汽车座椅头枕套锁扣注射模设计＊

方迪成，蒋 燕

（汕头职业技术学院，广东汕头515078）

1 引言

图1所示的头枕套锁扣塑件是汽车座椅上的重要零件。由于设备内部零件装配和固定的需要，塑件的表面既有侧凹与突耳结构（位置A、B、C处）又有方孔穿过侧凹而形成的内凹（位置4处），这些结构增加了成型难度。本例中，通过设置动模滑块带定模滑块的抽芯机构解决了塑件成型和脱模的难题。

2 塑件结构工艺分析

图1所示汽车座椅后排头枕套锁扣塑件材料为PP+TD20（聚丙烯加入20%的滑石粉），其收缩率是1%。塑件的外形尺寸为ϕ45×118.5mm，塑件平均壁厚2.0mm，厚度最大处为4.8mm，最薄处为加强筋处0.6mm。塑件成型后要求表面光滑、无毛刺，突耳无损伤、卡接力达到预定目标值，且要有良好的机械强度、尺寸稳定性和耐冲击性等特性。图1中位置A、C处为同一方向的装配结构，其通过设置动模滑块机构来实现侧向结构的成型；位置B处为另一方向的装配结构，也通过设置动模滑块机构成型；考虑到模具量产的结构稳定性及降低模具成本，位置D处方孔采用定模滑块先抽芯然后附着在动模滑块上完成最终抽芯的成型机构[1~2]。

图1 汽车座椅后排头枕套锁扣

3 模具设计要点

3.1 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。综合考虑塑件主要表面质量要求高，不允许在外表面出现浇口痕迹，便于做抽芯结构，大批量生产和模具具体结构与布局的需要，设计了如图2所示的单点潜伏式浇口浇注系统。主流道采用冷流道系统，直径为ϕ6mm；分流道采用普通圆形截面流道，直径为ϕ5mm，侧浇口端面尺寸为ϕ0.8×2.0mm。开模时浇注系统凝料随动模一起移动，浇口在塑件推出时强行拉断，从而完成与塑件的自动分离[3]。

图2 潜伏式浇口

3.2 成型零件设计

成型零件主要包括动、定模型腔、型芯、定模滑块、动模滑块、动模镶件、司筒套装等。动、定模型腔、型芯成型塑件的主体部分，整体镶入到动、定模板中；定模滑块成型汽车座椅后排头枕套锁扣（见图1）所示位置D方孔处部分；动模滑块成型图1中位置A、B、C处的卡扣装配结构；动模镶件成型塑件末端筋条部分（便于筋条前端部分胶位在动模型芯中用线切割加工）；司筒套装成型塑件内孔部分。采用UG的模具设计模块进行分模，最后的分模图如图3所示，动、定模型腔、型芯图如图4所示。

图3 成型零件分模图

图4 定、动模型腔、型芯图

此外，考虑到生产批量及塑件使用、成型要求的前提下，型芯、型腔、动模镶件选用738H模具钢，定模滑块、动模滑块选用H13模具钢，司筒套装选用SKD61模具钢。德国738H具钢材是预硬塑胶模具钢，具有良好的抛光、电蚀、焊补性及切削加工性能，用于大型长寿命、高表面光洁度及复杂可能变形的注射模，选此材料能保证塑件的外观质量及大批量生产的模具寿命；H13属于热作模具钢，淬透性高（在空气中即能淬硬），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；SKD61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热作模具钢，选此材料可使司筒套装具有高强度、高韧性及高耐磨性[4~5]。

3.3 动模滑块带定模滑块的抽芯结构设计

针对汽车座椅后排头枕套锁扣的形状结构，设计模具2D结构如图5所示。在图5c中设计了动模滑块带定模滑块的抽芯结构来实现图1所示位置A、C、D的方孔出模问题。其原理就是开模时在弹簧的作用力下，定模滑块率先完成位置D的方孔抽芯，然后在限位螺钉的限制下附着在动模滑块上，最终和动模滑块一起完成抽芯动作，这样的结构空间占比小、动作运行顺畅与稳定，也提高了塑件的设计想像空间。

动模滑块带定模滑块的抽芯结构主要由斜楔22、斜导柱24、定模滑块25、限位螺钉27、弹簧28、滑块镶件29、滑块镶件30、斜楔32、螺钉33及滑块压块60组成，如图5、图6所示。

