汽车内扣式窗下沿扶手模具设计

引言

图1是汽车内扣式窗下沿扶手零件图。其采用硬质聚氯乙烯作主体，弹性橡胶作软边，通过共挤出成型技术生产而成的异型材。产品形状结构复杂，配合尺寸和精度要求较高。因此模具设计既要考虑硬质和软质材料共挤出成型时的相熔性问题，又要考虑机头和定型模两者间的配套协调性问题。

1 机头的设计

图2是机头的结构图，由进料段、过渡段和口模三部分组成。机头是异型材挤出成形的关键部分，它的流道、构造及精度的好坏是决定挤出物形状、尺寸精度及表观质量的主要因素。但是机头的设计至今仍主要沿用经验设计和试模修正，重点应注意硬质和软质材料流道流动一致性和如何使硬质和软质材料在口模处相熔性较好。

1.1 口模设计

（1）口模形状与制品截面形状的关系口模是制品横截面的成型部件。物料离开口模时，出现明显的膨大变形，这是由于熔融物料在模具型腔内的流速不均、阻力不均、温度调节不当或波动以及熔体离模膨胀的粘弹性效应等造成的。因而流道间隙的截面形状要取近似制品的型状，其具体尺寸的确定要综合物料的膨胀、冷却时物料的收缩及牵引拉伸等因素做相应的修正，但这种修正，很难从理论上计算出来，只能凭经验和多次试模来确定。

（2）经验法计算口模尺寸口模尺寸＝产品尺寸× k ± 0.2（k 为成型收缩率；0.2 为抛光量）如：单边塑料段口模长度＝50×1.046+0.2＝ 52.5mm（图2）口模流道厚度因收缩不大故取制品厚度。

（3）计算口模成型段长度口模段长度一般是计算法和经验法两者相互对照校正，选取一个合适的尺寸。

计算口模成型长度有计算法和经验法：

① 计算法

本设计的异型材形状可看作是隙缝的一种，物料的流动认为是一维流动，由其流变原理公式所表示的熔融物料在口模内的流动参数式为：

p ＝ 12qhl/wh3

式中：
p —挤出压力，mpa
q —体积流量，cm3/s
h—熔融物料表观粘度，pa·s
l —成型段长度，cm
w —缝隙当量宽度，cm
h —缝隙当量高度，cm

依上式换算得成型段长度：l ＝ pwh3/12qh

② 经验法以口模缝隙高度为主要参数。

设缝隙高度为h，则成型段长度l ＝（20 ～30）h，h ＝ 0.9h，h 为型材壁厚的公称尺寸。

综上所述，该模具口模成型段长度确定为75mm（图2）。

1.2 进料段和过渡段设计

进料段设计关键是无死角和拐角，过渡段的设计要根据“等压等速”原则调整流速，流速慢处要放大以提速。

根据武汉现代橡塑技术有限公司提供的经验数据决定进料断和过渡段的长度分别为81mm 和49mm。机头压缩比e 取3 ～ 6。

2 定型模设计

2.1 定型模结构设计

图3是定型模结构图。定型模上下分型面的选择要便于操作，密封性好，真空吸附力大且均匀，真空孔和冷却水孔的加工工艺好。定型模固定在定型台上，可以启闭。下部固定在定型台的槽钢上，定型台能在钢轨上移动。上半部便于快速装卸，易于清理，锁紧应牢固。

2.2 真空吸附孔的设计

因沟槽吸附力大，真空吸附孔选用沟槽结构，宽一般取f 0.8mm ～ f1.2mm。吸附力要布置均匀，定型模上下两半的真空吸附沟槽要对齐，并各自相通，但一般不与大气相通。在筋和棱角的部位设计要有较大的吸附力，以保证型材的成型质量。为了达到此目的，抽气口设计对准筋及棱边。由于基础的型坯进入第一段定型模时仍呈粘流状态，易被吸进沟槽内，造成阻力过大，故第一段定型模的前边1 ～ 6 道的真空吸附沟槽的宽度采用0.8mm 为佳，其余可为1 ～ 1.2mm。定型模入口到出口各段真空吸附面积分布应从大到小，真空沟槽数量也从密到疏。第一段的前部要有足够的吸附力，以提高型材的表面质量，故前边1～6道真空沟槽的间距以25～30mm为佳，其余可为30 ～ 40mm。沟槽边缘皆要用油石倒角，但不能倒的过大。

2.3 定型模长度计算

定型模总长度根据型材的断面大小由真空吸附回路面积和水冷回路面积决定，同时也受挤出机的性能、牵引力的大小、真空孔的大小及冷却速度等因素的影响，实际总长度很难精确计算出来，一般根据经验公式估算：l ＝ 400t2v本设计中真空定型模长度取2 0 8 m m （图3）。

3 结论

目前异型材成型的相关理论并不成熟，在模具设计时把理论计算和实际经验相结合，因此模具制造中要通过反复试模与修整，并且口模的修整要和定型装置进行联机试调。该模具在使用过程中操作简单，能持续稳定产出合格制品。

作者简介：祁型虹(1968～),女,讲师.
作者单位：祁型虹（华中科技大学,机械科学与工程学院,湖北,武汉,430070;武汉理工大学,机电工程学院,湖北,武汉,430070）
胡萍（武汉理工大学,化学工程学院,湖北,武汉,430070）
巩志海（武汉理工大学,化学工程学院,湖北,武汉,430070）

参考文献：
[1]付秀娟,刘长生,周爱军.隔热条异型材挤出模具设计[j].工程塑料应用,2004,(8):55～57.
[2]周密.upvc异型材挤出模具的研制[j].模具工业,2001,(2):34～37.
[3]吴清鹤.塑料挤出成型[m].北京:化学工业出版社,2004.
[4]吕柏源,唐跃等.挤出成型与制品应用[m].北京:化学工业出版社,2002.