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探析汽車門內板注塑模具設計

時間:2020-01-08 來源:內燃機與配件 作者:謝江懷 本文字數:3812字

  摘要:隨著國家經濟和科技的飛速發展,我國在汽車制造工程上已經取得了長足進步,并且汽車門內板制作技術仍然在持續的發展之中。只有門內板的質量得到保證,消費者的汽車才能安全、高效地運行。在汽車門內板制作過程中,注塑工藝技術及其模具設計是考驗門內板整體質量的重要部分,對于汽車的安全性能有著重要影響。因此,做好汽車門內板注塑工藝技術及模具設計對于汽車門內板質量控制至關重要;诖,本文從汽車門內板制作工藝著手,首先闡述了汽車門內板注塑工藝及其特點,隨后簡要分析了優化汽車門內板注塑工藝的有效策略,最后筆者探析了汽車門內板注塑模具設計。以此來供相關人士交流參考。

  關鍵詞:汽車; 門內板; 注塑工藝; 模具設計;

  0 引言

  縱觀近些年來我國汽車制造工程的發展,在汽車門內板制作工藝技術上已經初步成熟,基本能夠滿足當前階段各類汽車制造工程的汽車質量要求。我國的汽車行業近些年來也依托著經濟和科技逐漸繁榮起來,加上國民用車需求不斷上升,帶動著汽車塑料制品的生產量大大增加。日益上升的汽車塑料制品應用需求也為汽車門內板的注塑工藝給出了發展契機。當前階段我國汽車行業對于汽車門內板的注塑工藝還有待優化。從長遠來看,我國的汽車門內板質量要想登上一個新的臺階,在注塑工藝技術及模具設計上必須大下工夫,不斷提高汽車門內板的質量,從而保證汽車質量及其安全性能的提高。

汽車門內板注塑

  1 汽車門內板注塑工藝及其特點

  汽車門內板是保證汽車外部安全性能的重要部件,對于汽車的安全運行有著至關重要的作用。汽車門內板采用塑料進行加工,比重輕、工藝性能好,而且可設計性較強,擁有較高的耐腐蝕抗力。注塑工藝是汽車零部件加工制造過程中比較常用的成型工藝,注塑成型是在一定的溫度條件下,通過將塑料粒子放入上料機進行螺旋攪拌,塑料粒子與機器的螺桿接觸在受力和機械剪切力的作用下被塑化,完全熔融,從而得到成型品[1].當前階段,我國汽車門內板注塑工藝和加工制造程序已經相對比較完善,但還有優化的空間。

  2 優化汽車門內板注塑工藝的有效策略

  2.1 通過正交試驗法優化注塑工藝

  汽車門內板的模具設計和加工制造過程中,產品材料、結構設計、模具方案確定之后,要想更大程度地提高汽車門內板產品的質量和安全系數,對于汽車門內板注塑工藝必須進行優化。正交試驗法能夠處理汽車門內板塑料制件產生翹曲變形和收縮質量缺陷等問題,能夠更加精確把握塑料制件的尺寸和精度。

  通過正交試驗法來優化汽車門內板注塑工藝,應當根據實際生產過程中的經驗,將模具溫度、熔體溫度、冷卻時間、保壓時間以及保壓壓力五個因素作為正交試驗的分析參數,可以利用Moldflow軟件對塑料制件的填充、保壓、冷卻以及翹曲過程進行詳細分析,通過正交表的因素組合來進行科學模擬,從而對汽車門內板五個工藝參數對其質量影響進行極差分析、方差分析。在多次正交試驗之后,匯總、分析數據結果,可以得到汽車門內板質量影響因素中模具溫度和保壓時間對于產品的翹曲變形問題作用最為顯著,熔體溫度和保壓壓力對于產品的體積收縮率影響最為顯著。

  2.2 通過多目標灰色關聯分析法優化注塑工藝

  通過正交試驗法優化汽車門內板的注塑工藝,分析正交試驗結果,對于塑料制件不同方向的優化目標,實驗結果受到多種因素水平的影響。正交試驗法優化分析確定的塑料制件的工藝組合,汽車門內板最小翹曲值下體積收縮率較大,最優體積收縮率下汽車門內板產品翹曲變形嚴重,二者難以兼顧。因此,通過多目標灰色關聯分析法來優化汽車門內板注塑工藝,能夠良好處理塑料制件多目標優化問題。多目標灰色關聯分析法能夠實現多目標問題歸一化,從而提高汽車門內板注塑工藝的整體提高。

  利用灰色系統的多目標灰色關聯分析法來進行工藝優化試驗,需要對于汽車門內板工藝參數參考序列進行灰色關聯度計算[2].設定系統特征行為x0,其相關的因素水平數量為m,序列中因素數量為n,可以對汽車門內板產品進行翹曲量和體積收縮率對應各序列的初值像xi′進行計算,然后利用灰色關聯度理論計算灰色關聯度y(x0,xi),最后對多目標灰色關聯度進行極差和方差分析,可以計算不同因素下灰色關聯度均值。將多目標灰色關聯分析法和正交試驗法相結合,能夠更好地對汽車門內板注塑工藝進行優化。

  2.3 通過二階響應面設計法優化注塑工藝

  通過二階響應面設計法來優化汽車門內板的注塑工藝,首先要建立相應的二階響應面模型,及對于優化目標塑料制件翹曲變形量和頂出時體積收縮率建立二階響應面模型,然后針對模型進行方差分析和顯著性檢驗。通過等值線圖疊加最優解可以得到汽車門內板翹曲變形量和頂出時體積收縮率的最佳參數組合,從而優化汽車門內板注塑工藝[3].

