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汽車零件注塑生產(chǎn)的應(yīng)用與實(shí)踐論文
1 前言
汽車用塑料量的多少已成為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的重要標(biāo)志，目前國內(nèi)汽車的材料約10%以上由塑料構(gòu)成，塑料在汽車中的應(yīng)用范圍正在由汽車內(nèi)部裝飾擴(kuò)展到汽車外部結(jié)構(gòu)，除聚烯烴材料近來在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用量大增外，聚氨酯、增強(qiáng)復(fù)合材料等在汽車的運(yùn)用也日益增加。注塑件在汽車零部件所占的比例越來越高，注塑產(chǎn)業(yè)也成為汽車產(chǎn)業(yè)供應(yīng)鏈上最為關(guān)鍵的環(huán)節(jié)。
2 車用塑件成型重點(diǎn)要素
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(qiáng)材料對螺桿的新要求、驅(qū)動形式及合模結(jié)構(gòu)等。
首當(dāng)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(jìn)入注塑機(jī)螺桿預(yù)塑計量之前，都要經(jīng)過熱風(fēng)干燥或除濕干燥處理。 改性PP(PPEPDM)樹脂的吸濕性較小，一般采用熱風(fēng)干燥機(jī)在80—100℃的條件下2—3h即可。改性ABS(PC/ABS)的吸濕性較強(qiáng)，在成型干燥前，應(yīng)用除濕干燥機(jī)進(jìn)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(yùn)用。
目前國內(nèi)汽車用塑料件基本上為無玻璃纖維增強(qiáng)的塑料制品，與使用含有短切玻璃纖維增強(qiáng)的樹脂相比，成型無玻璃纖維增強(qiáng)塑料件所用注塑機(jī)的螺桿的材質(zhì)和結(jié)構(gòu)有較大的不同。注塑機(jī)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(qiáng)度。
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(diǎn)考慮它所需的加工能力。注塑機(jī)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(jī)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(jī)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(jī)的合模力(或稱鎖模力)KN;P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(jìn)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(jī)的額定鎖模力。注塑機(jī)的最大理論注射容積與注塑機(jī)合模力噸位相匹配，是注塑機(jī)在出廠前以聚苯乙烯(PS)為基準(zhǔn)樹脂標(biāo)稱出來的注射容量。
3 車用塑料零部件優(yōu)勢
3.1 汽車復(fù)雜塑料零部件的優(yōu)勢
塑料可以一次加工成型，加工時間短，精度有保證。塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護(hù)作用。現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤，以增強(qiáng)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。
塑料耐腐蝕性強(qiáng)，局部受損不會腐蝕。
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(fēng)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(dǎo)了下游廠商的模具及注塑優(yōu)化。
4 專用注塑機(jī)潛力大
泰瑞已推出新一代D系列汽車復(fù)雜塑料零部件專用注塑生產(chǎn)線。早在2013廣州CHINAPLAS國際橡塑展上已展示部份產(chǎn)品和技術(shù)。現(xiàn)在，泰瑞提供的汽車復(fù)雜塑料零部件專用注塑生產(chǎn)線注重能耗及速度，不僅能縮短循環(huán)周期，相應(yīng)提高產(chǎn)能;還能降低能耗，直接減低成本，實(shí)現(xiàn)節(jié)能環(huán)保、高響應(yīng)速度、高重復(fù)精度等。
該生產(chǎn)線可生產(chǎn)的外裝飾件主要部件有保險杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等，內(nèi)裝飾件的主要部件有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等。鎖模力從600至3000噸，射膠量從1848克至47601克，直正二板設(shè)計，比一般大型注塑機(jī)約少于30%以上長度，快速15秒調(diào)模、節(jié)省換模時間，多項專利授權(quán)技術(shù)，特快開模行程，達(dá)700mm/s，以8秒完成開鎖模，自主研發(fā)計算器控制器。一般注塑成型汽車前后保險杠、儀表板等大型汽車塑料件的成型周期為60—100秒不等。 采用制作精良、冷卻系統(tǒng)好的注塑模具以及配合取件機(jī)械手會縮短成型周期。
5 結(jié)論
全球車用塑料消耗量正逐年增加，車用塑料部件已從內(nèi)飾件到外飾件、結(jié)構(gòu)件到功能件、動力系統(tǒng)到轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)等方向發(fā)展，特別是模塊化制件，因此開發(fā)汽車復(fù)雜零部件塑料件專用注塑成型系統(tǒng)仍將具有很大的發(fā)展空間。
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