张庆杰

Research and Application of Rapid Prototyping Technology in the Manufacturing of Lamp Mould

ZHANG Qing-jie

（Shandong Ludebei Auto Light Co.Ltd.， Jinan 250000， China）

【摘  要】汽车制造中任何一个零件的制造都是至关重要的，车灯的制造更是重中之重，因为车灯就好比汽车的眼睛，需要几个重要的透明件以及电镀件组成，制造车灯的技术要求也是相当高的，目前，快速成型技术已经逐步渗入人们的生活。论文结合快速成型技术，研究其对于车灯模具制造的重要作用，简述快速成形技术对于车灯模具制造的重要应用。

【Abstract】 The manufacturing of any part in automobile manufacturing is very important， especially the manufacturing of automotive lamp， which is because the lamp is like the eye of a car， it is consisted of several important transparent parts and electroplated parts， and the  technical requirements for manufacturing lamps are also quite high. At present， the rapid prototyping technology has gradually penetrated into people's lives. Combined with the rapid prototyping technology， this paper studies its important role in the manufacturing of lamp mould， and briefly describes the important application of rapid prototyping technology in the manufacturing of lamp mould.

【關键词】快速成形技术;车灯模具制造;研究应用

【Keywords】 rapid prototyping technology; automotive lamp mould manufacturing; research and application

【中图分类号】TG76                                 【文献标志码】A                                   【文章编号】1673-1069（2020）03-0161-02

1 引言

在竞争日益激烈的市场经济中，模具制造业快速成型技术同样起到了重要作用，目前已经成为先进制造技术的重要组成成分之一。快速成形技术主要集中于计算机辅助设计和制造技术，能够在没有传统模具和夹具的情况下，快速制造出任何具有一定功能的三维实体模型或零件，约新产品开发和模具制造、修复的费用。

2 快速成型技术的基本原理

快速成型技术是一种应用于模具制造的新技术，它节省了模具制造的时间和成本[1]。快速成型技术与传统制造方法的本质区别在于，快速成型技术是通过逐渐增加材料的方法来形成所需要的原型或零件形状。快速成形技术也是一项绿色制造技术，因为在其制造生产的过程中，是不产生任何废弃物的，不会对环境造成任何污染。

快速成型技术的原理是离散与叠加，主要通过CAD、CAM、数控技术、激光技术、化学与物理、材料科学与工程技术的集成，充分解决了传统设计制造方法中存在的问题。首先，需要利用CAD等三维技术收集原型或零件的几何、结构和材料的相关信息，然后建立数字模型。然后将信息传递到计算机控制的机电一体化制造系统，通过点对点、面对面等材料进行“三维堆垛”。最后，通过必要的处理，对模型的外观、性能和强度进行补充，以满足设计要求。

3 车灯模具制造技术

3.1 汽车前大灯产品介绍

对于整个车体外观的设计而言，要求最高的便是车灯设计，因此，对于车灯模具设计与制造的要求也非常之高。汽车前后灯的主要零件有左右透镜、左右装饰框、左右灯光以及左右反射镜等。

3.2 汽车前大灯产品外观要求

①透镜。产品为透明件，内侧面有花纹，外观要求高。②装饰框。产品外观面镀铝，部分区域需磨砂处理。③灯壳。产品为内部功能件，灯头孔、后盖孔等装配要求高。④反射镜。产品为电镀件，有严格的配光要求，外观面镀铝。

3.3 汽车前大灯透镜模具技术

侧抽芯机构是模具最重要的核心结构。模具采用“t型槽导块+斜滑块”的内抽芯机构，解决了透明零件塑料表面的划痕问题[2]。模具采用普通铸造系统，由风机门塔送料。与以往的热流道铸造系统相比，不仅大大降低了成本，而且头灯透镜的透光率也更好。模具采用结合冷却系统冷却水管+斜冷却水管+垫片类型水井”的组合冷却系统。水通道是沿着模具型腔排列成功控制在35s内成型周期，从而有效地保证了精密的塑料零件和模具的生产效率。塑料零件被推出块外，不仅平整，而且对外观上留下的痕迹没有影响。可以说，模具自放产以来，动作稳定顺畅，塑件各项质量指标均达到设计要求，是大型、复杂及长寿命注塑模具设计的一个成功实例。

3.4 汽车前大灯装饰框模具技术

汽车前大灯装饰框是车灯上最重要的零件之一，外观要求严格，模具需電镀处理。对于汽车前大灯装饰框模具，设计时要注意以下几点：电镀件首先要避免熔接线，因为电镀件有任何的熔接线都会显现出来，影响塑件外观，设计浇注系统时要避免熔接线，如果熔接线不可避免，则要设法把它赶到非外观区域，浇注系统设计前要通过模流分析验证[3]。汽车前照灯装饰架是汽车前照灯的重要组成部分之一。

