汽车拉线接头注塑模具设计*

邓集华，方迪成

（1.广州市交通运输职业学校，广东 广州 510440；2.汕头职业技术学院，广东 汕头 515078）

拉线接头塑件是汽车线束系统的重要组成部分，是一种关键装配件。由于设备内部零件装配和固定的需要，塑件的顶面设计了2个螺钉孔卡接结构，塑件的两端头设计了4个卡扣结构，这些结构增加了成型难度。本例中，通过设置不同方式的滑块抽芯机构，解决了塑件成型和脱模的难题。

1 塑件结构工艺分析

图1所示的汽车拉线接头塑件材料为PA66+GF30（牌号：日本东丽CM3001G-30），该材料的密度为1.37g/cm3，收缩率为0.4%～0.8%，模具成型温度范围为80～100℃，熔体温度范围为260～310℃，具有优良的耐磨性、阻燃性、自润滑性，机械强度较高，但吸水性较大，因而标准稳定性较差，广泛用于制造机械、汽车、化学与电气设备的零件，是一种用途极广的热塑性工程塑料[1-3]。

图1 汽车拉线接头

塑件的外形尺寸为293.4mm×33mm×54mm，塑件平均壁厚3.0mm，厚度最厚处为螺丝卡接处5.6mm。塑件成型后要求表面光亮，无毛刺，卡扣无损伤，卡接力达到预定目标值。考虑到模具量产的结构稳定性及降低模具成本，图1中卡扣1、卡扣2因在前模侧，将采用弹板式前模滑块来成型；卡扣3～卡扣6将通过常规后模滑块抽芯的方式来成型。

2 模具设计要点

2.1 浇注系统设计

由于型腔的排布与浇注系统布置密切相关，综合考虑塑件的生产批量、外形尺寸和注塑机台注射容量等因素，将模具设计为一模两腔。综合考虑塑件顶面要做抽芯结构，大批量生产和模具具体结构与布局的需要，设计了如图2所示的冷流道大水口侧浇口一点进胶（一个产品一点）的浇注系统。主流道入口直径为3mm；分流道采用普通圆形截面流道，直径为8mm，浇口端面尺寸为10mm×1.0mm。开模时，浇注系统凝料随产品一起移动，再进行二次修剪去除浇口。

图2 型腔布局及浇注系统

2.2 成型零件设计

成型零件主要包括前模仁、后模仁、滑块、顶针等。此模为分体式设计，即前模仁、后模仁为镶拼式，前模仁、后模仁成型塑件的主体部分；滑块成型卡扣部分；顶针只用于顶出及排气。采用UG12的模具设计模块进行分模，最终分模如图3所示，前、后模仁详细图如图4所示。

图3 成型零件分模图

图4 前、后模仁图

依据塑件的材质、生产批量、使用及表面要求，前、后模仁均采用德国布德鲁斯的热作模具钢1.2344，出厂硬度为229HB。该钢经电渣重熔，材质均匀，淬透性良好，具有优良的机械加工性能、抛光性能、高韧性及可塑性，良好的高、低温耐磨性以及抗高温疲劳和耐热性，进行热处理淬火后硬度达到52～56HRC。滑块采用德国葛利兹H13热作模具钢，淬透性高，热处理变形率较低，具有良好的韧性、耐磨性、切削加工性能，以及优良的抗热裂能力，选此材料可保证滑块的耐磨及抗热裂能力。顶针选用SKD61热作模具钢，是一种具有较高强度，切削加工性能良好，较高韧性及耐磨性极其优良的钢材，选此材料可使顶针具有高强度、高韧性及高耐磨性[4-7]。

2.3 整体布局结构设计

针对汽车拉线接头的形状结构，采用简化三板式冷流道卧式模具结构，设计的模具整体结构如图5所示。

图5 模具外观结构3D图

前模滑块抽芯结构主要由滑块压块、斜导柱、铲机、滑块及弹簧组成，如图6所示。滑块压块固定在前模仁上，斜导柱固定在铲机中，铲机固定在上固定板上，滑块限制在滑块压块及前模仁之间移动，弹簧限制在滑块及前模仁之间。

图6 前模滑块结构3D图

后模滑块（因几个后模滑块的结构方式类似，固此处只论述其中一个后模滑块结构）抽芯结构主要由斜导柱、铲机、耐磨块、后模滑块、限位块、波子螺丝及滑块压块组成，如图7所示。斜导柱固定在铲机中，铲机固定在A板上，耐磨块固定在后模滑块上，后模滑块限制在滑块压块、限位块、波子螺丝、后模仁及B板之间移动，限位块和波子螺丝均固定在B板上，滑块压块固定在后模仁和B板上。

