汽车手套箱箱斗零件工艺分析和模具设计

李 有 ，黄 勤

（江西五十铃汽车有限公司，江西 南昌 330010）

近年来，塑料在汽车行业广泛应用，内外饰件已基本实现塑料化，有利于汽车减轻重量、节约成本[1]。汽车手套箱是内饰系统的重要功能件，其结构的复杂程度在所有汽车内饰件中较高。汽车手套箱的成型难度大，注塑模具结构复杂，本文主要概述其模具设计过程。

1 产品零件工艺分析

汽车手套箱是布置在副驾驶侧，存放用户手册等物品的储物空间，一般由内板、外板以及箱斗等组成。手套箱一般分为翻斗式与固定式两种[2-5]，手套箱的模具很特别，它的前模是外观面，不能有任何的胶口痕迹。本文以某型号汽车手套箱为例，详细介绍其工艺分析及模具设计。该手套箱最大尺寸为412.1 mm×220.5 mm×241.7 mm，如图1 所示。模具采用一模一腔，产品材料为PP+EPDM-T20，材料收缩率为2%，零件平均壁厚为2.5 mm，内外板采用振动摩擦焊接。手套箱产品特性有：1）产品内侧为外观面，表面需腐蚀细皮纹，外观要求较高，不允许有熔接痕、缩印以及飞边等外观缺陷，注塑浇口、模具拼接线不允许布置在外观面上。2）箱斗形状较为复杂，为确保零件有足够的强度和刚度，防止其变形导致零件匹配间隙超差，产品上布置了较多的加强筋。3）零件上存在倒扣的地方较多，需设计多处侧向抽芯机构。手套箱产品特性如图2 所示。

图1 手套箱尺寸

图2 手套箱产品特性

2 手套箱箱斗模具结构设计

2.1 模具设计分析

根据手套箱箱斗的结构特点，手套箱箱斗外观面采用定模滑块出模，两侧倒扣区域采用动模滑块出模。由于该模具尺寸较大，精度和寿命较高，故浇注系统必须采用热流道[6-7]。模具外形尺寸为：970 mm×850 mm×850 mm，总重量约4 000 kg，汽车手套箱箱斗注塑模具局部结构图如图3 所示。

图3 汽车手套箱箱斗注塑模具局部结构图

2.2 模具结构设计布置

2.2.1 手套箱箱斗动模与定模设计

一般在设计注塑模具时，塑件的内表面由动模成型，而塑件的外表面由定模成型；或者是动模成型粘模力大的一侧，定模成型粘模力小的一侧，以保证塑件开模后留在动模一侧。但是汽车手套箱箱斗这类产品如果按照上述方法进行设计，由于注塑机的顶棍在注塑模具的动模侧，这样开模后，制品动模滑块将一起被顶出动模，再由滑块上的油缸驱动顶针板把制品顶出脱离滑块，这样的模具结构较为复杂，且箱斗外表面会留下注塑浇口的痕迹。因此最后决定，本模具由动模成型手套箱箱斗外表面，而加强筋多的一侧则由定模成型[8]，这样做的缺点是脱模系统也要设计在定模侧，即必须采用倒装模结构。

2.2.2 手套箱箱斗在型腔中的摆放位置

该手套箱箱斗存在三处倒扣区域，即需要通过三个大滑块进行出模，且由于滑块重量大，一定要避免将滑块朝上方（俗称天侧）滑行，避免滑块在重力作用下下落，导致合模时发生斜导柱和滑块相撞的严重事故。如果只有一方有滑块，最好在非操作侧或地侧，取件方便。由于模具三面滑块抽芯[9]，成型零件设计时要注意插穿角度，一般其穿插角度不小于7°，防止穿插面碰伤，且皮纹型腔面要防止蚀纹过界[5]，模具定模与动模材料用P20即可。

2.3 浇注系统设计

产品进胶方式有很多种，有搭底进胶、潜水进胶、直接浇口、牛角进胶、点进胶等，由于此产品外观要求严格、效率要求高，故采用热流道直接进胶到产品上面，如图4所示。

图4 手套箱进胶方式

2.4 侧向抽芯机构设计

1）设计产品左方向的滑块时要注意：滑块包胶面积大，为了方便省夹线，在滑块上面设计工艺螺丝孔；行位的宽度很大，行位座子设计成拖板式；为了减少斜导柱的配合长度，采用压块固定斜导柱；由于滑块上面有很深的骨位，为了防止黏附滑块，滑块上面设计顶针[10]，手套箱箱斗模具左方向滑块设计如图5所示。

图5 手套箱箱斗模具左方向滑块设计

2）产品正前方的滑块与左方向的滑块设计类似，如图6所示。

图6 手套箱箱斗模具正前方滑块设计

3）产品右方向的滑块设计同左方向滑块设计要求一样，如图7所示。

图7 手套箱箱斗模具右方向滑块设计

2.5 温度控制系统设计

温度控制系统是注塑模具七大组成系统之一，其设计的好坏对塑件的成型质量影响很大。温度控制系统要求在注塑模具上加工出水路，使模具型腔各处温度大致均衡，便于控制模具内部温度。该手套箱箱斗模具温度控制系统设计时应满足以下要求：

1）水道之间的间距保持在50 mm~60 mm 之间，冷却水道距型腔面保持在20 mm~25 mm 之间。本模具的定模结构较为复杂，热量又较为集中，因此进行了重点冷却，手套箱箱斗模具水路设计如图8所示。

图8 手套箱箱斗模具水路设计

2）考虑到加工问题，本模具的冷却水道与推杆、推块等推件孔保持了至少8 mm的距离。

2.6 导向系统设计

注射模中保证活动零件按照既定的轨迹运动的结构叫做导向系统，是注塑模具中不可或缺的组成部分，导向系统设计的好坏直接影响成型塑件的精度和模具寿命，手套箱箱斗注塑模导向定位系统如图9 所示。导向系统具有导向及定位作用，本模具在4 个角上设计了1 个圆导柱和1 个斜度为1°的精定位内模管位，安装在定模侧，圆形导柱的长度必须保证合模时在斜导柱与滑块距离为20 mm之前就插入导套。

图9 手套箱箱斗注塑模导向定位系统

2.7 脱模系统设计

要实现可靠脱模，让固化的成型塑件完好地从模具中取出，取决于脱模系统的设计。本文所述的手套箱箱斗模具为倒装模结构，模具的顶出机构与热流道浇注系统都在模具定模侧，且推件由推杆和推块组成。

3 模流分析

在汽车模具设计过程中，一般应用Moldflow 软件模拟塑料制件在模具中的充填过程，根据分析结果优化浇口的形状与位置，并分析塑件可能存在的缺陷。本模具采用热流道一点开放式进胶，由于手套箱箱斗外观面不允许有浇口痕迹，因此本模具浇注系统的进胶与顶出在同一侧（即俗称的倒装模），具体的模流分析数据如图10所示。

图10 手套箱模具模流分析

4 结论

本文合理地设计了汽车手套箱箱斗注塑模具，根据制品的结构特点，分别从浇注系统、温度控制系统、脱模系统等入手介绍了模具的具体设计方案，最后用模流分析方法分析了塑件可能存在的缺陷，并优化了浇口的形状与位置，为手套箱的模具设计提供了相应的参考。实践证明，该模具脱模机构运行灵活、结构稳定可靠，模流分析结果符合要求，不存在较大缺陷；使用该模具生产的手套箱箱斗符合各项设计标准，没有熔接痕、缩印以及飞边等外观缺陷。