汽車前大燈反射鏡(又名反光鏡)是汽車前大燈照明系統起反射功能避免燈光直射的零件，位于透鏡與裝飾框內側，與透鏡裝配在一起，通過透鏡可以從車燈外面看到反射鏡。

  塑件為外觀件，表面鍍鋁，屬于高光電鍍件，外表面有大面積花紋，用于表面裝飾。車燈是汽車配套必不可少的重要安全裝置與裝飾件，反射鏡由于高溫工作的環境，以及具有反射聚光作用，需要采用收縮率幾乎為0，且具有耐熱，阻燃，極強抗蠕變性的預制整體模塑料（BMC）熱固性塑料成型。這種材料以前一直采用壓鑄成型工藝，由于生產效率低，廢品率高，同時由于該材料對人體有害，壓鑄生產中需頻繁人工取料稱料等工序，因而對操作人員的健康帶來一定的危險。為此發展BMC材料的注塑成型工藝替代壓鑄成型工藝已成必然趨勢。

  本文以汽車前大燈反射鏡零件為例，詳細介紹汽車前大燈反射鏡注塑模具的設計要點與技術總結。汽車前大燈反射鏡零件如圖1所示：

  圖1 汽車前大燈反射鏡零件圖

  1. 塑件外觀要求與結構分析

  圖1所示為某品牌汽車前大燈反射鏡零件圖，材料為BMC，屬于熱固性塑料。該材料為特硬性材料，縮水率幾乎為零，在模具設計時不需要放收縮率。因為其是特硬塑料，具有尺寸精度高、加工性能好等優點，缺點是流動性較差。塑件外表面需電鍍（一般鍍鋁），塑件為外觀件，表面要求高。

  塑件尺寸為：216.9200.8161.7mm。塑件的結構特點如下：

  1）外觀面要求極高，外觀面不允許有斑點和澆口痕跡，更不允許有收縮凹陷、熔接痕和飛邊等缺陷。

  2）塑件為電鍍件，有嚴格的配光要求，外觀面鍍鋁。外觀面脫模斜度設計要合理，一般至少要保證5以上。

  3）塑件外形復雜，曲面光潔度高，塑件內外側無倒扣，不需要側向抽芯，塑件為左右鏡像件。

  2. BMC材料注塑成型工藝過程

  將冷藏的BMC材料加入專門生產BMC材料的注塑機料筒，通過螺桿旋轉產生剪切熱，使其在較低溫度（25攝氏度）熔融，然后在高壓下將稠膠狀的物料注入預先加熱達140-160攝氏度的模具中。在高溫作用下，進行化學反應，經保壓后固化成型，開模取出得到成型塑件，最后用氣槍吹盡型腔里的毛邊及碎片，模具合模進行下一循環。

  3. 模具結構分析

  汽車前大燈反射鏡為左右鏡像件，型腔數為1+1，模具采用了冷流道的澆注系統。本塑件內外側面無倒扣，因此沒有側向抽芯機構。模具外形尺寸為：（mm）,總重量約1噸，屬于中型注塑模具。詳細結構見圖2-圖4。

  圖2 汽車前大燈反射鏡注塑模具結構圖1

  圖3 汽車前大燈反射鏡注塑模具結構圖2

  圖4汽車前大燈反射鏡注塑模具結構圖3

  1.面板；2.隔熱板；3.A板；4.鎖模塊；5.壓線塊；6.B板；7.方鐵；8.推桿固定板；9.推桿底板；10.底板；11.定位圈；12.機嘴；13.感溫針；14.推管針；15.支撐柱；16.推管；17.垃圾釘；18.加熱管19.導柱；20.承壓板；21.接線盒保護塊；22.導套；23.推桿；24.限位塊；25.拉復位；26.復位快；27.動模鑲件；28.復位桿；29.推管套；30.推管針； 31.推桿板導套；32.推桿板導柱；33.推管針壓塊；

