由于在塑件外側(cè),倒扣面積大,因此優(yōu)先采用動?!靶睂?dǎo)柱+滑塊”的抽芯結(jié)構(gòu)。本模具最大外形尺寸為:1200*950*820(mm),總重量約8噸,屬于大型注塑模具。詳細(xì)結(jié)構(gòu)見圖8、圖9、圖10。
1.面板;2.熱流道板;3.導(dǎo)柱;4.A板;5.承壓板;6.導(dǎo)套;7.動模鑲件;8.司筒;9.B板;10.頂針板導(dǎo)柱;11.方鐵;12.頂針板導(dǎo)套;13.底板;14.鎖模塊;15.復(fù)位塊;16.復(fù)位桿;17.支撐柱;18.復(fù)位彈簧19.彈弓膠;20.垃圾釘;21.限位柱;22.推桿面板;23.推桿底板;24.動模鑲件;25.滑塊;26.彈簧;27.斜導(dǎo)柱;28.耐磨塊;29.耐磨塊;30.動模鑲針;31.定模鑲件;32.定模鑲件;33.二級熱嘴;34.動模鑲件;35.承壓板;36.斜導(dǎo)柱固定塊;37.斜導(dǎo)柱;38.耐磨塊;39.限位塊;40.滑塊;41.滑塊固定座;42.耐磨塊;43.頂針;44.司筒;45.司筒針;46.司筒針壓塊;47.斜導(dǎo)柱固定塊;48.耐磨塊;49.斜導(dǎo)柱;50.滑塊;51.限位塊;52.耐磨塊;53.動模鑲件;54.動模鑲件;55.斜導(dǎo)柱固定塊;56.耐磨塊;57.斜導(dǎo)柱;58.滑塊;59.限位塊;60.耐磨塊;
2.1成型零件設(shè)計
由于模具為大型模具,分型面復(fù)雜,故成型零件和模板采用一體式結(jié)構(gòu),即模具的定模A板就是定模成型零件,模具的動模B板就是動模成型零件。這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)是結(jié)構(gòu)緊湊,強(qiáng)度剛性好,模具體積小,避免了開框、配框和制造斜楔等繁瑣的工序。
本模具設(shè)計時還做到了以下幾點(diǎn):
1. 分型面順滑無尖角,無薄鋼,無線或點(diǎn)封膠;構(gòu)建了面封膠,在分模時使用延伸,掃掠,網(wǎng)格等做面方法,分型根據(jù)塑件的形狀構(gòu)建面,車燈模具分型面要求極高,不允許構(gòu)建的面起皺。構(gòu)建的分型面能有效保證CNC加工精度,不需EDM清角,分型面也不容易跑毛邊。車燈模具分型面光刀時需高速機(jī),機(jī)床主軸轉(zhuǎn)速保證每分鐘至少20000轉(zhuǎn)以上。
2. 鑲件與動模的配合部分,止口根部設(shè)計了合適的工藝倒R角或避空位,簡化了加工工序和減少加工工時,提高加工效率。
3. 所有非成型轉(zhuǎn)角設(shè)計R角,防止應(yīng)力開裂,工藝R角不小于R5,根據(jù)模具大小,盡可能設(shè)計比較大的工藝R角;模具上銳利的棱邊容易造成操作人員意外受傷,模具上非參與成型或配合的棱邊都要設(shè)計倒C角或R角,根據(jù)模具大小盡可能設(shè)計比較大的倒角。
4. 分型面的避空:模具分型面寬度為40MM,分型面以外的區(qū)域定動模都要避空1MM,以有效減少加工工時。分型面的避孔不僅指外圍分型面,也包括大面積的分型面。特別說明:模具分型面的寬度包括排氣槽在內(nèi)。在大面積的避空處要設(shè)計承壓塊,以保證模具受力均勻,避免模具長期生產(chǎn)跑披鋒,在砰穿孔區(qū)域設(shè)計避空的同時,還要在定?;蛘邉幽TO(shè)計排氣孔,方便定動模合模時壓縮的空氣排出。
