为了保证汽车车灯盖零件在一次成型中即可组装一对车灯盖，有利于后续的装配，通常在模具设计中，左右2个车灯盖同时注塑成型。汽车灯盖零件整体形状虽然比较简单，但是由于车灯盖属于外观件，且内部周边存在装配的限位，所以模具的设计有一定的难度。在模具设计前，需要对汽车车灯盖零件产品、型腔布局、主分型面、浇注系统、抽芯机构等进行面向制造设计(DFM)分析。DFM从提高零件的可制造性入手，使得零件和各种工艺容易制造，制造成本低、效率高。对汽车车灯盖进行DFM分析，为后续的模具设计提供更准确的依据。谢健文[1]分析了DFM在模具制造中的应用，提出以整个设计过程为控制对象的DFM应用系统设计思想。田峰[2]分析了汽车覆盖件及其模具在设计、制造过程的特点，提出基于多代理的汽车覆盖件DFM系统的体系结构。目前基于DFM的热流道模具设计是主流方法，对于模具的开发设计具有较大的帮助。本实验主要针对汽车车灯盖的DFM的数字化分析，从产品分析、型腔布局、分型摆放及分型设计、浇注系统分析、抽芯机构分析等方面进行分析，为改进车灯盖的成型模具设计提供参考。1车灯盖的DFM分析1.1车灯盖的产品分析图1为汽车车灯盖3D结构图。汽车车灯盖的整体外形尺寸为344.4 mm×64.5 mm×157.6 mm，产品要求的塑料材质为聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，收缩率为0.35%，产品质量约为126 g。车灯盖的外部是曲面形状，内部有一圈装配的限位结构。该产品的内外结构简单，但由于产品为曲面形状，内部有侧凹，在模具设计上具有一定的难度。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F001图1汽车车灯盖3D结构图Fig.13D structure diagram of car lamp cover1.2车灯盖的型腔布局产品在型腔中的布局形式较多，布置型腔时，一般要求注塑时塑料能够通过分流道同时到达浇口进入型腔。型腔的布局可分为平衡式布局与非平衡式布局[3]。基于对汽车车灯盖的整体形状与结构，兼顾模具的整体尺寸，该产品在模具中的型腔布局采用“1+1”的平衡式型腔布局，即“一模2件”。图2为汽车车灯盖的型腔布局。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F002图2汽车车灯盖的型腔布局Fig.2Cavity layout of car lamp cover1.3车灯盖的摆放及主分型面分析汽车车灯盖在模具中的摆放直接关系分型的难易程度，同时决定了模具结构的复杂程度。塑件在模具中的位置由分型面决定[4]。设计塑料模具时，需要根据塑件的结构、形状等确定塑件在模具中的位置，确定塑件的分型面[5]。为了使模具结构更简单，根据车灯盖的整体造型，设计汽车灯盖在模具中的位置，从而确定分型面。图3为汽车灯盖在模具中的具体位置。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F003图3车灯盖在模具中的具体位置Fig.3The specific position of the car lamp cover in the mold图4为车灯盖的主分型面。从图4可以看出，在模具设计中，只需要设计一个侧向抽芯机构与一个斜顶机构就可以把产品的内部侧凹成型抽芯。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F004图4车灯盖的主分型面Fig.4Main parting surface of car lamp cover1.4车灯盖的浇注系统分析浇注系统是保证塑料熔体进入模具型腔的主要通道，由于汽车车灯盖是外观件，对外观的要求较高，所以成型该塑件采用的是热流道浇注系统[6]。根据确定的塑件位置，塑件的浇注系统的设计也需要改变。传统的浇注系统一般垂直于模具的开模方向。但是在该车灯盖中为了达到理想的进胶效果，塑件的浇注系统与开模方向有一定的夹角。图5为热流道系统的设计。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F005图5热流道系统的设计Fig.5Design of hot runner system1.5车灯盖的抽芯机构分析图6为车灯盖倒扣及圆角分析。从图6可以看出，车灯盖周边包含圆角，且在底部边缘存在一处突出的侧凹。此处需要抽芯机构才能够顺利成型脱模，经DFM分析，初步设计滑块抽芯机构及斜顶机构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F006图6车灯盖倒扣及圆角分析Fig.6Analysis of car lamp cover inverted and rounded corner对车灯盖零件的基本难点及问题的DFM分析，基本确定了汽车车灯盖成型模具的基本结构与布局，可减少后续模具设计的时间，提高模具设计的效率，为精益生产及智能设计提供了更可靠的分析结果。2车灯盖的模具设计2.1型芯和型腔的设计型芯和型腔是模具中主要的成型零件，在模具工作时与塑料直接接触，成型塑件[7]。型芯、型腔的结构设计既要考虑保证获得合格的成型塑件，也要考虑便于加工制造，同时要注意节约贵重的模具材料，以降低模具成本[8]。图7为分型后得到的型芯、型腔。型芯、型腔均采用整体嵌入式，既节约了贵重的模具材料，降低成本，也便于整体的加工。