  圖2、圖3、圖4為汽車前大燈反射鏡的模具結構圖。其基本結構雖與熱塑性注塑模類似，但與后者相比，存在如下典型區別與特點：

  （1）模具倒做

  這里所說的模具倒做不是倒裝模。一般模具型腔設在定模，型芯設在動模。由于反射鏡塑件型芯為多曲面反射與聚光工作面，需要很低的粗糙度，絕對不能設置推桿等頂出裝置，因此模具必須倒做，即凸出的型芯（反射鏡工作面）設在定模，凹進的型腔設在動模。

  （2）模具需要加熱管加熱并嚴格控溫

  BMC材料的注塑成型工藝與普通熱塑性注塑成型工藝完全不同，在注塑機的料筒部分需用專用冷凍機冰水冷卻，而在模具型腔型芯則需要電加熱。

  可用如下公式計算定動模所需電熱管總功率W:

  W=Gcp(Tm-To)/3600yt

  G：模具定動模總重量,kg

  cp:模具材料比熱容，kj/(kg.C)

  Tm:模具成型所需的溫度：C

  To:室溫：C

  y:加熱器效率，取0.3-0.5

  t:加熱升溫時間，h.

  一般采用的電熱管直徑為15.8mm，可以較快提高模具溫度。根據經驗模具加熱功率可按（40-50）W/kg計算所需電熱管功率。塑件成型面距離電熱管40-50mm,兩電熱管之間距離為80-100mm。為提高加熱效率，定動模四面均需設計一8mm厚的電木隔熱板，因電熱管無正負極，可以串聯連接，但溫控器插座每組不可超過3.6KW。每組電熱管的溫度由一組熱電偶控制，熱電偶應處于本組電熱管溫度場的中心，并且熱電偶頭需與型腔有效接觸，有利于準確控制溫度。

  （3）模具的流道系統需控溫

  由于熱固性注塑模成型的材料超過一定溫度即起化學交聯反應而固化，固化的澆注系統凝料不可回收，只能做廢料處理，因此采用無澆注系統凝料的流道具有重要意義。因此模具的澆口套需冷水冷卻。為了減少注塑過程中產生過多剪切熱，同時提高注塑速度，不讓熔融的BMC材料充滿高溫型腔前固化，一般在動模開設扇形分流道，澆口厚度為2.0-2.5mm。

  （4）模具分型面的要求

  BMC材料的粘度比熱塑性塑料低，分型面上不允許存在任何孔與凹坑，滑塊鎖緊塊，壓塊等不允許設置在模仁處，否則會造成飛邊清理困難的問題。

  （5）模具型腔的排氣需加強

  普通的熱塑性塑料成型是物理變化過程，而熱固性塑料的注塑成型是化學反應過程，發生化學反應時會生成大量揮發性氣體，這些氣體對注塑成型產生很大阻力，導致塑件表面有氣泡與缺料，同時氣體經壓縮產生高溫燒焦塑件。因此熱固性注塑成型模具型腔的排氣就顯得尤為重要，一般模具分型面，定動模鑲件底部需設置耐高溫密封圈，在定模型腔料流末端采用抽真空來克服成型缺陷，同時也便于提高注塑速度。

  （6）塑件的精度要求高

  車燈反射鏡的配光要求極高，對其模具反射面的粗糙度，加工與裝配精度都有極高要求。模具除了模胚邊鎖與導柱定位外，還需設計模仁止口定位，確保模具的三級定位可靠。反射鏡多面體的配光紋的面積較小，無法進行手工拋光，必須采用精密五軸高速CNC加工機床，機床主軸轉速達到每分鐘20000轉以上。采用先進的CAM技術與特制刀具，選擇合理的加工工藝，一次加工到位。型腔精度要求為0.01-0.02mm,型腔表面粗糙度為0.05-0.10微米。