5. 分型面根據(jù)塑件形狀構(gòu)建,必要時對塑件進(jìn)行優(yōu)化處理。對于中大型模具,承壓板槽盡量開通,方便CNC加工。設(shè)計分型面時盡量以簡化模具加工,平整順滑為原則,做出的分型面無薄鋼,無尖角,插穿角度合理。
6. 分型面圓滑平整,UG分模時禁止出現(xiàn)很多碎面小面(CNC加工時易彈刀,加工精度降低),盡量用延伸面,網(wǎng)格面,掃掠面構(gòu)建分型面,或者先延伸10-20mm封膠面,再做拉伸面與過渡面,封膠面根據(jù)注塑機(jī)噸位與模具的大小設(shè)計。
7. 分型面或者插穿孔所有插穿角度設(shè)計在7度以上,提高模具使用壽命。
8. 對于汽車中大型模具,鑲件設(shè)計盡量優(yōu)先從分型面裝拆的方式,塑件膠位面可采取堵銅處理,鑲件需兩側(cè)設(shè)計5度斜度,方便配模與裝拆鑲件。
2.2澆注系統(tǒng)設(shè)計
塑件通過模流分析,澆注系統(tǒng)采用2點(diǎn)開放式熱流道直接進(jìn)膠。在設(shè)計模具時,在熱嘴區(qū)域以及熱嘴正對著的動模區(qū)域,要設(shè)計冷卻水來加強(qiáng)對熱嘴區(qū)域的冷卻,避免熱嘴出現(xiàn)流延,拉絲, 澆口殘留過高的現(xiàn)象發(fā)生。本模具為開放式熱流道進(jìn)膠,在設(shè)計熱流道時要注意以下幾點(diǎn):
1. 熱流道固定板涉及走線區(qū)域需要設(shè)計工藝R角,避免劃傷電線。走線區(qū)域為了便于CNC加工,盡量走直線,少拐彎。
2. 設(shè)計熱流道時需要仔細(xì)檢查熱流道插座的位置是否符合客戶要求。
3. 模具的主射嘴必須低于面板至少2MM,以防翻模時碰壞熱嘴。
4.液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)連接在非操作側(cè),不可超出碼模板,如果超出碼模板就需要設(shè)計保護(hù)板,或者將液壓系統(tǒng)與電氣系統(tǒng)沉入模板內(nèi)側(cè),起到保護(hù)熱流道元件,避免液壓系統(tǒng)與電氣元件被撞壞的現(xiàn)象發(fā)生。
本模具澆注系統(tǒng)采用熱流道直接進(jìn)膠,進(jìn)膠點(diǎn)直接設(shè)計在塑件表面,這樣的設(shè)計料流速度快,注塑周期短,成型質(zhì)量好。因為燈殼為非外觀件,表面的進(jìn)膠痕跡不會影響外觀。本模具的熱流道澆注系統(tǒng)見圖11,它由接線盒、一級熱射嘴、二級熱射嘴和熱流道板組成。
圖11汽車燈殼注塑模具熱流道設(shè)計
2.3 側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)設(shè)計 需要模具設(shè)計資料和軟件安裝包的可以關(guān)注小編,或私信回復(fù)我:“領(lǐng)取”二字,
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每個塑件均有6個倒扣,模具分別由S1,S2,S3,S4,S5,S6六個側(cè)向抽芯機(jī)構(gòu)完成側(cè)向抽芯。均采用了“動?;瑝K+斜導(dǎo)柱+定位夾”的抽芯機(jī)構(gòu),由滑塊25、斜導(dǎo)柱27、斜導(dǎo)柱固定塊36、定位夾26、限位塊39和耐磨塊28組成,見圖12。這種結(jié)構(gòu)加工簡單,抽芯動作安全穩(wěn)定可靠。
設(shè)計滑塊時優(yōu)先采用機(jī)械驅(qū)動結(jié)構(gòu),因為機(jī)械驅(qū)動最穩(wěn)定可靠,且節(jié)省成本?;瑝K的設(shè)計原則是:
1.優(yōu)先左右側(cè),次選天地側(cè),天側(cè)設(shè)計滑塊需要設(shè)計彈簧或定位夾定位。地側(cè)滑塊不設(shè)計彈簧,因為滑塊憑著自身重量開模時會下掉,可以設(shè)計定位夾代替彈簧。
2.優(yōu)先常規(guī)滑塊,次選斜滑塊。因為斜滑塊加工難度大,成本高,結(jié)構(gòu)更復(fù)雜,常規(guī)滑塊更安全可靠。塑件排位時應(yīng)盡量避免滑塊和斜頂產(chǎn)生復(fù)合抽芯角度(即相互發(fā)生干涉),減小模具加工的難度,見圖7。圖7所示的滑塊需朝上和朝右兩個方向抽芯,加工困難。更改排位后,滑塊只需朝上抽芯,加工簡單。
3.滑塊的設(shè)計需遵循動模優(yōu)先原則,能動模滑塊不定模滑塊,能常規(guī)滑塊不斜滑塊,能斜滑塊不隧道滑塊。滑塊的設(shè)計需確?;瑝K風(fēng)險最小,塑件不能粘滑塊。加工力求方便簡單,模具結(jié)構(gòu)簡單化為原則。
2.4 溫度控制系統(tǒng)設(shè)計
汽車前大燈燈殼尺寸精度高,模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計要保證冷卻均勻和快速冷卻。要做到這一點(diǎn),冷卻水道距離型腔面必須大致相等,以達(dá)到模具型腔各處溫度大致均衡。因為燈殼外形落差大,所以本模具的溫度控制系統(tǒng)采用了“垂直式水管+隔片式水井”的組合形式,見圖14與圖15所示。本模具冷卻充分,水路設(shè)計均勻合理,因此大大提升了塑件的生產(chǎn)效率,成功將注塑周期控制在40S左右。
圖15(b)動模冷卻系統(tǒng)
本模具定動模溫度控制系統(tǒng)為:定模設(shè)計了4循環(huán)水路,動模設(shè)計了5組循環(huán)水路。本模具溫度控制系統(tǒng)設(shè)計時還要注意以下幾點(diǎn):
1)冷卻水方向要與料流方向一致。冷卻面積至少是塑件面積的60%。(不包含塑件以外的區(qū)域)。
2)定、動模冷卻水道優(yōu)先設(shè)計成十字網(wǎng)格形式,冷卻回路形成互相交叉形成水路交織網(wǎng),均勻冷卻塑件。
3)在不能設(shè)計成十字交叉式水路時,定.動模水路在互相有縫隙處交互布置。
4)每一組冷卻水盡量只設(shè)計四條循環(huán)水路,避免水路距離長影響塑件冷卻效果。
5)冷卻水路要設(shè)計成可與另一組水路進(jìn)行外部水管連接的方式,方便后續(xù)塑件因變形、收縮等現(xiàn)象的調(diào)整。通過水路調(diào)整解決塑件缺陷,在汽車內(nèi)外飾塑件模具上應(yīng)用廣泛。
6)各冷卻水道間隔距離控制在水道的3.5~5倍直徑(一般50~60mm左右),水管距型腔表面的距離一般在15~25mm之間,具體根據(jù)模具大小決定。
7)冷卻水道與推桿、斜推桿、鑲件之間的距離要保證在8~10mm以上,因為模具大且水道長,容易鉆偏。
8)在汽車模具設(shè)計中,熱嘴盡量要單獨(dú)設(shè)計一組冷卻水路,不能與其它水路串聯(lián),以利于熱嘴區(qū)域的熱量散失。
2.5 導(dǎo)向定位系統(tǒng)設(shè)計
本模具在4個角上各設(shè)計了1支D60*445圓導(dǎo)柱。(導(dǎo)柱最長做到10倍直徑)導(dǎo)柱安裝在定模側(cè),由于塑件開模后留在動模側(cè),這樣就不會影響塑件取出,同時避免塑件粘上導(dǎo)柱上的油污。