整体的型芯、型腔嵌入模架中的B板和A板，采用螺钉固定，同时为了准确定位，在型芯、型腔四个角上设计了4个定位凸台，便于模具合模准确，保证模具的合模精度。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F007图7分型后的型芯、型腔设计Fig.7The design of core and cavity after parting2.2滑块抽芯机构与斜顶机构的设计滑块抽芯结构设计：车灯盖由于摆放及结构的问题，需要对该零件设计抽芯机构。其中在侧凹（倒扣）位置，采用滑块抽芯机构，图8为滑块的设计。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F008图8滑块抽芯机构设计Fig.8Design of slider core-pulling mechanism因为车灯盖的摆放位置，导致抽芯方向是往内抽芯。因为塑件的侧凹深度不深，抽芯距较小，约为11.9 mm，所以采用变方向滑块抽芯机构也可以顺利的抽芯，其中斜导柱直径为Φ24，倾斜角度为18°。图9为变方向抽芯结构。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F009图9滑块变方向抽芯机构Fig.9Slider variable direction core-pulling mechanism主要是利用斜导柱带动斜滑块组件往方向1运动，利用斜槽从而使侧型芯往方向2运动，实现变方向抽芯。图10为在底部圆角处采用斜顶抽芯机构。由于塑件整体上周边带有安装的限位结构，并且塑件的布局摆放相对比较复杂，为了能顺利顶出塑件，除了在底部圆角处设计斜顶抽芯机构外，在塑件的周边，同时设计斜顶顶出机构，保证塑件的顺利顶出，且保证塑件的外观质量。在车灯盖零件中侧边距离较小，所以斜顶抽芯机构中，斜顶的倾斜角度为3°。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F010图10斜顶抽芯机构3D和2D图Fig.103D and 2D drawings of the inclined top core-pulling mechanism为了使车灯盖零件顺利顶出，图11为在塑件周边设计的直顶机构。从图11可以看出，直顶布局在塑件的周边，共设计12个直顶把塑件从模具中顶出。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F011图11直顶机构设计Fig.11Design of straight top mechanism2.3浇注系统及冷却水道的设计该模具采用的热流道系统，浇注系统采用直接浇口，图12为浇口的几何尺寸。从图12可以看出，浇口的几何尺寸为Φ2.13 mm×0.20 mm。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F012图12浇口的几何尺寸Fig.12Gate geometry模具冷却水道使模具得到冷却，还在成型过程中将熔融塑料的高温散发掉，使模具保持恒定的温度，以便控制型腔塑料的冷却速度，从而提高制品的注塑性能和生产效率[9]。水道排布的好坏直接影响产品的成型质量和生产周期[10]。型芯、型腔的冷却水道直径均为Φ6 mm，由于型芯、型腔均为整体嵌入式，为了保证冷却效果，冷却水道的回路较为复杂，图13为型芯的冷却回路，图14为型腔的冷却回路。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F013图13型芯冷却回路Fig.13Core cooling circuit10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F014图14型腔冷却回路Fig.14Cavity cooling circuit3汽车车灯盖模具及工作原理汽车车灯盖模具设计好后，图15为模具的整体装配图。模具采用斜导柱内侧变向抽芯及斜顶抽芯，同时辅助直顶顶出，保证了整个模具的顺利成型及开模。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F015图15汽车车灯盖模具总装配图Fig.15Assembly drawing of car lamp cover mold模具工作原理：模具注塑完成后，开模时定模部分通过斜导柱4，带动斜滑块6、侧型芯7一起运动，使塑件倒扣部分向内侧抽芯，当模具打开一定距离后，斜顶19带动斜顶镶件20，直顶杆16带动直顶镶件13，把塑件从模具中顶出脱模。塑件顶出脱落后，内侧抽芯机构、斜顶机构及直顶机构复位，复位完成后重新合模，进行下一个注塑产品周期。图16为试模后的汽车车灯盖。从图16可以看出，经试模验证，该模具注塑成型的塑件产品尺寸符合精度要求，无变形翘曲，模具动作运行稳定，没有异常响动及卡滞现象，试模后的产品经装配在专用检验工具上尺寸精度达到要求。10.15925/j.cnki.issn1005-3360.2022.10.018.F016图16试模后的汽车车灯盖Fig.16Car lamp cover after mold trial4结论车灯盖作为汽车的外观件，注塑成型后对整体的精度要求、表面质量及粗糙度等均有较高的要求。设计该产品的模具时，首先进行DFM分析，在设计模具时降低出错的概率，同时提高了后续模具设计的效率。该模具在产品的摆放、分型及抽芯机构的设计上，都有一定的特点，且所设计的模具能满足实际要求，可为同类产品或类似形状的产品提供一定借鉴价值。