图7 后模滑块结构3D图

2.4 其它系统设计

2.4.1 导向、定位系统设计

由于汽车拉线接头为不规则形状塑件，高模具结构复杂，为了保证产品的装配公差要求以及保证合模准确和模具长时间使用后的维修方便，本模具设计了由导柱、导套和模仁原身5°虎口组成的导向与定位组合系统，如图8所示。既能实现模具在运行过程中的快速、精确导向，也能防止长期生产后因为模具磨损而造成的错位。

图8 导向与定位结构示意图

2.4.2 排气系统设计

模具中利用分型面、顶针孔、滑块与模仁及滑块与滑块等配合间隙来排气。

2.4.3 冷却系统设计

为确保模具温度在使用时始终处于生产工艺指定的温度范围，本模具在A板、前模仁、后模仁及B板上采用循环冷却水路布置。本模冷却系统能保证型腔各处冷却均匀，成型周期短，塑件表面品质高。

3 模具工作过程

模具在使用时，先拆除锁模块，然后将模具冷却系统与外部冷却源连接好。

1）开模时。模具注塑机的开模力及弹簧33的弹力作用下，图9中上固定板1与A板2分开（注：A板2与B板14因为尼龙胶塞35的作用下连接在一起），上固定板1带动铲机39脱离前模滑块40，此时前模滑块40在铲机39上的斜导柱38的拨力及弹簧41的弹力作用下，沿着滑块压块30向后移动进行抽芯，在滑块压块30的限位块限制下完成预定的抽芯距离；继续开模，在限位螺丝34的限制下完成上固定板1与A板2的预定分开距离；继续开模，在注塑机开模力的强力作用下，尼龙胶塞35暂时失去粘合力，A板2与B板14开始分离，铲机6、27也随着A板2脱离后模滑块8、28，同时固定在铲机6上的斜导柱5拨动后模滑块8沿着滑块压块31向后运动，直到在波子螺丝11和限位块9的限制下完成预定的抽芯距离，抽芯完成（与此同时，后模滑块28同样在铲机27上的T槽拨动力的作用下以及波子螺丝11的限制下完成抽芯动作）。继续开模，直到到达注塑机设置的预定位置。接着注塑机的顶棍顶着下顶针板19向上运动，固定在顶针板18、19上的扁顶针17和圆顶针29跟随推动塑件26向上运动；套在回针42上的弹簧43在顶出力的作用下向上压缩；继续顶出，直到在限位块44的限制下完成顶出，然后将塑件26取出。

图9 汽车拉线接头的模具剖面结构图

2）合模时。在开模状态下，注塑机上的顶棍回收，压缩状态下的弹簧43释放回弹，顶针板18、19跟随回位，并带动固定在其上的扁顶针17、圆顶针29、回针42等部件回位；在注塑机的合模力作用下，后模部分向回运动，后模滑块8在斜导柱5的拨力下开始压缩波子螺丝11前进回位（与此同时，后模滑块28同样在铲机27上的T槽拨动力作用下开始压缩波子螺丝11前进回位）；继续合模，直到释放弹簧43回位，B板14上的平衡块37开始与A板2的端面接触闭合（与此同时，后模仁12开始与前模仁4的分型面接触闭合），直到实现分型面闭合（后模滑块8、28也同时回归到位）。继续合模，释放状态下的弹簧33开始压缩，前模滑块40在斜导柱38的拨力下开始压缩弹簧41前进回位；继续合模，直到压缩弹簧33回位，A板2与上固定板1的端面完全闭合（尼龙胶塞35、前模滑块40也同时回归到位）。

4 结论

通过对汽车拉线接头塑件结构的分析，在统筹考虑浇口位置、大批量生产、模具布局要求等的特定情形下，拟定了采用冷流道大水口侧浇口一点进胶（一个产品一点）的浇注系统方案。在用UG与CAD进行模具设计时，完成了模具分型面选取，型腔、型芯结构，导向与定位机构，侧向分型和顶出，复位机构，冷却系统，排气系统等的设计，围绕汽车拉线接头注塑模具特点、要点和难点进行了细致阐述。在此过程中，采用了由导柱、导套和模仁原身5°虎口组成的导向与定位组合系统，使用了弹板式前模滑块，利用斜导柱或T槽式铲机的拨力带动后模滑块完成侧向抽芯，以及使用由扁顶针、圆顶针组合顶出机构的注塑模具结构等，使塑件成型品质得到提高。

该案例具有较强的实用性，解决了产品内部不同位置多个卡扣的限制，提高了产品的设计想象空间。不仅可以减少量产过程中的不良率，也节省了模具成本，该模具已经在生产实践中经过检验，模具结构简洁合理，生产的塑件产品满足设计要求。