利用軟硬共擠技術(shù)加工某新型汽車雨刮器擾流翼

陳興江　史賓　

（1.貴州省工程復(fù)合材料中心，貴州 貴陽 550025； 2.貴州普利英吉科技有限公司，貴州 貴陽 550025）

利用軟硬共擠技術(shù)加工某新型汽車雨刮器擾流翼

陳興江1，2史賓1，2

（1.貴州省工程復(fù)合材料中心，貴州 貴陽 550025； 2.貴州普利英吉科技有限公司，貴州 貴陽 550025）

通過采用軟硬共擠一次成型方式，以及設(shè)計(jì)專用擠出模具和專用組合結(jié)構(gòu)式定型模具，從而能夠利用軟硬共擠技術(shù)開發(fā)某新型汽車雨刮器擾流翼，實(shí)現(xiàn)裝備該擾流翼的雨刮器具有結(jié)合好、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點(diǎn)。

軟硬共擠；雨刮器；擾流翼

近期，貴州普利英吉科技有限公司承接了貴陽某航空機(jī)電有限公司中高端轎車某新型無骨雨刮器擾流翼的開發(fā)和生產(chǎn)任務(wù)。該擾流翼由裝配骨架和擾流翼主體組成（見圖1），其中裝配骨架為硬度較高的熱塑性塑料，其作用是提供可靠的抱緊力和穩(wěn)定的裝備尺寸，并對(duì)上端的橡膠擾流翼主體起到支撐和牽引的作用；擾流翼主體為較軟的熱塑性彈性體材料，是依據(jù)空氣動(dòng)力學(xué)原理設(shè)計(jì)的圓弧由風(fēng)面和支撐面組成，可利用汽車運(yùn)動(dòng)時(shí)的風(fēng)阻，為汽車刮水片提供均勻的壓緊力，使刮片不會(huì)被氣流抬升而使刮水能力下降。裝備這種擾流翼的雨刮器與傳統(tǒng)擾流翼雨刮器相比具有結(jié)合好、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點(diǎn)。

圖1　某新型汽車雨刮器擾流翼結(jié)構(gòu)圖

為保證該產(chǎn)品性能，必須采用兩種不同硬度的高分子材料通過共擠模具擠出實(shí)現(xiàn)，即軟硬共擠技術(shù)。軟硬共擠技術(shù)是指采用兩臺(tái)擠出機(jī)，分別擠出硬質(zhì)和軟質(zhì)材料，通過適當(dāng)?shù)墓に囋诠矓D出模內(nèi)復(fù)合，形成具有軟硬兩種材質(zhì)和功能的制品［1］。因此，優(yōu)化軟硬共擠工藝技術(shù)，確保該產(chǎn)品能夠一體成型是本項(xiàng)目的難點(diǎn)和重點(diǎn)。

1　研究過程

1.1制定軟硬共擠工藝流程

軟硬共擠過程根據(jù)成型方式的不同，分為一次成型或兩次成型?？紤]到本產(chǎn)品結(jié)構(gòu)及應(yīng)用特點(diǎn)，決定采用一次成型方式，即共擠模具直接共擠出軟硬料，然后經(jīng)定型模進(jìn)行定型。具體工藝流程為軟質(zhì)熱塑性彈性體材料和硬質(zhì)材料分別通過直徑R1的擠出機(jī)主機(jī)和直徑R2的擠出機(jī)輔機(jī)機(jī)頭擠出，經(jīng)過共擠出模具后擠出口模成型；然后在牽引機(jī)作用下，經(jīng)定型模具及冷卻水槽的冷卻定型，之后由牽引機(jī)牽引送至切割機(jī)切割，最后檢驗(yàn)包裝完成生產(chǎn)（見圖2）。

圖2　某新型汽車雨刮器擾流翼工藝流程圖

1.2設(shè)計(jì)擠出模具

當(dāng)流變性質(zhì)不同的兩種熔體共同擠出通過共同流道時(shí)，由于出料壓力及流動(dòng)阻力不一致，極容易形成多層流動(dòng)或混流，可能出現(xiàn)的情況包括硬料占據(jù)軟料的流道而使硬料上升，得不到預(yù)先設(shè)計(jì)的硬料和軟料的相對(duì)位置尺寸和形狀比例，或者由于兩種物料不宜熔接而導(dǎo)致分離或熔接強(qiáng)度不足，由于主機(jī)機(jī)頭和共擠機(jī)頭的壓力不同，而可能導(dǎo)致溢料等問題。可見，如何保證物料在共同流道中的壓力損失一致，形成兩種物料的穩(wěn)定平流，是擠出模具設(shè)計(jì)的核心問題。

