CN114161658A - 一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种设计方法，尤其涉及一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法。按以下步骤进行：分析产品→拆分处理→设置浇口位置→模具成型→第1射产品1模具注塑动作过程→第2射产品2模具注塑动作过程→第3射产品3模具注塑动作过程→顺时针旋转合模注塑取件。使透镜产品能通过模具技术方案的改善生产出周期短，生产尺寸稳定，适合大批量低成本生产的高精度塑料透镜模具。

Description

一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法

技术领域

本发明涉及一种设计方法，尤其涉及一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法。

背景技术

车灯透镜，一般应用于高端车灯的氙气灯总成中。因为氙气灯的光线强度很高，光线散射区域非常大，如果不加装透镜的话全部光线是四周散射，无论是照明性还是安全性都成问题(对于对向车是绝对杀手)。加装透镜进行配光调节之后光线可以得到控制，无论是形状还是指向性才能得到保证。

汽车车灯传统透镜，一般都以玻璃为主，成本高、精度差、重量重，生产率比较低；原本高分子PC，PMMA材料将是比较好的替换材料，但是透镜产品厚度达到25～30mm，塑料透镜壁厚尺寸变化大,收缩不均匀,尺寸控制困难,在注塑成型时会出现诸多的困难，目前的透镜产品生产技术普遍存在以下不足之处：

1.注塑周期长：由于透镜产品的厚度比较厚，一般的透镜产品的厚度在25～30mm，为了确保透镜产品质量，注塑工艺中的冷却、保压时间比较长，导致注塑成型的总周期比较长，一般在800秒以上。同时因注塑周期的延长导致注塑生产效率降低，提高了单件产品的成本。

2.模具制造周期长，成本高：因透镜产品在车灯中存在对光线的配光要求，为了确保透镜产品质量使产品尺寸达到严格的配光要求，成型塑料透镜的模腔，只能采取收缩补偿的方法。过程非常繁复，一般是透镜产品按理论收缩率制作生产出来的产品经过检测，找出实际产品尺寸和理论尺寸的差异的数值。然后根据这个数值将模具型腔进行补偿加工进行修改，再重新加工一个新的模腔。需要重复几次才能够逐步接近理论尺寸要求。而且有一个苛刻的条件要求，在注塑过程中，注塑的机台注塑工艺不能有变化，一旦有变化，模具上进行补偿修正的数值将会出现偏差，这些不断修正模具产生的费用将会被分摊在产品上，提高了模具的成本。同时模具不断的修正，反复的试模验证也会导致模具制造周期变得很长，影响产品开发周期。

3.尺寸难控制：注塑成型过程中，因熔融状态的塑料在成型的过程中会发生收缩变形，因此得到的塑料透镜产品尺寸会比，模腔小一个系数(收缩率)。由于高分子材料在结晶过程中的收缩率的各向收缩的差异，光学透镜产品的尺寸很难控制在一个理想的范围。因为透镜产品尺寸的微小差异将严重影响透镜产品的光学性能。

发明内容

本发明主要是解决现有技术中存在的不足，提供一种运用模具CAE系统，CAD系统，对汽车车灯透镜产品的模具进行设计理念的评估、模拟；使产品从单次长周期注塑转为多层多次循环自动注塑方案，掌握一套先进的汽车透镜部件模具制造工艺，降低模具制作成本，实现对透镜注塑模具的生产制造的一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法。

本发明的上述技术问题主要是通过下述技术方案得以解决的：

一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法，按以下步骤进行：

(一)、分析产品：

透镜产品尺寸精度要求非常高，面的轮廓度要求达到了0.05mm；同时产品形状复杂壁厚不均匀，最厚的地方产品壁厚达到了27.87mm，最薄的地方产品壁厚只有4.2mm，产品壁厚变化大，成型困难；因塑料存在收缩性会导致厚的地方收缩大，薄的地方收缩小，常规成型方式成型后的产品会出现因收缩不一致导致夸张的尺寸变形，产品质量达不到设计要求；