  3.1成型零件設計

  本模具的成型零件和模板采用整體式，俗稱原身出。與分體式結構相比，其優點是結構緊湊，強度剛性好，模具體積小，避免了開框、配框和制造斜楔等繁瑣的工序。

  大燈反射鏡內表面要求很高，粗糙度小，不允許有頂針和鑲拼痕跡，故必須由定模成型，外表面相對要求較低，由動模成型。

  本塑件屬于汽車最重要的外飾件之一，且是高光件,表面需真空電鍍。在設計本模具時，首先要注意模具材料的選用。 由于BMC材料流動性差，動模板型腔的四周需要設計溢料槽，溢料槽底部需要設計推桿，便于溢料頂出，如圖11所示。BMC熱固性材料填充了玻璃纖維，模具需要具有很高的耐磨性，熱紅硬性，耐熱疲勞性。由于反射鏡的配光要求嚴格，型芯需具有良好的拋光性能。因此定模材料采用淬透性優異的德國2344ESR熱作工具鋼，淬火硬度48～52HRC。該鋼料經真空電渣重熔，提高了鋼材的晶體均勻性，拋光效果優異。定模常用鍍硬鉻后拋光來降低表面粗糙度，提高耐磨性并防銹蝕。動模，動模鑲件材料采用德國2344HT熱作工具鋼，淬火硬度48～52HRC。

  本模具定動模對插部分的插穿角度至少保證在7度以上，為了保證定動模的精準定位，本模具定動模采用四角止口與四面圍邊定位。由于插穿處需要精確定位，在FIT模時，定動模需要緊配，為了模具美觀與配模，在定模設計了5度耐磨塊，從而避免鉗工師傅因使用打磨機將模具打磨得很難看的現象發生。同時耐磨塊的設計，方便鉗工配模，保證了模具的美觀。

  本模具設計時還做到了以下幾點：

  1）分型面順滑無尖角，無薄鋼，無線或點封膠；構建了面封膠，在分模時使用延伸，掃掠，網格等做面方法，分型根據塑件的形狀構建面，車燈模具分型面要求極高，不允許構建的面起皺。構建的分型面能有效保證CNC加工精度，不需EDM清角，分型面也不容易跑毛邊。車燈模具分型面光刀時需高速機，機床主軸轉速保證每分鐘至少20000轉以上。

  2）鑲件與動模的配合部分，止口根部設計了合適的工藝倒R角或避空位，簡化了加工工序和減少加工工時，提高加工效率。

  3）所有非成型轉角設計R角，防止應力開裂，工藝R角不小于R5，根據模具大小，盡可能設計比較大的工藝R角；模具上銳利的棱邊容易造成操作人員意外受傷，模具上非參與成型或配合的棱邊都要設計倒C角或R角，根據模具大小盡可能設計比較大的倒角。

  4）分型面的避空：模具分型面寬度為40MM，分型面以外的區域定動模都要避空1MM,以有效減少加工工時。分型面的避空不僅指外圍分型面，也包括大面積的分型面。特別說明：模具分型面的寬度包括排氣槽在內。在大面積的避空處要設計承壓塊，以保證模具受力均勻，避免模具長期生產跑披鋒，在砰穿孔區域設計避空的同時，還要在定模或者動模設計排氣孔，方便定動模合模時壓縮的空氣排出。

  5）分型面根據塑件形狀構建，必要時對塑件進行優化處理。對于中大型模具，承壓板槽盡量開通，方便CNC加工。設計分型面時盡量以簡化模具加工，平整順滑為原則，做出的分型面無薄鋼，無尖角，插穿角度合理。

  6）分型面圓滑平整，UG分模時禁止出現很多碎面小面（CNC加工時易彈刀，加工精度降低），盡量用延伸面，網格面，掃掠面構建分型面，或者先延伸10-20mm封膠面，再做拉伸面與過渡面，封膠面根據注塑機噸位與模具的大小設計。

