汽车模具-车前大灯注塑模具设计

汽车模具一车前大灯

注塑模具设计

汽车模具一车前大灯注塑模具设计

汽车前大灯注塑模具设计

一、成型零件设计

由于模具为大型模具，分型面复杂，故成型零件和模板采用一体式结构，即模具的

A板就是定模成型零件，模具的动模B板就是动模成型零件。这种结构的优点是结构紧

强度刚性好，模具体积小，避免了开框、配框和制造斜楔等繁琐的工序。

本模具设计时还做到了以下几点：

1.分型面顺滑无尖角，无薄钢，无线或点封胶；构建了面封胶，在分模时使用延伸，4

网格等做面方法，分型根据塑件的形状构建面，车灯模具分型面要求极高，不允许构建

起皱。构建的分型面能有效保证CNC加工精度，不需EDM清角，分型面也不容易跑毛边

灯模具分型面光刀时需高速机，机床主轴转速保任每分钟至少20000转以上。

2.镶件与动模的配合部分，止口根部设计了合适的工艺倒R角或避空位，简化了加工

和减少加工工时，提高加工效率。

3.所有非成型转角设计R角，防止应力开裂，工艺R角不小于R5,根据模具大小，尽

设计比较大的工艺R筐；模具上锐利的棱边容易造成操作人员意外受伤，模具上非参与

或配合的棱边都要设计倒C角或R角，根据模具大小尽可能设计比较大的倒角。

4.分型面的避空：模具分型面宽度为40MM,分型面以外的区域定动模都要避空1MM,以

减少加工工时。分型面的避空不仅指外围分型面，也包括大面积的分型面。特别说明：

分型面的宽度包括排气槽在内。在大面积的避空处要设计承压块，以保证模具受力均匀

兔模具长期生产跑披锋，在砰穿孔区域设计避空的同时，还要在定模或者动模设计排气

方便定动模合模时压缩的空气排出。

5.分型面根据塑件形状构建，必要时对塑件进行优化处理。对于中大型模具，承压板

量开通，方便CNC加工。设计分型面时尽量以简化模具加工，平整顺滑为原则，做出的

面无薄钢，无尖角，插穿角度合理。

6.分型面圆滑平整，UG分模时禁止出现很多碎面小面（CNC加工时易弹刀，加工精度降

尽量用延伸面，网格面，扫掠面构建分型面，或者先延伸10-20mm封胶而，再做拉伸面

渡面，封胶面根据注塑机吨位与模具的大小设计。

7.分型面或者插穿孔所有插穿角度设计在7度以上，提高模具使用寿命。

8.对于汽车中大型模具，镶件设计尽量优先从分型面装拆的方式，塑件胶位面可采取

处理，镶件需两侧设计5度斜度，方便配模与装拆镶件。

二、浇注系统设计

塑件通过模流分析，浇注系统采用2点开放式热流道直接进胶。在设计模具时，在

区域以及热嘴正对着的动模区域，要设计冷却水来加强对热嘴区域的冷却，避免热嘴出

延，拉丝，浇口残留过高的现象发生。本模具为开放式热流道进胶，在设计热流道时要

以下几点：

1.热流道固定板涉及走线区域需要设计工艺R南，避免划伤电线。走线区域为了便于

加工，尽量走直线，少拐弯。

2.设计热流道时需要仔细检查热流道插座的位置是否符合客户要求。

3.模具的主射嘴必须低于面板至少2MM,以防翻模时碰坏热嘴。

4.液压系统与电气系统连接在非操作侧，不可超出码模板，如果超出码模板就需要设计

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板，或者将液压系统与电气系统沉入模板内侧，起到保护热流道元件，避免液压系统与