对于汽车前大灯装饰架模具，设计时应注意以下几点：①电镀部分应该首先避免融合连接，因为电镀部分有任何线路会出现融合，影响塑料零件的外观，浇注系统的设计，以避免融合连接，如果熔接线是不可避免的，则应当赶到非外观区域，利用浇注系统设计进行模流分析验证。②装饰架表面一般都设计有花纹，在设计模具时要注意花纹的深度，塑件一般容易产生流动。③塑料材料成型工艺范围小，塑料表面容易产生亮点，难以控制。模具浇注系统设计时，浇道应粗大。浇口采用扇形浇口，浇口最大宽度约35～40mm，有利于熔体填充。④装饰框塑件很容易出现粘定模的现象，解决塑件粘定模的前期设计预防一般是：内侧倒纹设计，塑件容易附着在模具包装上，上紧力大，倒扣纹深度0.5～1mm，倒纹设计在塑料件圆角附近;塑件的内侧应设计有加强筋，对应塑件的高锁模力，推杆上应设计倒钩。根据塑料件的特点，在6个LED灯区设计了钢筋和凸台柱，以避免塑料件变形。

模具设计中，由于塑料零件的夹持力大模具的面积坡度大于5°，而在动模一侧设计0.5mm深的倒扣纹，所以模具的模具顺利、平稳运动的机制，模具是安全的，稳定可靠，模具不存在粘定模现状，成功地解决了塑件粘问题。该模型试模生产后，加载效果良好，尺寸稳定。改造后的车灯展得到了客户的认可和好评，为客户创造了一定的经济效益。

模具设计中，由于塑料零件的夹持力大模具的面积坡度大于5度，而在动模一侧设计0.5mm深倒扣纹，因此模具顶出脱模顺利，各机构运动顺畅，模具安全稳定可靠，模具没有粘定模的现象，成功解决了灯壳类塑件粘定模的问题。该模型试模生产后，加载效果良好，尺寸稳定。改造后的车灯得到了客户的认可和好评，为客户创造了一定的经济效益。

3.5 汽车前大灯反射镜模具技术

对于汽车车灯反射镜模具，其设计要点主要有：①需要特殊的注塑工艺设备，采用专业生产BMC塑料的注塑机，对注塑工艺设备要求非常严格。②BMC材料是一种特别硬的塑料，模具设计中需要设计加热系统和分型面设计出料系统，成型零件必须进行淬火，以提高耐磨性和模具寿命。③反射镜塑件在汽车车灯上是防止灯光直射，对灯光进行反射与避免灯光直射的装置，配光要求严格。塑件为汽车最重要的外观件，塑件表面有很多花纹是为了起装饰美观作用。④BMC材料的模具设计和顶出系统要平衡，推杆规格要尽可能的大，数量要尽可能的多，否则会造成脱模困难。⑤因为是高光电镀件脱模斜度太小会造成脱模困难，所以反射器塑件侧墙脱模斜度尽量多设计几个，一般建议在5°～10°之间。当然前提是不影响塑料的功能和形状。⑥塑料零件不能有锋利的边缘，所有的边角都需要设计成圆角，因为模具成型零件淬火后容易产生应力开裂。⑦注意左右镜灯头孔及塑面图案是关于平移的，不能设计成镜面对称，因为灯泡与灯头是不分左右的，其余的特征都是镜面对称[4]。

4 快速成形技术在车灯模具制造的应用

随着经济的发展，汽车成了人们重要的交通工具，而随着汽车产量的增加，用于组装汽车零部件需求越来越多，进而怎样提高汽车零部件的生产效率成了生产者要克服的难题。以汽车灯罩为例，现有汽车灯罩的内侧边缘向内延伸有卡扣，在注塑成型后，需要对卡扣脱模，需先将成型卡扣的滑块先向内滑动，等滑块完成脱离扣部后，再利用推杆将成型灯罩推出，这会造成脱模较为烦琐，进而产生脱模时间较长，从而使生产效率降低。针对现有技术的不足，研发者有必要研制一种设计合理、结构简单、缩短脱模时间、提高生产效率、便于推广的汽车灯罩注塑模具。

5 结语

在如今科学技术突飞猛进的发展下，我国各行各业都已经得到了充分发展。快速成型技术因其便利性、精准性、高效性以及绿色环保性等特点，如今已经被广泛应用于多个产业中。但是，快速成型技术依旧需要不断进行优化发展从而弥补自身的不足，使其更能够满足设计要求。

【参考文献】

【1】刘梦尧.汽车零部件模具的制造与设计探析[J].工程建设与设计，2019（24）：135-136.

【2】黄国开.快速模具制造中快速成形技术的应用探讨[J].技术与市场，2017，24（04）：122-123.

【3】任志林.快速成形技术在铸造模具制造中的应用[J].山东工业技术，2015（22）：28.

【4】宁宇.基于快速成型技术的汽车灯具新产品开发[D].长春：吉林大学，2005.