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模具设计经典案例:轿车杂物盒外壳模具如何优化设计?

该产品是某款轿车的杂物盒外壳,材料是PA+PC+GF30%,内部结构极为复杂,外形也比较麻烦。此产品是我一个好朋友工厂的主打产品,已经生产一段时间了,由于原来的模具结构不是很合理,取件非常麻烦。这次受朋友的委托,我对模具进行了重新设计。


首先来看一下产品的内外结构,从图片上可以看出这个零件内外都有倒扣。



一、浇口的设计

原来老模具是采用4个热流道进胶,不是很合理,我经过考虑,采用了这样的浇口,虽然是4点进胶,但还是属于大水口。取消了热流道,改成这样的浇口后,模具总高度降低了120mm,,注塑机从原来的300吨改为220吨。模具的制造成本也减少了3万元。

二、大滑块的设计

大滑块由滑块本体和滑块座组成

滑块本体下多出来的二个凸台是为了安排螺丝,增加螺纹的牙数。


大滑块的冷却水孔是布置在滑块本体上的,通过密封圈由滑块座引出,布置在模具的二侧。

拨动大滑块的斜导柱是同时穿过定模框和定模大镶件的


大滑块与定模大镶件的结合处产生了浇口,注塑机的射嘴是直接顶在定模大镶件上的。这样可缩短主流道,减少注射压力。


三、定模大镶件的设计

定模大镶件的内面是与大滑块本体贴合的在贴合面上形成4点进胶的流道


动模大镶件的设计是很常规的,但是为了减少产品成型后的应力,冷却系统的设计非常关键。如下图:


除了安排了横向的5条水路外,中间的突起部分还安排了一个水塘这样,使得整个动模大镶件的热交换比较平衡。

四、小滑块的设计

产品的另外一面形状较为复杂,我采用了一个整体的滑块

小滑块由滑块本体和滑块座组成,用螺丝固定,并且压紧密封圈,形成一个组合水路。

小滑块的拨动也是靠斜导柱,与大滑块不同的是,斜导柱是固定在一个专用的斜导柱座上的。


这样加工和装配都比较简便。

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动模内抽芯机构的设计,这是本套模具最精彩的部分,有相当的难度,我们先来看整个动模的外形


其实,动模部分是一种特殊的推板机构,各类零件都是依附在刮板上,仅仅是内缩芯是固定在动模底板上的。下图是刮板被注塑机的顶杆顶开的状况,

由于内缩芯上有斜“T”型块,所以,当内缩芯缩下时,内缩滑块就有向里的动作。

由于内缩滑块向里只需要滑动3mm,内缩芯只需要缩下35mm就足够了,可是由于产品的内部比较深,实际上刮板要推开138m才可将产品脱出来。这对内缩滑块来说是个矛盾,这个问题是这样解决的。先看下图

内缩滑块的底部是固定有一个摩擦块的,合模时一个起保护作用的摩擦块上有个小台阶,顶住内缩滑块底部连接的摩擦块,使得注塑时内缩滑块不往后退。开模时的状况是这样的,见下图

当内缩滑块向里滑动,超过小台阶时,由于内缩滑块的底部的摩擦块没有东西挡住内缩滑块就停止内滑,跟着内缩芯一起向下运动。合模时,内缩芯向前运动,由于有摩擦力,内缩滑块在向前的同时一定会向外运动,这时起保护作用的摩擦块就会挡住内缩滑块,让它只能向前,不能向外。

这是个非常巧妙的设计,灵感来自教堂里的十字架。

当内缩滑块向前运动时,最终位置的定位是靠这个小板,名称叫针气缸固定板,这块小板有二个功能:一是内缩滑块的最终定位,二是安排了一组针型气缸,对产品进行二此顶出。由于本套模具没有顶针板和垫脚,产品的二次顶出非常困难这个针气缸是个好东西,它可以在模具的任何部位,任何角度进行顶出。

装在模具内是这样的。

这样产品可以用机械手吸出,进行全自动生产。

编后感

这套模具有几个亮点是可圈可点的:

第一是,原来是一套非常头痛的模具,现在可以全自动生产,而且使用的注塑机小了一号。节约了电能。

第二是取消了热流道,采用了大水口,节约了模具的制造成本。

第三是采用了十字架型的保护摩擦块,使得内缩滑块的动作安全可靠。

(来源:查鸿达,亲自设计或指导生产的模具总数超过1万套,在模具技术上获得20多项国家专利)




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