導(dǎo)柱在翻模時還可作為支撐腳用,方便FIT模,如圖16所示。圓形導(dǎo)柱的長度必須保證合模時,在斜導(dǎo)柱插入滑塊之前20mm就插入導(dǎo)套,否則在模具的制造和生產(chǎn)中會帶來很大的麻煩,嚴(yán)重時會損壞模具。模具導(dǎo)向系統(tǒng)的設(shè)計必須注意三級定位的設(shè)計,特別是要求高的汽車塑件。模具導(dǎo)向定位設(shè)計不合理會造成模具運(yùn)動不順暢,模具易損壞,定動模錯位,塑件出現(xiàn)段差等問題,是注塑模具至關(guān)重要的系統(tǒng)。
一級定位是指模具導(dǎo)柱的定位,是模具的初級定位,通過定動模導(dǎo)柱與導(dǎo)套的相互配合來完成定動模的定位。定位精度取決于模胚孔的加工精度與導(dǎo)柱導(dǎo)套的尺寸精度,模胚孔加工不準(zhǔn)會造成導(dǎo)柱插燒。導(dǎo)柱同時也是承受模胚重量的主要零件,設(shè)計時要考慮其強(qiáng)度與長度,太長太弱的導(dǎo)柱也會造成模具定位不準(zhǔn)與導(dǎo)柱插燒等問題。根據(jù)經(jīng)驗,導(dǎo)柱最長做到其直徑的10倍。
導(dǎo)柱導(dǎo)套的作用可歸納為3點(diǎn):
1.對活動的零件進(jìn)行準(zhǔn)確的導(dǎo)向與定位。
2.支撐模具重量。
3.保護(hù)模具成型零件。
一般導(dǎo)柱的直徑大小按LKM標(biāo)準(zhǔn)來選擇,非標(biāo)模具導(dǎo)柱的直徑大小可以參考LKM標(biāo)準(zhǔn),位置可以按圖17所示標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計,模具的導(dǎo)柱直徑最大一般只能做到80mm。導(dǎo)柱的長度要保證能夠高出模具最高面30mm,有滑塊的模具保證在斜導(dǎo)柱插入滑塊之前20mm進(jìn)入導(dǎo)套,如圖18。
在注塑生產(chǎn)過程中經(jīng)常要對導(dǎo)柱導(dǎo)套做保養(yǎng)潤滑,避免導(dǎo)柱導(dǎo)套摩擦。模具碼模不緊與機(jī)臺前后板的不平行也是造成導(dǎo)柱定位不準(zhǔn)與插燒的原因。綜上所述,模具的一級定位至關(guān)重要。
二級定位是指模具止口以及四面圍邊式的定動?;ユi定位,二級定位主要是模胚的定位。定位精度要高于導(dǎo)柱導(dǎo)套的定位。止口上耐磨塊槽盡量要配合加工,保證定動模的配合精度。耐磨塊材料采用熱處理材料CR12,在耐磨塊摩擦面要有油槽潤滑,耐磨塊可以有效保護(hù)模具上的薄弱插穿面,對精密模具與汽車模具來說二級定位非常重要。模具插穿面容易造成磨損與塑件易出現(xiàn)飛邊問題。這一點(diǎn)需要特別引起重視。
三級定位是指模仁上設(shè)計止口定位,主要保護(hù)模具插穿面的精確定位。模仁上止口的定位是定動模仁上的精準(zhǔn)定位,是有效保護(hù)模仁上插穿面的機(jī)構(gòu),同時也承受注塑的側(cè)向壓力。設(shè)計時不能向同一方向設(shè)計,需互鎖,避免模具向一側(cè)傾斜打滑,如圖19。止口在加工與合配模具時插穿要比模仁上緊,需要設(shè)置合理的加工公差,盡量采用機(jī)床加工精度保證其配合精準(zhǔn),避免人工配合。這一點(diǎn)對汽車模具與精密模具尤為重要,止口高度設(shè)計需比模仁最高面高5-10mm,可有效保護(hù)模仁面。
汽車注塑模具的三級定位一級比一級準(zhǔn)確,三級定位對于汽車模具與精密模具影響重大。是保證塑件質(zhì)量與模具導(dǎo)向定位的關(guān)鍵,對于其它模具也同樣適用。如果塑件沒有任何插穿面與外觀紋面時可以省掉部分定位設(shè)計,其余都要設(shè)計三級定位,并且要保證精度。