(二)、拆分处理：

考虑到产品壁厚相差大，一次成型产品收缩变形大无法达到产品设计要求；将此产品进行了拆分，分为了3个不同壁厚的产品；借助CAE系统分析最终得出了3个不同壁厚的产品零件，产品本身弯曲形状和壁厚不均匀的特征在产品1上进行体现；产品2和产品3设计成了均匀等值的产品壁厚并将产品2和产品3分别放置在产品下侧和产品上侧方向进行成型，3个产品都完成注塑成型后从模具中取出符合产品设计要求的完整产品；

产品下侧是指入光面，产品上侧是指出光面；

(三)、设置浇口位置：

产品1厚壁区域收缩比较大，产品1的浇口设置在产品中间壁厚最厚处，以便产品成型时保压工艺的调整；产品2和产品3是成型产品的两个外观面，产品的外观质量和尺寸要求在此两面上体现，将浇口放置在了产品长度方向两头区域，便于产品注塑时分子排列方向统一，在注塑产品2和注塑产品3时减少产品收缩变形产生的因素；

(四)、产品3采用射成型工艺：在成型时先成型产品1，注塑时使容易发生收缩变形的产品1在模具中进行冷却一个成型周期，让产品1在模具中有足够的时间进行冷却收缩；然后成型产品2，最后成型产品3；因产品2，产品3的内侧面和产品1的两面分别接触，产品1在成型后产生的收缩缺陷和收缩的尺寸值，在成型产品2和产品3的同时通过产品新料流对产品1造成的缺陷进行补偿；

(五)、模具成型：

考虑满足产品大批量低成本生产需求，将模具成型型腔数设置为一出二腔；以后的模具甚至可以将模具设计为一出多腔制造；

为实现3个产品零件在同一个模具中进行3次3层顺序叠层注塑，选用针阀式热流道系统辅助注塑；

模具中的动模侧：型腔A和型腔B均为成型产品1的动模侧型腔；型腔C和型腔D均为成型产品3的动模侧型腔；

模具中的定模侧：型腔A为成型产品1的定模型腔；型腔B和型腔C均为成型产品2的定模侧型腔；型腔D为成型产品3的定模侧型腔；

(六)、第1射产品1模具注塑动作过程：

第1次注塑时只注塑A型腔的产品1一出二两个产品；开模后模具第一次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出并固定在B型腔的定模侧；

然后进行第2次注塑，第2次注塑时也只注塑A型腔的产品1一出二两个产品，固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第二次旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，然后进行第3次注塑；

(七)、第2射产品2模具注塑动作过程：

第3次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到B型腔的第1次注塑的产品1下表面，即产品2；因产品2成型面在动模上，成型产品2自然就粘在固定在动模侧；固定在C型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第三次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将将B型腔注塑的产品2旋转到D型腔准备进行第4次产品3的注塑；将A型腔的产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在B型腔的定模侧。

(八)、第3射产品3模具注塑动作过程：

第4次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到C型腔的第2次注塑的产品1下表面，即产品2，以及已经旋转到D型腔的第3次注塑的产品1产品2上表面，即产品3，第三次已经旋转到B型腔并固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期；完成注塑保压冷却工艺后开模后机械手取出已经经过3次注塑的D型腔中完整合格的产品；

并第四次模具旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将B型腔中的产品2旋转到D型腔，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，准备进行第5次注塑；

(九)、顺时针旋转合模注塑取件

模具按照此方式顺时针旋转合模注塑取件，逆时针旋转合模注塑取件不断的循环注塑生产，从第4次注塑后开始每注塑一模都可以取出一出二两个经过3次成型后的完整合格的产品。

因此，本发明的一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法，使透镜产品能通过模具技术方案的改善生产出周期短，生产尺寸稳定，适合大批量低成本生产的高精度塑料透镜模具。

附图说明

图1是本发明的产品结构示意图；

图2将图1中的产品分析得到3个同壁厚的产品；

图3是本发明的模具注塑动作图。

具体实施方式

下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。

实施例1：如图所示，一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法，按以下步骤进行：

(一)、分析产品：

透镜产品尺寸精度要求非常高，面的轮廓度要求达到了0.05mm；同时产品形状复杂壁厚不均匀，最厚的地方产品壁厚达到了27.87mm，最薄的地方产品壁厚只有4.2mm，产品壁厚变化大，成型困难；因塑料存在收缩性会导致厚的地方收缩大，薄的地方收缩小，常规成型方式成型后的产品会出现因收缩不一致导致夸张的尺寸变形，产品质量达不到设计要求；