元件被撞坏的现象发生。

本模具浇注系统采用热流道直接进胶，进胶点直接设计在塑件表面，这样的设计料

度快，注塑周期短，成型质量好。因为灯壳为非外观件，表面的进胶痕迹不会影响外观

模具的热流道浇注系统见图11,它由接线盒、一级热射嘴、二级热射嘴和热流道板组方

图11汽车灯壳注塑模具热流道设计

三、侧向抽芯机构设计

每个塑件均有6个倒扣,模具分别由S1,S2,S3,S4,S5,S6六个侧向抽芯机构完成侧

芯。均采用了“动模滑块+斜导柱+定位夹”的抽芯机构，由滑块25、斜导柱27、斜导

定块36、定位夹26、限位块39和耐■磨块28组成，见图12。这种结构加工简单，抽芯

安全稳定可靠。

设计滑块时优先采用机械驱动结构，因为机域驱动最稳定可靠，且节省成本。滑块

计原则是：

1.优先左右侧，次选天地侧，天侧设计滑块需要没计弹簧或定位夹定位。地侧滑块不设

黄，因为滑块凭着自身重量开模时会下掉，可以设计定位夹代替弹簧。

2.优先常规滑块，次选斜滑块。因为斜滑块加工难度大，成本高，结构更复杂，常规滑

安全可靠。塑件排位时应尽量避免滑块和斜顶产生复合抽芯角度（即相互发生干涉），

模具加工的难度，见图7。图7所示的滑块需朝上和朝右两个方向抽芯，加工困难。更

位后，滑块只需朝上抽芯，加工简单。

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3.滑块的设计需遵循动模优先原则，能动模滑块不定模滑块，能常规滑块不斜滑块，能

块不隧道滑块。滑块的设计需确保滑块风险最小，塑件不能粘滑块。加工力求方便简单

具结构简单化为原则。

△图13汽车灯壳滑块侧向抽芯机构

四、温度控制系统设计

汽车前大灯灯壳尺寸精度高，模具温度控制系统设计要保证冷却均匀和快速冷却。

到这一点，冷却水道距离型腔面必须大致相等，以达到模具型腔各处温度大致均衡。因

壳外形落差大，所以本模具的温度控制系统采用了“垂直式水管+隔片式水井”的组合引

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见图14与图15所示。本模具冷却充分，水路设计均匀合理，因此大大提升了塑件的生

率，成功将注塑周期控制在40s左右。

图14（a）定模冷却系统

本模具定动模温度控制系统为：定模设计了4循环水路，动模设计了5组循环水路。

具温度控制系统设计时还要注意以下几点：

1）冷却水方向要与料流方向一致。冷却面积至少是塑件面积的60%o（不包含塑件以外

域）。

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

均匀冷却塑件。

3）在不能设计成十字交叉式水路时，定.动模水咚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水管连接的方式，方便后续塑件因变形