  7）分型面或者插穿孔所有插穿角度設計在7度以上，提高模具使用壽命。

  3.2澆注系統設計

  本模具澆注系統采用“普通流道+扇形澆口”。由于塑件為BMC料，流動性差，在設計流道時流道要粗且短。為了減少注塑過程中產生過多剪切熱，同時提高注塑速度，不讓熔融的BMC材料充滿高溫型腔前固化，一般在動模開設扇形分流道，澆口厚度為2.0-2.5mm。

  3.3 溫度控制系統設計

  汽車前大燈反射鏡為汽車最重要的外飾件之一，也是外觀要求最高的塑件之一，因此溫度控制系統設計的好壞對模具的成型周期與產品成型質量影響很大。由于塑件采用BMC材料，BMC材料的注塑成型工藝與普通熱塑性注塑成型工藝完全不同，在注塑機的料筒部分需用專用冷凍機冰水冷卻，而在模具型腔型芯則需要電加熱。

  加熱管的布置與水路布置類似，與水井相似，既可以設計成豎向布置也可以設計成橫向布置。塑件成型面距離電熱管40-50mm,兩電熱管之間距離為80-100mm。為提高加熱效率，定動模四面均需設計一8mm厚的電木隔熱板，因電熱管無正負極，可以串聯連接，但溫控器插座每組不可超過3.6KW。每組電熱管的溫度由一組熱電偶控制，熱電偶應處于本組電熱管溫度場的中心，并且熱電偶頭需與型腔有效接觸，有利于準確控制溫度。如圖5與圖6所示。

  圖5 定模加熱系統

  圖6 動模加熱系統

  本模具定動模溫度控制系統為：定模每穴設計了2個豎向加熱管，同時定模設置了4個橫向加熱管。動模每穴設計了3個豎向加熱管與2個橫向加熱管。布置加熱管要注意線槽，線槽拐角處都需要倒圓角，避免損壞線路。每一模需要設計一支探溫針，布置加熱管間距要均勻，加熱管需要向供應商訂購，發熱管孔要比發熱管大1mm，深度也要深1mm，因為發熱時會膨脹。

  3.4導向定位系統設計

  本模具在4個角上各設計了1支D40*225圓導柱。（導柱最長做到10倍直徑）導柱安裝在定模側，由于塑件開模后留在動模側，這樣就不會影響塑件取出，同時避免塑件粘上導柱上的油污。

  導柱在翻模時還可作為支撐腳用，方便FIT模，如圖7所示。圓形導柱的長度必須保證合模時，在斜導柱插入滑塊之前20mm就插入導套，否則在模具的制造和生產中會帶來很大的麻煩，嚴重時會損壞模具。模具導向系統的設計必須注意三級定位的設計，特別是要求高的汽車塑件。模具導向定位設計不合理會造成模具運動不順暢，模具易損壞，定動模錯位，塑件出現段差等問題，是注塑模具至關重要的系統。

  圖7 汽車前大燈反射鏡注塑模具導向定位系統

  3.5脫模系統設計

  本模具的推出結構為頂針（即推桿），模具在定、動模開模后，依靠推桿推出塑件與流道凝料，模具安裝后，推件固定板通過拉復位25與注塑機頂棍連接在一起，頂針、復位桿等推件由注塑機頂棍推出和拉回復位。4支復位桿旁邊不用再加復位彈簧，但在與之接觸的定模板位置要設計復位塊26，材料為S50C，表面氮化處理。

  在設計本模具脫模系統時要注意以下幾點：

  1）推桿板導柱要布置在推出力大的推出元件附近（如油缸.復位桿等）。

  2）所有汽車注塑模具需要設計限位柱，限位柱要優先布置在K.O孔上方或附近。

  3）推桿要排布在靠近R處的受力位置，布置在包緊力大的位置，對于以BMC熱固性材料，推桿規格設計要大，推桿數量要多，保證頂出平衡。這是因為BMC的塑件很硬，對模具的抱緊力較大，要求頂出力也較大。

