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汽車塑件領(lǐng)域注塑工藝的應(yīng)用與實踐
時間：2019-11-20 09:49
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
由于汽車 復(fù)雜零件的塑料件有與眾不同的特殊性，所以其注塑成型在設(shè)計上需要充分考慮到如下因素，材料的干燥處理、玻纖增強材料對螺桿的新要求、驅(qū)動形式及合模結(jié)構(gòu)等。
首先， 當汽車保險杠、儀表板等常用的樹脂材料為改性PP和改性ABS等改性樹脂時，樹脂材料有不同的吸濕性，為滿足成型時的水份含量要求(一般要求≤0.2%)，樹脂原料在進入注塑機螺桿預(yù)塑計量之前，都要經(jīng)過熱風干燥或除濕干燥處理。
改性PP(PP EPDM)樹脂的吸濕性較小，一般采用熱風干燥機在80-100℃的條件下2-3h即可。改性ABS(PC ABS)的吸濕性較強，在成型干燥前，應(yīng)用除濕干燥機進行除濕干燥處理。我們在設(shè)計汽車復(fù)雜塑料零件成型系統(tǒng)上充分考慮了除濕干燥系統(tǒng)功能運用。
第二， 目前國內(nèi)汽車用塑料件基本上為無玻璃纖維增強的塑料制品，與使用含有短切玻璃纖維增強的樹脂相比，成型無玻璃纖維增強塑料件所用注塑機的螺桿的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)有較大的不同。注塑機在設(shè)計時，要注意螺桿料筒的合金材質(zhì)和特殊的熱處理加工工藝，保證它的耐腐性和強度。
第三， 由于汽車零部件與常規(guī)產(chǎn)品不同，它的型腔面十分復(fù)雜，受力不等、應(yīng)力分布不均，在設(shè)計中重點考慮它所需的加工能力。注塑機的加工能力體現(xiàn)在合模力和注塑能力(以最大理論注射容積來表示)兩方面。注塑機在成型制品時，合模力必須大于模具型腔壓力產(chǎn)生的開模力，否則模具分型面將會分開而成產(chǎn)生溢料。
確定注塑機合模力的公式如下：P合模≥P型腔×F/100。式中：P合模為注塑機的合模力(或稱鎖模力)KN
型腔為模腔平均壓力，MPa，與制品結(jié)構(gòu)形狀、精度要求和每模型腔數(shù)等有關(guān)，取值范圍一般在25-40MPa之間;F為模具型腔，澆道和進料口的水平重疊投影面積CM3。
為保證可靠的鎖模、注塑成型時的工藝鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。注塑機的最大理論注射容積與注塑機合模力噸位相匹配，是注塑機在出廠前以聚苯乙烯(PS)為基準樹脂標稱出來的注射容量。
第四， 根據(jù)汽車復(fù)雜塑料零部件特性而對注塑機的驅(qū)動形式和合模機構(gòu)的設(shè)計，國內(nèi)目前使用較多的為液壓機械式或者全液壓式的液壓曲肘，或者是中心部直壓合模機構(gòu)的注塑機。泰瑞機械股份有限公司經(jīng)過多年努力，突破傳統(tǒng)約束，研發(fā)出二板合模直壓、復(fù)合鎖模形式機械結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于它的開模行程遠遠大于液壓曲肘合模結(jié)構(gòu)，至少在2倍以上，滿足汽車大型塑件(如保險杠、儀表板等)生產(chǎn)需求。其次，鎖模采用4個復(fù)合油缸同步鎖住，用小流量實現(xiàn)大噸位的平穩(wěn)鎖模，鎖模力可以高于同噸位的液壓曲肘合模結(jié)構(gòu)。對汽車大型復(fù)雜塑料零部件的成型復(fù)合面精度給予充分保證。
第五， 由于汽車零部件的型腔面十分復(fù)雜，注塑機在設(shè)計時要考慮其特殊性，配置一些特殊的功能程序：如多組抽芯功能、時序控制功能、注塑機配套換模裝置功能、配套取件機械手裝置功能等。這些特殊功能在生產(chǎn)汽車塑料零部件中優(yōu)勢十分明顯。例如，用這種機型注塑機在保險杠生產(chǎn)過程中，為了縮短生產(chǎn)周期，通過取件機械手自動取出模具開模頂出后的大型塑料制品件，多組抽芯使大型塑料制品平穩(wěn)整體頂出，不會產(chǎn)生頂白或開裂現(xiàn)象。目前我們在這注塑系統(tǒng)中使用的多為3軸取件機械手，個別使用6軸取件機械手。
車用塑料零部件優(yōu)勢,汽車復(fù)雜塑料零部件的優(yōu)勢：
1、塑料可以一次加工成型，加工時間短，精度有保證。
2、塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護作用。現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤，以增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕車外物體對車身的沖擊力。塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用，可以提高乘坐的舒適性。
3、塑料耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。
4、通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來制出所需性能的塑料，以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑調(diào)出不同顏色，省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍。
