汽車門內(nèi)飾板的成型性能分析

于海陽+楊寶奎

摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)的不斷發(fā)展，汽車銷量的不斷增加使得市場競爭日益激烈，汽車輕量化的趨勢使得汽車塑料制品的應(yīng)用變得更加廣泛，可以說汽車的塑料化是衡量汽車行業(yè)水平的重要標(biāo)志。在注塑零件中，薄殼類注塑制件是較為常工見的類型之一，主要缺陷是翹曲變形，嚴(yán)重的情況下會使產(chǎn)品尺寸產(chǎn)生偏差，影響產(chǎn)品裝配質(zhì)量。因此需要采用改進(jìn)的澆注系統(tǒng)和優(yōu)化的工藝參數(shù)，降低汽車門飾板的翹曲變形程度。

關(guān)鍵詞：注塑成型；車門內(nèi)飾板；翹曲

汽車內(nèi)外飾件是汽車零部件中的極為重要的組成部分之一，在整體框架中不僅起到承擔(dān)減震的功能，同時還承擔(dān)著隔熱、吸音和隔音的能夠加強(qiáng)用戶體驗(yàn)的功能。隨著汽車市場的逐漸發(fā)展，對于汽車內(nèi)部的零部件要求也有所提高，要求內(nèi)飾需要能夠滿足手感、舒適性以及可視性等要求，在激烈的市場競爭中，內(nèi)外飾的性能和質(zhì)量直接影響到汽車的整體性能好壞和汽車的市場競爭力。

一、汽車門內(nèi)飾板有限元模型的建立

（一）分析前處理

有限元這一理論的基本思想是將連續(xù)的物質(zhì)進(jìn)行結(jié)構(gòu)離散化，通過有限的個體單元來表達(dá)這一結(jié)構(gòu)。因此，在有限元分析時需要進(jìn)行網(wǎng)格劃分的工作，網(wǎng)格劃分的好壞和適宜與否直接影響著分析計(jì)算的精準(zhǔn)度。汽車門內(nèi)飾板屬于結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜的薄壁型零件，整體結(jié)構(gòu)中存在加強(qiáng)筋、導(dǎo)向結(jié)構(gòu)以及BOSS柱等結(jié)構(gòu)，在進(jìn)行抽取中面的過程中具有一定難度，因此在進(jìn)行網(wǎng)格劃分的時候需要采取能夠應(yīng)對復(fù)雜結(jié)構(gòu)分析的表面網(wǎng)格劃分對汽車門內(nèi)飾板進(jìn)行分析。

（二）澆注系統(tǒng)的建立

簡單來說澆注系統(tǒng)就是塑料溶體由注射噴嘴進(jìn)入模具型腔的路徑通道，作用就是通過精準(zhǔn)導(dǎo)向引流熔融狀態(tài)的塑料進(jìn)行模具型腔內(nèi)部。澆注系統(tǒng)一般分為三個部分：主流道、流道、澆口，因此澆注系統(tǒng)在設(shè)計(jì)階段需要對主流道、分流道的截面形式以及尺寸大小、澆口位置和澆口形式、交口截面尺寸這四部分進(jìn)行合理的規(guī)劃和選擇。澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)質(zhì)量直接影響著制件的質(zhì)量和制件的批量化生產(chǎn)，就這一點(diǎn)而言，汽車門的內(nèi)飾板作為重要的汽車內(nèi)飾制件，需要進(jìn)行大批量的生產(chǎn)，因此需要重視澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)環(huán)節(jié)，需要滿足汽車制造時的細(xì)節(jié)要求。

（三）冷卻系統(tǒng)的建立

在進(jìn)行制件的澆筑和調(diào)整工作時候，需要經(jīng)由冷卻系統(tǒng)進(jìn)行冷卻成型處理。冷卻系統(tǒng)是由冷卻介質(zhì)和一系列管道組成的封閉的循環(huán)系統(tǒng)，主要作用的就是進(jìn)行模具和注塑件的冷卻定型以保證產(chǎn)品的質(zhì)量和注塑制品的性能穩(wěn)定。冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)會影響制件的表面光潔度、殘余應(yīng)力、結(jié)晶度以及熱彎曲等注塑產(chǎn)品的相關(guān)品質(zhì)因素，對于頂出溫度以及循環(huán)時間等工藝參數(shù)也有著較大的影響。如果冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)缺乏合理性，就會直接導(dǎo)致制件的冷卻不均勻，引起制件的翹曲等情況影響制件的品質(zhì)，在后期組裝的過程中會造成汽車整體的性能不穩(wěn)定質(zhì)量不過關(guān)。合理的冷卻系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要減小型芯和型腔之間的溫差，使二者盡量保持一致，對于大型或是復(fù)雜的制件需要通過周密計(jì)算加大冷卻管道的數(shù)量。

對于汽車門內(nèi)飾板而言，一旦制件出現(xiàn)嚴(yán)重的翹曲變形，就會影響汽車的組裝。門內(nèi)飾板需要滿足消費(fèi)者對于外觀美觀性的要求，因此需要保證在外觀面盡量減少縮痕的概率、體積收縮率等缺陷的可能性。在實(shí)際進(jìn)行澆口工作時需要遠(yuǎn)離薄壁區(qū)，在厚壁區(qū)進(jìn)行澆口設(shè)計(jì)，這樣做能夠有利于保證壓力，減少缺陷的產(chǎn)生概率。

