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全方位解析汽车前大灯灯壳注塑模设计

发表在 ug模具培训 2018-11-27 22:35 [复制链接] 0 59

汽车车灯主要是用做照明,可以说是汽车的眼睛,车灯是对所有汽车照明系统的统称。汽车车灯外观要求高,几个重要零件都是透明件,电镀件等,可以说汽车外观要求最高的零件就是车灯,因而对模具设计与制造要求极高。
一般汽车的主要灯饰件就是前后大灯。车灯不同的车系有不同配置,同一车系依据高低配置也不尽相同。组成汽车前后灯的主要零件有:左右透镜.左右装饰框.左右灯壳.左右反射镜等,汽车车灯的外观要求极为严格。
汽车前大灯组装效果如图1所示:
△图1 汽车前大灯组装效果图
△图2 汽车前大灯架构与效果图
△图3 汽车后大灯架构与效果图
△图4 汽车车灯主要零件图
车灯的组成:
图4所示为汽车车灯的主要零件,组成汽车前后灯的主要零件有:左右透镜.左右装饰框.左右灯壳.左右反射镜等。汽车车灯的外观要求极为严格,本文选取某名牌汽车前大灯模具进行介绍。
△图5 汽车前大灯功能定义图
前大灯采用H7作为远近光光源,通过一个电机和挡片进行远近光切换;位置灯采用8颗LED,并带有单独的位置灯配光镜;转向灯采用PY21W作为光源,无单独配光镜,透镜上可以做适当的花纹。装饰框局部做磨砂效果,磨砂区域如图6所示,其余部分高亮。
△图6 汽车前大灯磨砂位置
通过图5与图6所示:外观可观察到本大灯的零件有:透镜.装饰框.装饰眉片.灯壳等,还有部分零件在大灯内部不可见。下面以此款车灯为例,介绍汽车前大灯灯壳塑件的模具设计经验与要点。
本文以汽车前大灯灯壳零件为例,详细介绍汽车灯壳注塑模具的设计要点与技术总结。汽车灯壳零件如图7所示:
△图7 汽车前大灯灯壳零件图
1. 塑件外观要求与结构分析
图7所示为某品牌汽车前大灯灯壳零件图,材料为PP+TD20,其中PP为灯壳外罩的基体,TD20是材料中加入20%的滑石粉,主要是提高灯壳外罩的刚性。非外观件,属内部功能件。塑件尺寸为:475.3*355.6*291.4mm。塑件特点如下:
1)非外观件,塑件外观面不允许有斑点,收缩凹陷.熔接痕.飞边等缺陷(外观缩痕要求不是很高);
2)塑件为内部功能件,灯头孔.后盖孔等装配要求高;
3)塑件外形复杂,塑件外侧面有6处倒扣,灯壳除了灯头孔非左右镜像外,其余特征都是左右镜像;
4)塑件外侧面共有6处倒扣,需采用侧向抽芯结构;
5)根据塑件特征,灯壳塑件有粘定模风险,塑件设计需预防粘定模。
2. 模具结构分析
根据汽车灯壳的结构特点与外观要求,模具优先采用热流道注塑模结构。经模流分析结果与技术讨论,最终采用2点开放式热流道直接进胶。本模具S1,S2,S3,S4,S5,S6由于在塑件外侧,倒扣面积大,因此优先采用动模“斜导柱+滑块”的抽芯结构。本模具最大外形尺寸为:1200*950*820(mm),总重量约8吨,属于大型注塑模具。详细结构见图8、图9、图10。
△图8 汽车灯壳注塑模具结构图1
△图9 汽车灯壳注塑模具结构图2
△图10汽车灯壳注塑模具结构图3
1.面板;2.热流道板;3.导柱;4.A板;5.承压板;6.导套;7.动模镶件;8.司筒;9.B板;10.顶针板导柱;11.方铁;12.顶针板导套;13.底板;14.锁模块;15.复位块;16.复位杆;17.支撑柱;18.复位弹簧19.弹弓胶;20.垃圾钉;21.限位柱;22.推杆面板;23.推杆底板;24.动模镶件;25.滑块;26.弹簧;27.斜导柱;28.耐磨块;29.耐磨块;30.动模镶针;31.定模镶件;32.定模镶件;33.二级热嘴;34.动模镶件;35.承压板;36.斜导柱固定块;37.斜导柱;38.耐磨块;39.限位块;40.滑块;41.滑块固定座;42.耐磨块;43.顶针;44.司筒;45.司筒针;46.司筒针压块;47.斜导柱固定块;48.耐磨块;49.斜导柱;50.滑块;51.限位块;52.耐磨块;53.动模镶件;54.动模镶件;55.斜导柱固定块;56.耐磨块;57.斜导柱;58.滑块;59.限位块;60.耐磨块;
2.1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,即模具的定模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凑,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,扫掠,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,不允许构建的面起皱。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。车灯模具分型面光刀时需高速机,机床主轴转速保证每分钟至少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,简化了加工工序和减少加工工时,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,尽可能设计比较大的工艺R角;模具上锐利的棱边容易造成操作人员意外受伤,模具上非参与成型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,以有效减少加工工时。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:模具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,避免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孔,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,承压板槽尽量开通,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,做出的分型面无薄钢,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,加工精度降低),尽量用延伸面,网格面,扫掠面构建分型面,或者先延伸10-20mm封胶面,再做拉伸面与过渡面,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,塑件胶位面可采取堵铜处理,镶件需两侧设计5度斜度,方便配模与装拆镶件。
2.2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,在热嘴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,避免热嘴出现流延,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,在设计热流道时要注意以下几点:
1. 热流道固定板涉及走线区域需要设计工艺R角,避免划伤电线。走线区域为了便于CNC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保护板,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,避免液压系统与电气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,这样的设计料流速度快,注塑周期短,成型质量好。
图11汽车灯壳注塑模具热流道设计
2.3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向抽芯。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、斜导柱固定块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,抽芯动作安全稳定可靠。
设计滑块时优先采用机械驱动结构,因为机械驱动最稳定可靠,且节省成本。滑块的设计原则是:
1.优先左右侧,次选天地侧,天侧设计滑块需要设计弹簧或定位夹定位。地侧滑块不设计弹簧,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,常规滑块更安全可靠。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),减小模具加工的难度,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。更改排位后,滑块只需朝上抽芯,加工简单。
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,能斜滑块不隧道滑块。
△图12滑块设计要点
△图13汽车灯壳滑块侧向抽芯机构








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