  4）推桿直徑設計時盡量采用同一尺寸規格，這樣可以避免頻繁更換鉆頭，節省加工時間與加工成本。

  5）所有異形面推桿必須設計止轉，避免發生錯誤裝配，推桿表面嗮網格，避免頂出時推桿打滑。

  6）回針孔設計單邊有避空（中小型模具避空0.5，大型模具避空1.0)，回針端部設計工藝螺絲孔。為了方便加工、合模，回針直徑大于等于20MM時，回針對面要設計回復塊。注塑機設備頂出孔不能與垃圾釘、支撐柱干涉。

  圖8 汽車前大燈反射鏡注塑模具頂出系統

  3.6模胚結構件設計

  本模具采用4支D40*225導柱導向與支撐，模具整體強度好。在注塑過程中，由于受注塑壓力的影響，模板的強度將會受一定程度的影響。因此，除了模胚強度足夠外，還需要設計一些輔助結構件，用來加強模具的強度與壽命。

  設計時注意以下幾點：

  1）為了FIT模與加工方便，本模具在頂針底板與碼模板之間設計4個工藝螺絲，工藝螺絲規格要比頂針板螺絲大一規格，在工藝螺絲旁刻上“工藝螺絲”字樣，因為工藝螺絲在模具生產時是要拆除的，這樣設計的目的是便于鉗工辨認，防止出錯。限位柱盡量布置在KO孔上方或附近，在斜頂與直頂底部或附近多布置垃圾釘，間距150mm左右。

  2）模具分型面上承壓塊沉入模內，承壓塊和精定位不能開油槽，承壓塊槽離模框邊緣至少保證15mm以上距離。

  3）限位柱的設計：機械頂出的模具設計在頂棍孔上方；油缸頂出的模具設計在油缸上方或附近。

  4）支撐柱的設計：支撐柱與方鐵之間距離應保持在25-30mm,支撐柱與支撐柱之間距離在80-120mm。支撐柱總面積為推桿固定板面積的25%-30%。1.在進膠區域與塑件投影面積區域多設計支撐柱，而且支撐柱設計盡量大。因為這些區域注塑壓力集中，分型面很容易出現飛邊，因此多設計支撐柱可減少分型面與流道飛邊的產生。2.在模具掏空位置，強度較弱的位置布置撐頭，如滑塊底部，內抽芯底部等。

  5）回針的底部必須設計垃圾釘（垃圾釘設計在底板上）；如果頂出系統由兩張板組成，回針附近必須設計緊固螺絲，避免頂針板變形。

  4. 模具工作過程

  熔體通過注塑機噴嘴，經機嘴12進入模具型腔，熔體充滿型腔后，經保壓、冷卻和固化，至足夠剛性后，注塑機拉動模具的動模固定板10，模具從分型面PLⅠ處開模。開模300mm后，注塑機油缸推動推件固定板8，推件固定板推動推桿28，接著注塑機油缸繼續作用，頂出70mm后，塑件與動模分離，塑件經過機械手取件后，注塑機油缸拉動推件及其固定板復位，接著注塑機推動動模合模，模具開始下一次注射成型。

  5. 模具強度與分型面管位設計

  本模具分型面管位設計在定動模上，采用四角止口與四面圍邊相結合的設計形式，這樣定位既可靠模具強度好。在汽車模具設計中，定動模插穿處角度盡量設計到7度以上，實在不行也要設計在5度以上。因為插穿角度大，模具壽命會大大提高，模具插穿處披鋒的現象也會大大降低。對于插穿角度在3度以下的位置，1度精定位與0度精定位很難保證定動模精準地定位，所以插穿角度應盡量取大，對于大中型模具一般設計在7度以上，從而保證模具的使用壽命。