本工序開發(fā)了擾流翼專用擠出模具，它由導(dǎo)流板、分流板、口模板、主流道、副流道、物流熔接段、分流芯組成（見圖3），其中物流熔接段的長度為5～6mm，口模板總厚度、副流道的轉(zhuǎn)向處的導(dǎo)流孔直徑、導(dǎo)流孔深度之比為30:（2.5～3.5）:（7～9），這樣的尺寸關(guān)系可以克服擾流翼軟料尖角處流動(dòng)阻力過大，難于成型的問題。實(shí)際生產(chǎn)中，將用于成型擾流翼主體的材料通過主擠出機(jī)的加熱擠出后，依次通過機(jī)頭的連接法蘭，從導(dǎo)流板進(jìn)入主流道；而用于成型擾流翼裝配骨架的材料則通過共擠出機(jī)的加熱擠出后，從口模板進(jìn)入副流道中，兩種物料沿各自獨(dú)立的流道流動(dòng)，在接近口模的出口處的物流熔接段匯合，共同擠出口模，即可得到包括硬度較高的裝配骨架和硬度較低的擾流翼主體的型坯。

圖3　擾流翼擠出模具結(jié)構(gòu)示意圖

這種具有兩個(gè)獨(dú)立的流道的模具結(jié)構(gòu)，兩個(gè)流道僅在口模板中銜接交匯，能使兩種物料沿各自獨(dú)立的流道流動(dòng)，而僅在接近口模出口處匯合，共同擠出口模，得到包含硬度較高的裝配骨架和硬度較低的擾流翼的產(chǎn)品，這樣既能有效保證產(chǎn)品尺寸，又使兩種物料的結(jié)合處更穩(wěn)定，提高產(chǎn)品合格率，也就是保證了產(chǎn)品的加工精度，又滿足了兩種物料結(jié)合的分離或熔接強(qiáng)度，并避免溢料問題。

1.2設(shè)計(jì)定型模具

在定型工序，可根據(jù)其原材料、表面要求或形狀不同，有多種定型方式，如密閉真空定型、加壓定型、開放式滑動(dòng)定型及中空內(nèi)定型等，同時(shí)其定型裝置也是大不相同，各種不同的方式都有其優(yōu)點(diǎn)，但密閉真空定型最常用，如何優(yōu)化定型模的結(jié)構(gòu)，使其能發(fā)揮更好的效果，是本工序重點(diǎn)研究的問題。

本工序開發(fā)了擾流翼專用組合結(jié)構(gòu)式定型模具，它由安裝底板、夾緊板、壓緊板、冷卻水道、潤滑水簾、模具型腔組成，其中潤滑水簾的寬度0.1～0.2mm（見圖4）。這種組合式結(jié)構(gòu)的定型模，在每個(gè)組成部件上都設(shè)有相應(yīng)的冷卻水道，且各位置冷卻流道截面盡量相等，保證定型模中的冷卻效果均勻，同時(shí)在定型模上設(shè)置了潤滑水槽，它能在生產(chǎn)過程中，使定型模的型腔表面產(chǎn)生一層水膜，胚料在通過定型裝置時(shí)得到充分潤滑，并在逐步將生產(chǎn)工藝調(diào)整到滿足產(chǎn)品尺寸的同時(shí)，避免由于摩擦阻力過大而導(dǎo)致的粘接、變形、卡模等現(xiàn)象，提高了產(chǎn)品的表面質(zhì)量，并保證定型過程的穩(wěn)定性。

圖4　擾流翼定型模具結(jié)構(gòu)示意圖

2　結(jié)語

通過完善軟硬共擠工藝技術(shù)，貴州普利英吉科技有限公司完成了新型無骨雨刮器擾流翼開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化工作（見圖5），實(shí)現(xiàn)裝備該擾流翼的雨刮器具有結(jié)合好、強(qiáng)度高、結(jié)構(gòu)簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點(diǎn)，產(chǎn)品得到了客戶的高度認(rèn)可，也為公司創(chuàng)造了良好的經(jīng)濟(jì)效益。

［1］肖運(yùn)海，劉斌.淺析塑料異型材軟硬共擠出技術(shù)［J］.塑料科技，2008，36（8）:94.

［欄目責(zé)任編輯邵冰欣］

The Use of Soft and Hard Coextrusion Technology forProcessing a New Car Wiper Spoiler

Chen Xingjiang1，2Shi Bin1，2
（1.Guizhou Composite Materials Engineering Center，Guiyang Guizhou 550025；2.Guizhou Puli Yingji Technology Co.，Ltd.，Guiyang Guizhou 550025）

Theusing soft and hard coextrusion molding mode，and the design of special extrusion mold andshape moldwith special combination of structure，can take advantage of hard and soft coextrusion technology to develop a new type of car wiper spoiler，the achievedwiper spoiler has good binding force，high strength，simple and com?pact structure，small size，easy installation，long life and other characteristics.

soft and hardcoextrusion；wiper；spoiler

U463

A

1003-5168（2015）05-0054-3

2015-0-00

貴陽國家高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)科技合作計(jì)劃《軟硬共擠技術(shù)的開發(fā)》（GXYF2014-005）。

陳興江（1965-），男，本科，高級(jí)工程師，研究方向：高分子改型材料、新型化工材料的研究和開發(fā)。