(二)、拆分处理：

考虑到产品壁厚相差大，一次成型产品收缩变形大无法达到产品设计要求；将此产品进行了拆分，分为了3个不同壁厚的产品；借助CAE系统分析最终得出了3个不同壁厚的产品零件，产品本身弯曲形状和壁厚不均匀的特征在产品1上进行体现；产品2和产品3设计成了均匀等值的产品壁厚并将产品2和产品3分别放置在产品下侧和产品上侧方向进行成型，3个产品都完成注塑成型后从模具中取出符合产品设计要求的完整产品；

产品下侧是指入光面，产品上侧是指出光面；

(四)、设置浇口位置：

产品1厚壁区域收缩比较大，产品1的浇口设置在产品中间壁厚最厚处，以便产品成型时保压工艺的调整；产品2和产品3是成型产品的两个外观面，产品的外观质量和尺寸要求在此两面上体现，将浇口放置在了产品长度方向两头区域，便于产品注塑时分子排列方向统一，在注塑产品2和注塑产品3时减少产品收缩变形产生的因素；

(四)、产品3采用射成型工艺：在成型时先成型产品1，注塑时使容易发生收缩变形的产品1在模具中进行冷却一个成型周期，让产品1在模具中有足够的时间进行冷却收缩；然后成型产品2，最后成型产品3；因产品2，产品3的内侧面和产品1的两面分别接触，产品1在成型后产生的收缩缺陷和收缩的尺寸值，在成型产品2和产品3的同时通过产品新料流对产品1造成的缺陷进行补偿；

(五)、模具成型：

考虑满足产品大批量低成本生产需求，将模具成型型腔数设置为一出二腔；以后的模具甚至可以将模具设计为一出多腔制造；

为实现3个产品零件在同一个模具中进行3次3层顺序叠层注塑，选用针阀式热流道系统辅助注塑；

模具中的动模侧：型腔A和型腔B均为成型产品1的动模侧型腔；型腔C和型腔D均为成型产品3的动模侧型腔；

模具中的定模侧：型腔A为成型产品1的定模型腔；型腔B和型腔C均为成型产品2的定模侧型腔；型腔D为成型产品3的定模侧型腔；

(六)、第1射产品1模具注塑动作过程：

第1次注塑时只注塑A型腔的产品1一出二两个产品；开模后模具第一次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出并固定在B型腔的定模侧；

然后进行第2次注塑，第2次注塑时也只注塑A型腔的产品1一出二两个产品，固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第二次旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，然后进行第3次注塑；

(七)、第2射产品2模具注塑动作过程：

第3次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到B型腔的第1次注塑的产品1下表面，即产品2；因产品2成型面在动模上，成型产品2自然就粘在固定在动模侧；固定在C型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第三次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将将B型腔注塑的产品2旋转到D型腔准备进行第4次产品3的注塑；将A型腔的产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在B型腔的定模侧。

(八)、第3射产品3模具注塑动作过程：

第4次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到C型腔的第2次注塑的产品1下表面，即产品2，以及已经旋转到D型腔的第3次注塑的产品1产品2上表面，即产品3，第三次已经旋转到B型腔并固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期；完成注塑保压冷却工艺后开模后机械手取出已经经过3次注塑的D型腔中完整合格的产品；

并第四次模具旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将B型腔中的产品2旋转到D型腔，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，准备进行第5次注塑；

(九)、顺时针旋转合模注塑取件

模具按照此方式顺时针旋转合模注塑取件，逆时针旋转合模注塑取件不断的循环注塑生产，从第4次注塑后开始每注塑一模都可以取出一出二两个经过3次成型后的完整合格的产品。

Claims (1)

1.一种汽车车灯精密透镜产品摇摆式循环注塑模具的设计方法，其特征在于按以下步骤进行：

(一)、分析产品：

透镜产品尺寸精度要求非常高，面的轮廓度要求达到了0.05mm；同时产品形状复杂壁厚不均匀，最厚的地方产品壁厚达到了27.87mm，最薄的地方产品壁厚只有4.2mm，产品壁厚变化大，成型困难；因塑料存在收缩性会导致厚的地方收缩大，薄的地方收缩小，常规成型方式成型后的产品会出现因收缩不一致导致夸张的尺寸变形，产品质量达不到设计要求；