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），水管距型腔

的距离一般在15~25mm之间,具体根据模具大小决定。

7）冷却水道与推杆、斜推杆、镶件之间的距离要保证在810mm以上，因为模具大且水上

容易钻偏。

8）在汽车模具设计中，热嘴尽量要单独设计一纽冷却水路，不能与其它水路串联，以

热嘴区域的热量散失。

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五、导向定位系统设计

本模具在4个角上各设计了1支D60*445圆导柱。（导柱最长做到10倍直径）导柱安装

模侧，由于塑件开模后留在动模侧，这样就不会影响塑件取出，同时避免塑件粘上导柱

油污。

导柱在翻模时还可作为支撑脚用，方便FIT模，如图16所示。圆形导柱的长度必须保

模时，在斜导柱插入滑块之前20mm就插入导套，否则在模具的制造和生产中会带来很

麻烦，严重时会损坏模具。模具导向系统的设计必须注意三级定位的设计，特别是要求

汽车塑件。模具导向定位设计不合理会造成模具运动不顺杨，模具易损坏，定动模错位

件出现段差等问题，是注塑模具至关重要的系统。

O

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△图16汽车灯壳注塑模具导向定位系统

一级定位是指模具导柱的定位，是模具的初级定位，通过定动模导柱与导套的相互配合

成定动模的定位。定位精度取决于模胚孔的加工精度与导柱导套的尺寸精度，模胚孔加

准会造成导柱插烧。导柱同时也是承受模胚重量的主要零件，设计时要考虑其强度与长

太长太弱的导柱也会造成模具定位不准与导柱插烧等问题。根据经验，导柱最长做到其

的10倍。

导柱导套的作用可归纳为3点：

1.对活动的零件进行准确的导向与定位。

2.支撑模具重量。

3.保护模具成型零件。

一般导柱的直径大小按LKM标准来选择，非标模具导柱的直径大小可以参考LKM标准，

可以按图17所示标准设计，模具的导柱直径最大一般只能做到80mm。导柱的长度要保

够高出模具最高面30m,有滑块的模具保证在斜导柱插入滑块之前20mm进入导套，如座

在注塑生产过程中经常要对导柱导套做保养润滑，避免导柱导套摩擦。模具码模不紧与

前后板的不平行也是造成导柱定位不准与插烧的原因。综上所述，模具的一级定位至关W

二级定位是指模具止口以及四面围边式的定动模互锁定位，二级定位主要是模胚的定位

位精度要高于导柱导套的定位。止口上耐磨块槽芥量要配合加工，保证定动模的配合精

耐磨块材料采用热处理材料CR12,在耐磨块摩擦面要有油槽润滑，耐■磨块可以有效保护

上的薄弱插穿面，对粒密模具与汽车模具来说二级定位非常重要。模具插穿面容易造成

与塑件易出现飞边问题。这一点需要特别引起重视。

三级定位是指模仁上设计止口定位，主要保护模具插穿面的精确定位。模仁上止口的定

定动模仁上的精准定位，是有效保护模仁上插穿面的机构，同时也承受注壑的侧向压力

计时不能向同一方向设计，需互锁，避免模具向一侧倾斜打滑，如图19。止口在加工与

模具时插穿要比模仁上紧，需要设置合理的加工公差，尽量采用机床加工精度保证其配

准，避免人工配合。这一点对汽车模具与精密模具尤为重要，止口高度设计需比模仁最

高5-10mm,可有效保护模仁面。

汽车注塑模具的三级定位一级比一级准确，三级定位对于汽车模具与精密模具影响重大

保证塑件质量与模具导向定位的关键，对于其它模具也同样适用。如果塑件没有任何插

与外观纹面时可以省掉部分定位设计，其余都要设计三级定位，并且要保证精度。

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△图17导柱位置设计标准

Z

H

O

Z

9

3

a

H

M

B

m

s

z

m

s

△图18圆导柱强度与长度设计参考

受力不平衡，有侧滑趋势

图19止口设计要点

六、脱模系统设计

本模具为“推杆+推管+弹簧+拉复位”结构，模具在定动模开模后，依靠推件推出塑件

件固定板由注塑机通过油缸推动，在4支复位杆的作用下复位。顶针设计尽量大，尽量

计不同规格的顶针，避免频繁更换钻嘴。本模具脱模系统设计需要注意以下几点：

1.所有异形面推杆必须设计止转，避免发生错误装配，顶针表面晒网格，避免顶出时

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打滑。

2.回针孔设计单边有避空（中小型模具避空0.5,大型模具避空1.0）,回针端部设计

螺丝孔。为了方便加工、合模，回针直径大于等于20MM时，回针对面要设计垫块。注

设备顶出孔不能与垃圾钉、支撑柱干涉。

本注塑模具脱模机构采用“推杆+推管”结构形式，模具在定、动模开模与恻向机构抽;