图5 模具2D结构图

图6 抽芯结构各关键部件的3D示意图

在注塑机的开模力及弹簧43的作用下，图5中定模座板1与定模板4分开（注：定模板4与动模板34因为尼龙胶塞51的作用下连接在一起），定模座板1带动斜楔22脱离定模滑块25，此时定模滑块25在弹簧28的作用力下产生向上抽芯的动作，在滑块镶件29中滑动，然后在限位螺钉27的限制下完成预定的抽芯距离，并附着在动模滑块26上；继续开模，在限位螺钉44的限制下完成定模座板1与定模板4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51暂时失去粘合力，定模板4与动模板34开始分离，斜楔32也随着定模板4脱离动模滑块26，同时固定在定模板4上的斜导柱24拨动动模滑块26带着定模滑块25、滑块镶件29、滑块镶件30沿着滑块压块60向后运动，直到在螺钉33的限制下完成预定的抽芯距离，抽芯完成。

3.4 其它系统设计

3.4.1 其它系统设计

由于图1所示位置B处结构的侧向分型和抽芯距离不大，本设计采用斜导柱拨动滑块侧向分型与抽芯的方式实现。如图5c所示，开模时利用斜导柱7的拨力迫使滑块8在沿着滑块压块59向后移动，直到在螺钉10的限制下完成预定的抽芯距离，完成抽芯。

3.4.2 排气系统设计

模具中利用分型面、司筒与司筒孔、滑块与模仁及镶件与模仁等配合间隙来排气。

3.4.3 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，本模具在定模板4与定模型腔5、动模型芯14与动模板34上采用循环冷却水路布置，如图5所示。本模冷却系统能保证型腔各处冷却均匀，成形周期短，塑件质量高。

3.4.4 先复位机构设计

为了保证合模时动模滑块8、动模滑块26不与司筒18发生干涉，设计了如图5e所示机械式摆杆先复位机构。其原理是合模过程中先复位杆53在斜导柱7、24还没有插入动模滑块8、26之前就撞到摆杆56，然后摆杆56通过旋转销55往下转动，撞到固定块57，并借用弹簧46的作用力，迫使顶杆固定板38率先回复到位，从而带动固定在顶杆固定板38上的司筒18回复到位[6]。

4 模具工作过程

模具为三板式结构，设计的模具结构如图5所示，其工作过程如下：开模时，模具在注塑机的开模力及弹簧43的作用下，定模座板1与定模板4分开，定模座板1带动斜楔22脱离定模滑块25，此时定模滑块25在弹簧28的作用力下产生向上抽芯的动作，在滑块镶件29中滑动，然后在限位螺钉27的限制下完成预定的抽芯距离，并附着在动模滑块26上；继续开模，在限位螺钉44的限制下完成定模座板1与定模板4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51暂时失去粘合力，定模板4与动模板34开始分离，斜楔32也随着定模板4脱离动模滑块26，同时固定在定模板4上的斜导柱24拨动动模滑块26带着定模滑块25、滑块镶件29、滑块镶件30沿着滑块压块60向后运动，直到在螺钉33的限制下完成预定的抽芯距离，抽芯完成（注：与此同时，动模滑块8同样在斜导柱7拨动力的作用下以及螺钉10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顶杆垫板39向上运动，固定在顶杆垫板39上的司筒18跟随推动塑件11向上运动；套在复位杆45上的弹簧46在顶出力的作用下向上压缩；继续顶出，直到在限位块52的限制下完成顶出，然后将塑件11取出。

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46释放回弹，顶杆固定板38跟随回位，并带动固定在其上的司筒18、复位杆45、顶杆48等部件回位，在此过程中，在斜导柱7、24还没有插入动模滑块8、26之前，先复位机构53、54、55、56、57强制使顶出机构率先完全回复到位，继续合模，直到实现分型面闭合，完成一次注射成型周期。

5 结论

汽车座椅后排头枕套锁扣塑件由于装配与使用功能的需要，在其内部、两侧均设有局部结构，从而加大了成型难度。该塑件成型模具的结构特点如下：

（1）采用潜伏式浇口浇注系统，浇口在塑件推出时强行拉断，从而完成与塑件的自动分离。

（2）针对方孔穿过侧凹而形成内凹的复杂塑件结构，设计了动模滑块带定模滑块的抽芯机构，这样的结构空间占比小、动作运行顺畅与稳定，也提高了塑件的设计想像空间。

（3）针对滑块底下有司筒顶出机构的复杂问题，设计了机械式摆杆先复位机构，使两者在合模时不会产生干涉，从而达到顺利合模的目的。

（4）该模具已经在生产实践中经过检验，模具结构简洁合理，生产的塑件满足设计要求。