  影響模具強度和剛性的主要尺寸包括：

  1）型腔邊緣至模具邊緣的尺寸A1、A2 、B1和B2；

  2）型腔最深處至定模板和動模板底面的距離C1和C2，見圖10。

  在汽車模具設計中，A、B兩尺寸的經驗確定法是：

  1）若無側向抽芯機構，從型腔最外邊緣加30～50mm封膠尺寸（5050以內的小型模具加30mm，5050～1010的中型模具加40mm，1010以上的大型模具加50mm），再加50～70mm避空位，以減少配模的工作量。避空位也是保證模具強度的區域。然后再加上模架處分型面承壓板的尺寸就是A、B的尺寸。

  2）若有側向抽芯機構，則尺寸A、B須根據抽芯距離的大小加大，原則上必須保證滑塊在完成抽芯后仍然停留在模板內。

  不同大小和結構的塑件其模具尺寸C的數值會不一樣，尺寸C一定要保證型腔最深處至模板底面有80mm以上鋼厚，動模板中由于兩塊方鐵之間是空的，承受注射壓力后易變形，故C1需相應加大厚度，一般取100mm以上。

  由于本模具一出二，二型腔左右對稱，A1=A2=115.6mm，左反射鏡與右反射鏡型腔之間距離為73mm。由于模具無側向抽芯機構，故B1=123.1mm， B2=110mm。厚度尺寸方面，C1=103mm， C2=80mm，B板顯得單薄些，盡量設計在100mm左右。

  圖9 汽車前大燈反射鏡注塑模具強度

  6. 模具排氣系統與排料設計

  普通的熱塑性塑料成型是物理變化過程，而熱固性塑料的注塑成型是化學反應過程，發生化學反應時會生成大量揮發性氣體，這些氣體對注塑成型產生很大阻力，導致塑件表面有氣泡與缺料，同時氣體經壓縮產生高溫燒焦塑件。因此熱固性注塑成型模具型腔的排氣就顯得尤為重要，一般模具分型面，定動模鑲件底部需設置耐高溫密封圈，在定模型腔料流末端采用抽真空來克服成型缺陷，同時也便于提高注塑速度。本模具動模利用鑲件，鑲針與動模間隙排氣。BMC流動性差，動模型腔的四周需要設計溢料槽，溢料槽底部需要設計頂針，便于溢料頂出，如圖10所示。

  圖10 汽車前大反射鏡注塑模具動模排氣排料設計

  7. 結果與討論

  對于汽車車燈反射鏡模具，其設計要點主要有：

  1）需要專門的注塑工藝設備，并要采用專門生產BMC塑料的注塑機，對注塑工藝設備要求非常嚴格。

  2）BMC材料屬于特硬性塑料，在模具設計中需要設計加熱系統與分型面設計排料系統，成型零件必須淬火處理以提高耐磨性和模具壽命。

  3）反射鏡塑件在汽車車燈上是起防止燈光直射，對燈光進行反射與避免燈光直射的裝置，配光要求嚴格。塑件為汽車最重要的外觀件，塑件表面有很多花紋是為了起裝飾美觀作用。

  4）BMC材料的模具設計頂出系統要平衡，推桿規格盡量設計大，數量盡量多，否則會造成塑件脫模困難。

  5）因為是高光電鍍件脫模斜度太小會造成脫模困難，所以反射鏡塑件側壁脫模斜度盡量設計大一些，一般建議在5～10。當然前提是不能影響塑件功能與外形。

  6）塑件不能有尖角銳邊，所有轉角都需要設計成圓角，因為模具的成型零件經過淬火后易發生應力開裂現象。

  7）注意左右反射鏡燈頭孔與塑件表面花紋是左右平移，不能設計成鏡像對稱，因為燈泡與燈頭是不會分左右的，其余特征都是鏡像對稱。

  作者：鄧成林，著有《汽車注塑模具設計要點與實例》、《汽車注塑模具設計全圖解教程》等。

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