依靠模具推出系统推出塑件，推件固定板由注塑机通过K0孔机械推动和在4支复位杆

用下复位。

汽车注塑模具在设计脱模系统时要注意以下几点：

1.大型模具（长宽方向超过1400mmX700mm）需设计6支复位杆与6支推杆板导柱，定

板上与复位杆接触的位置要设计一个直径比复位杆大5mm的耐压块，耐压块一般选用45

S50C）表面氮化处理。推杆板导柱要布置在推出力大的推出元件附近（如油缸、复位杆

2.所有汽车注塑模具需要设计限位柱，限位柱要优先布置在K0孔上方或附近。

本模具部分滑块底下有推杆，为防止合模时推杆和A板反复撞击导致A板和推杆相撞，

设计了一个推件板先复位机构：在4根复位杆固定端的下方各设计一根C20X20的弹簧

位杆固定板的大头孔比复位杆固定端深3mm,开模后由于弹簧的作用，复位杆会往前比

多推出3mm,这样就可以保证合模时复位杆和定模A板提前3mm接触，将推件固定板和

提前推回复位，达到推出零件先复位的目的。

螫件后盖孔与左右转向灯头孔由于塑件装配时要加密封圈，密封效果要求很高，因

区域不要设计推杆，以免影响密封性。

△图20汽车灯壳注塑模具顶出复位系统

七、模胚结构件设计

本模具采用4支D60*445导柱导向与支撑，模具整体强度好。在注塑过程中，由于

塑压力的影响，模板的强度将会受一定程度的影响。因此，除了模胚强度足够外，还需

计一些辅助结构件，用来加强模具的强度与寿命。设计时注意以下几点：

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1.为了FIT模与加工方便，本模具在顶针底板与码模板之间设计6个工艺螺丝，工艺

规格要比顶针板螺丝大一规格，在工艺螺丝旁刻上“工艺螺丝”字样，因为工艺螺丝在

生产时是要拆除的，这样设计的目的是便于钳工辨认，防止出错。限位柱尽量布置在K

上方或附近，在斜顶与直顶底部或附近多布置垃汲钉，间距150mm左右。

2.模具分型面上承压块沉如模内，承压块和精定位不能开油槽，承压快槽模框边缘至

证15mm以上距离。

3.限位柱的设计：机械顶出的模具设计在顶棍孔上方；油缸顶出的模具设计在油缸附1

4.回针的底部必须设计垃圾钉（垃圾钉设计在底板上）；如果顶出系统由两张板组成，

附近必须设计紧固螺丝，避免顶针板变形。

3.模具工作过程

熔体通过注塑机喷嘴，经热嘴33进入模具型腔，熔体充满型腔后，经保压、冷却和固

至足够刚性后，注塑机拉动模具的动模固定板13,模具从分型面PLI处开模。开模5

后，塑件所有滑块在斜导柱的驱动下与塑件脱离＜:注塑机油缸推动推件固定板22,推件

板推动推杆16,接着油缸继续作用，顶出75mm后，塑件与动模分离，塑件经过机械手

后，注塑机油缸拉动推件及其固定板复位，接着注塑机推动动模合模，模具开始下一次

成型。

4.模具强度与分型面管位设计

本模具分型面管位设计在定动模上，采用四角止口与四面围边的设计形式，这样定位既

模具强度亦好，模具布局紧凑合理。在汽车模具没计中，定动模插穿处角度尽量设计到

以上，实在不行也要设计在5度以上。因为插穿南度大，模具寿命会大大提高，模具插

披锋的现象也会大大降低。对于插穿角度在3度以下的位置，1度精定位与0度精定位

保证定动模精准地定位，所以插穿角度应尽量取大，对于大中型模具一般建议设计在7

上，从而保证模具的使用寿命。

图16所示A.B两尺寸的计算方法是：首先从塑件最大边缘加40mm封胶位（在汽车模具

中，小型模具（5050以内）30mm封胶，中型模具（5050-1010）40mm封胶，大型模具（

以上）50mm封胶。），再加50-70mm避空位（在汽车模具设计中，只有封胶位配合，其余

避空，减少FIT模工作量。避空位也是保证模具强度的区域。），然后再加上模胚处分型

压板的尺寸就是A.B的尺寸，这样就设计出既符合客户模具强度要求又节省成本的模，

处尺寸不同塑件数值会不一样，最少D处尺寸定模要保证塑件最高胶位面有80mm以上£

动模由于承受注塑压力大，需相应加厚，E处最低设计100mm以上。用来保证模具强度

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天侧

A、

167.27—1C