  3 汽車門內板注塑模具設計探析

  3.1 科學設計注塑模

  汽車門內板注塑模具設計過程中,影響模具設計的因素有很多,其中主要影響因素是塑件結構和注塑機類型。對于注塑模進行結構分析,其主要可以分為成型零件、滑塊、澆注系統、冷卻系統、抽芯結構和頂出系統等。汽車門內板注塑模具的塑料粒子的加熱和塑化過程需要利用高溫桶來進行,模具和合成之后需要在型腔內注入塑料粒子加工后得到的熔體材料,然后結合生產加工過程中應用到的具體材料來合理選擇工藝條件。注塑模的成型部分包括公模、母模以及鑲件,這因素相互影響,共同決定汽車門內板塑料制件的塑件尺寸和結構特征。一般情況下,汽車門內板塑料制件的產品內表面由公模來決定,而產品外表面由母模來決定,因此,在科學設計注塑模的過程中,應當采取一模一腔的布置方式。汽車門內板注塑模具適應性較強,產生效率高。

  3.2 合理選擇注塑機

  汽車門內板注塑工藝的加工用到的最重要的設備是注塑機,因此,在優化汽車門內板注塑工藝及其模具設計過程中,合理選擇注塑機至關重要。注塑機是將加工原料注入模具來加工成各種需要的塑料制件。注塑機的主要結構包括注射、合模、液壓以及電氣系統等部分。根據合模結構的特征大致可以分為四種主要類型:

 。1)機械式。機械式是相對比較早期的合模結構形式,通過機械傳動來提供合模力。

 。2)液壓式。液壓式比較常應用在大中型的注塑機中,其通過氣壓油缸來提供合模力,調節壓力和移模速度相對比較方便。

 。3)機械液壓式。機械液壓式是結合機械式和液壓式合模結構的優勢而產生的,其運行原理是通過液壓缸來提供初始動力,然后機械傳動調節到穩定狀態。

 。4)電動式。電動式是科技發展過程中的新興產物,與前三類合模結構形式相比精度更高,機械噪音和投入成本大大降低,相對來說技術水平上升到了更高的層次,對于精密注塑件更加的生產加工更加適用,其是通過交流電來伺服電動機來提供動力。

  3.3 設計門內板模具澆注系統

  汽車門內板的注塑工藝技術的提高及其模具設計過程中,澆注系統的設計對于加工工藝的影響也是十分重要的[4].門內板模具澆注系統有主流道和熱流道,流道的形式對于門內板塑料制件的質量影響深遠。除此之外,汽車門內板模具的澆注過程中,充填過程、保壓過程與塑料制件的質量也有密切關系。因此,在設計門內板模具澆注系統的過程中,對于汽車門內板的塑料制件尺寸和結構必須進行科學合理的考量,結合汽車門內板產品的不同生產加工需求來確定澆注系統的適宜流道類型和布局方式。

  在澆筑系統實際方案設計時,主要所需考量因素包括以下幾個方面:

 。1)澆口。澆口作為澆注系統流道與型腔的連接結構,半圓形、圓形、矩形以及梯形等不同種類的截面選擇應當根據實際生產加工需求而定。由于汽車門內板塑料制件模具加工成型后需要與澆口進行分離,澆注系統的澆口尺寸和截面形狀對于塑料制件表面質量具有重要影響。

 。2)流道。汽車門內板模具澆筑系統的流道形式一般采用熱流道,熱流道能夠提高生產效率和產品質量。根據實際塑料制件加工生產過程中的需求,熱流道附近還可以選擇附加冷流道。

  3.4 設計門內板模具抽芯結構和頂出系統

  汽車門內板的注塑工藝優化及其模具設計過程中,要想得到質量上乘的塑料制件產品,必須設計合理的模具抽芯結構和頂出系統。抽芯結構決定塑料制件整體的開模方向。頂出系統主要由頂出單元、復位單元以及導向單元結構組成。設計門內板模具頂出系統時,頂出單元要保證塑料制件的外觀質量,防止產品出現變形或者拉傷問題,頂出復位單元要提高模具之間的配合精度,保證頂出系統在工作過程中能夠準確復位。除此之外,頂出系統的設計需要考量產品在模具中成型時產生的各種狀況,滿足產品生產加工過程中的質量要求。

  4 結束語

  綜上所述,在汽車制造工程中,汽車門內板的注塑工藝技術的提高及其模具設計是汽車門內板質量控制的重中之重。門內板注塑工藝及其模具設計質量的好壞對于汽車的運行安全與否影響深遠。為了做好汽車門內板質量控制,一方面,對于汽車門內板的注塑工藝要積極通過各種先進技術進行優化,另一方面,在汽車門內板注塑模具設計上應當確?茖W性、合理性,以提高汽車門內板產品的生產質量。除此之外,汽車門內板生產制造相關技術人員要加強產品制作工藝的提升,為汽車的安全性能提供強有力的保障。

  參考文獻
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  [2]洪慎章。汽車車門把手臂注塑工藝及模具設計[J].橡塑技術與裝備,2019,45(08):44-46.
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    謝江懷.汽車門內板注塑工藝優化與模具設計[J].內燃機與配件,2019(22):73-74.
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