(二)、拆分处理：

考虑到产品壁厚相差大，一次成型产品收缩变形大无法达到产品设计要求；将此产品进行了拆分，分为了3个不同壁厚的产品；借助CAE系统分析最终得出了3个不同壁厚的产品零件，产品本身弯曲形状和壁厚不均匀的特征在产品1上进行体现；产品2和产品3设计成了均匀等值的产品壁厚并将产品2和产品3分别放置在产品下侧和产品上侧方向进行成型，3个产品都完成注塑成型后从模具中取出符合产品设计要求的完整产品；

产品下侧是指入光面，产品上侧是指出光面；

(三)、设置浇口位置：

产品1厚壁区域收缩比较大，产品1的浇口设置在产品中间壁厚最厚处，以便产品成型时保压工艺的调整；产品2和产品3是成型产品的两个外观面，产品的外观质量和尺寸要求在此两面上体现，将浇口放置在了产品长度方向两头区域，便于产品注塑时分子排列方向统一，在注塑产品2和注塑产品3时减少产品收缩变形产生的因素；

(四)、产品3采用射成型工艺：在成型时先成型产品1，注塑时使容易发生收缩变形的产品1在模具中进行冷却一个成型周期，让产品1在模具中有足够的时间进行冷却收缩；然后成型产品2，最后成型产品3；因产品2，产品3的内侧面和产品1的两面分别接触，产品1在成型后产生的收缩缺陷和收缩的尺寸值，在成型产品2和产品3的同时通过产品新料流对产品1造成的缺陷进行补偿；

(五)、模具成型：

考虑满足产品大批量低成本生产需求，将模具成型型腔数设置为一出二腔；以后的模具甚至可以将模具设计为一出多腔制造；

为实现3个产品零件在同一个模具中进行3次3层顺序叠层注塑，选用针阀式热流道系统辅助注塑；

模具中的动模侧：型腔A和型腔B均为成型产品1的动模侧型腔；型腔C和型腔D均为成型产品3的动模侧型腔；

模具中的定模侧：型腔A为成型产品1的定模型腔；型腔B和型腔C均为成型产品2的定模侧型腔；型腔D为成型产品3的定模侧型腔；

(六)、第1射产品1模具注塑动作过程：

第1次注塑时只注塑A型腔的产品1一出二两个产品；开模后模具第一次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出并固定在B型腔的定模侧；

然后进行第2次注塑，第2次注塑时也只注塑A型腔的产品1一出二两个产品，固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第二次旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，然后进行第3次注塑；

(七)、第2射产品2模具注塑动作过程：

第3次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到B型腔的第1次注塑的产品1下表面，即产品2；因产品2成型面在动模上，成型产品2自然就粘在固定在动模侧；固定在C型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期，开模后模具第三次旋转按照红色箭头标识方向成型机带动动模侧整体顺时针旋转90°，将将B型腔注塑的产品2旋转到D型腔准备进行第4次产品3的注塑；将A型腔的产品1旋转到B型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在B型腔的定模侧。

(八)、第3射产品3模具注塑动作过程：

第4次注塑时，同时注塑A型腔的产品1和已经旋转到C型腔的第2次注塑的产品1下表面，即产品2，以及已经旋转到D型腔的第3次注塑的产品1产品2上表面，即产品3，第三次已经旋转到B型腔并固定在B型腔定模侧的产品1在模具中冷却一个成型周期；完成注塑保压冷却工艺后开模后机械手取出已经经过3次注塑的D型腔中完整合格的产品；

并第四次模具旋转按照绿色箭头标识方向成型机带动动模侧整体逆时针旋转90°，将B型腔中的产品2旋转到D型腔，将A型腔中的产品1旋转到C型腔位置进行合模利用模具内部顶出机构将产品1顶出固定在C型腔的定模侧，准备进行第5次注塑；

(九)、顺时针旋转合模注塑取件：

模具按照此方式顺时针旋转合模注塑取件，逆时针旋转合模注塑取件不断的循环注塑生产，从第4次注塑后开始每注塑一模都可以取出一出二两个经过3次成型后的完整合格的产品。

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