另一方面，汽車復(fù)雜零部件的注塑件特殊的外觀和尺寸要求提高了汽車注塑件的開發(fā)門檻和風險。Moldflow三維軟件幫助企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計階段分析塑件的成型可行性，通過對部品的變形及成型工藝的分析，評估并優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，同時指導了下游廠商的模具及注塑優(yōu)化。
首先， 當汽車保險杠、儀表板等常用的樹脂材料為改性PP和改性ABS等改性樹脂時，樹脂材料有不同的吸濕性，為滿足成型時的水份含量要求(一般要求≤0.2%)，樹脂原料在進入注塑機螺桿預(yù)塑計量之前，都要經(jīng)過熱風干燥或除濕干燥處理。
改性PP(PP EPDM)樹脂的吸濕性較小，一般采用熱風干燥機在80-100℃的條件下2-3h即可。改性ABS(PC ABS)的吸濕性較強，在成型干燥前，應(yīng)用除濕干燥機進行除濕干燥處理。我們在設(shè)計汽車復(fù)雜塑料零件成型系統(tǒng)上充分考慮了除濕干燥系統(tǒng)功能運用。
第二， 目前國內(nèi)汽車用塑料件基本上為無玻璃纖維增強的塑料制品，與使用含有短切玻璃纖維增強的樹脂相比，成型無玻璃纖維增強塑料件所用注塑機的螺桿的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)有較大的不同。注塑機在設(shè)計時，要注意螺桿料筒的合金材質(zhì)和特殊的熱處理加工工藝，保證它的耐腐性和強度。
第三， 由于汽車零部件與常規(guī)產(chǎn)品不同，它的型腔面十分復(fù)雜，受力不等、應(yīng)力分布不均，在設(shè)計中重點考慮它所需的加工能力。注塑機的加工能力體現(xiàn)在合模力和注塑能力(以最大理論注射容積來表示)兩方面。注塑機在成型制品時，合模力必須大于模具型腔壓力產(chǎn)生的開模力，否則模具分型面將會分開而成產(chǎn)生溢料。
確定注塑機合模力的公式如下：P合模≥P型腔×F/100。式中：P合模為注塑機的合模力(或稱鎖模力)KN
型腔為模腔平均壓力，MPa，與制品結(jié)構(gòu)形狀、精度要求和每模型腔數(shù)等有關(guān)，取值范圍一般在25-40MPa之間;F為模具型腔，澆道和進料口的水平重疊投影面積CM3。為保證可靠的鎖模、注塑成型時的工藝鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。注塑機的最大理論注射容積與注塑機合模力噸位相匹配，是注塑機在出廠前以聚苯乙烯(PS)為基準樹脂標稱出來的注射容量。
第四， 根據(jù)汽車復(fù)雜塑料零部件特性而對注塑機的驅(qū)動形式和合模機構(gòu)的設(shè)計，國內(nèi)目前使用較多的為液壓機械式或者全液壓式的液壓曲肘，或者是中心部直壓合模機構(gòu)的注塑機。泰瑞機械股份有限公司經(jīng)過多年努力，突破傳統(tǒng)約束，研發(fā)出二板合模直壓、復(fù)合鎖模形式機械結(jié)構(gòu)。
這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)越性在于它的開模行程遠遠大于液壓曲肘合模結(jié)構(gòu)，至少在2倍以上，滿足汽車大型塑件(如保險杠、儀表板等)生產(chǎn)需求。其次，鎖模采用4個復(fù)合油缸同步鎖住，用小流量實現(xiàn)大噸位的平穩(wěn)鎖模，鎖模力可以高于同噸位的液壓曲肘合模結(jié)構(gòu)。對汽車大型復(fù)雜塑料零部件的成型復(fù)合面精度給予充分保證。
第五， 由于汽車零部件的型腔面十分復(fù)雜，注塑機在設(shè)計時要考慮其特殊性，配置一些特殊的功能程序：如多組抽芯功能、時序控制功能、注塑機配套換模裝置功能、配套取件機械手裝置功能等。這些特殊功能在生產(chǎn)汽車塑料零部件中優(yōu)勢十分明顯。例如，用這種機型注塑機在保險杠生產(chǎn)過程中，為了縮短生產(chǎn)周期，通過取件機械手自動取出模具開模頂出后的大型塑料制品件，多組抽芯使大型塑料制品平穩(wěn)整體頂出，不會產(chǎn)生頂白或開裂現(xiàn)象。目前我們在這注塑系統(tǒng)中使用的多為3軸取件機械手，個別使用6軸取件機械手。
車用塑料零部件優(yōu)勢,汽車復(fù)雜塑料零部件的優(yōu)勢：
1、塑料可以一次加工成型，加工時間短，精度有保證。
2、塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護作用。現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤，以增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕車外物體對車身的沖擊力。塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用，可以提高乘坐的舒適性。
3、塑料耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。
4、通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來制出所需性能的塑料，以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑調(diào)出不同顏色，省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍。
另一方面，汽車復(fù)雜零部件的注塑件特殊的外觀和尺寸要求提高了汽車注塑件的開發(fā)門檻和風險。Moldflow三維軟件幫助企業(yè)在產(chǎn)品設(shè)計階段分析塑件的成型可行性，通過對部品的變形及成型工藝的分析，評估并優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計，同時指導了下游廠商的模具及注塑優(yōu)化。