二、汽車門內(nèi)飾板的質(zhì)量優(yōu)化

汽車門內(nèi)飾板作為注塑制件，很容易產(chǎn)生翹曲變形。簡單來說，翹曲變形就是當(dāng)注塑件的形狀偏離的模具型腔的形狀，是塑料制件中最常見的質(zhì)量缺陷之一。汽車門內(nèi)飾板對于翹曲變形的要求很高，因?yàn)樵谲圀w進(jìn)行組裝的過程中，汽車門內(nèi)飾板需要與鈑金和立柱飾板等材料結(jié)構(gòu)進(jìn)行配合，因此車門內(nèi)飾板的翹曲變形是越小越好的，為此需要進(jìn)行模流分析以降低汽車門內(nèi)飾板的翹曲缺陷。

（一）模流分析驗(yàn)證分析

在進(jìn)行產(chǎn)品的實(shí)際生產(chǎn)、產(chǎn)品開發(fā)和科學(xué)研究中經(jīng)常需要進(jìn)行實(shí)驗(yàn)來保證其質(zhì)量，如果將其進(jìn)行全面試驗(yàn)，受制于各方面因素的限制，而且實(shí)驗(yàn)結(jié)果也不太理想。鑒于此，只有通過特殊的試驗(yàn)設(shè)計(jì)才能在最大限度降低試驗(yàn)次數(shù)的情況下達(dá)到預(yù)期的試驗(yàn)?zāi)繕?biāo)。模流分析驗(yàn)證作為一種高效的優(yōu)化試驗(yàn)設(shè)計(jì)方法能夠滿足多因素、多變量的研究，是能夠滿足進(jìn)行汽車門內(nèi)飾板質(zhì)量研究的試驗(yàn)設(shè)計(jì)形式。模流分析驗(yàn)證借助數(shù)據(jù)模擬軟件，通過計(jì)算機(jī)技術(shù)就可以完成注塑成型的模擬仿真，并對模具注塑整個過程進(jìn)行模擬，從而得到一組數(shù)據(jù)，在此基礎(chǔ)上對汽車門內(nèi)飾板方案的可行性進(jìn)行評估，以更好的確保汽車門內(nèi)飾板的整體質(zhì)量。

（二）借助模流來分析翹曲變型

在進(jìn)行汽車門內(nèi)飾板翹曲變形試驗(yàn)時，可以借助模流來對其翹曲變型的變形量進(jìn)行分析，通常情況下，影響汽車門內(nèi)飾板翹曲程度的變量主要由塑料、模具結(jié)構(gòu)、塑件結(jié)構(gòu)、注射工藝等四個方面決定。然后進(jìn)行數(shù)據(jù)填充，將需要考察的因素分別借助模流來進(jìn)行系統(tǒng)性的分析和驗(yàn)證。注意在模流分析驗(yàn)證的過程中需要固定開模時間以及注射機(jī)的型號，只有這樣才可以獲得有效的試驗(yàn)數(shù)據(jù)。得到試驗(yàn)數(shù)據(jù)之后需要對試驗(yàn)結(jié)果進(jìn)行細(xì)致分析，通過均值響應(yīng)表以及主效應(yīng)圖分析四項(xiàng)參數(shù)對于翹曲影響程度的重要性。

（三）采用模流分析的方法驗(yàn)證

試驗(yàn)結(jié)束之后發(fā)現(xiàn)，在進(jìn)行汽車門內(nèi)飾板成型過程中，塑件內(nèi)部將會產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，其是導(dǎo)致塑件翹曲變形的主要因素。在進(jìn)行注射成型定型之前，如果未對其成品內(nèi)部應(yīng)力進(jìn)行有效的調(diào)整，將會導(dǎo)致其注射壓力過高，進(jìn)入模內(nèi)過程中雖然經(jīng)歷了澆口、流道、成品之間的阻力，并且在成品逐漸冷卻過程中會使其壓力逐漸降低，但是由于成品內(nèi)部遠(yuǎn)端及進(jìn)料口的壓力存在一定的差異，從而在內(nèi)應(yīng)力漸漸釋放之后就會出現(xiàn)翹曲變形的現(xiàn)象，因此在汽車門內(nèi)飾板成型過程中要對其給予高度的重視。

三、小結(jié)

汽車的內(nèi)外飾大部分都是塑料制件，因此塑料之間的成型性能直接影響著制件的質(zhì)量。在進(jìn)行汽車門內(nèi)飾板的成型性能的研究時，首先通過網(wǎng)格劃分方法修補(bǔ)簡化其模型，進(jìn)而研究澆注系統(tǒng)以及冷卻系統(tǒng)，并對澆注系統(tǒng)的改進(jìn)和優(yōu)化提出了一定見解，最后為了減小汽車門內(nèi)飾板的注塑成型的翹曲缺陷，通過模流分析進(jìn)行了車門內(nèi)飾制件的優(yōu)化。

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（作者單位：華晨汽車工程研究院）