汽車開關殼體翹曲變形優(yōu)化技術研究

敖德彬

[摘要]如今的汽車行業(yè)發(fā)展速度較快，而在汽車開關這個方面還存在一些缺陷，汽車開關殼體翹曲變形是許多汽車生產廠家及開關供方頭疼的問題。本文通過對汽車開關殼體的注塑過程、開關殼體設計優(yōu)化、模具型腔預變形設計等方式展開研究，分析出汽車開關殼體翹曲的原因，發(fā)現注塑時間、熔體溫度、模具溫度、保壓壓力等工藝參數是保證開關殼體翹曲的重要參數。本文通過對這幾方面的優(yōu)化進行研究，減少汽車開關殼體翹曲變形。

[關鍵詞]汽車開關 殼體翹曲 翹曲變形 工藝優(yōu)化 型腔預變形

當今在汽車行業(yè)注塑成型工藝已經被廣泛的應用，伴隨它產生的是傳統(tǒng)產品的開發(fā)方式的種種弊端日益暴露。開發(fā)過程中，產品結構、模具結構、工藝參數等方面的問題都需要反復調整才能解決。近年來，注塑成型CAE技術的發(fā)展使得設計者在模具加工前，就可以用計算機對整個注塑成型過程進行模擬分析，提早發(fā)現問題，解決問題，及時修改制件、模具及工藝參數，來使工藝盡可能的優(yōu)化。

一、汽車開關殼體變形的原因及因素

翹曲變形是汽車開關殼體最常見的缺陷，由于汽車開關大部分為塑料產品，在注塑成型中最容易發(fā)生殼體變形，造成這些問題的因素有很多，比如成型材料的自身的性能、塑件的形狀、壁后、注射壓力、注射時間以及澆口形式、流動方向、模具溫度，冷卻速度等因素都會對塑件的成型產生一定影響。從工藝參數的角度來看，注塑時間、模具速度、熔體溫度、保壓和冷卻等參數的改變，都會對產品的翹曲變形產生或大或小的影響，現在對于這些因素已經在一定程度上有所研究。

通過理論分析翹曲變形，分成收縮或翹曲變形不均勻導致的翹曲變形和應力或翹曲變形內應力分布不均勻進而導致的翹曲變形，兩種情況分別從不同塑料在不同工藝條件下的收縮量和分析各種因素對殘余應力的影響。研究殘余應力對翹曲變形的影響兩方面進行理論分析。從理論角度來看，如果產品按比例縮小，并不會使產品翹曲變形不均勻，不均勻的比例縮小才會導致產品翹曲變形。在塑注成形過程中產生的殘余應力主要包括在充填和保壓過程中，塑料溶體內完全松弛而留在凝固層內的流動殘余應力；而另一種是在冷卻過程中，在制作的產品中各部分壓力和溫度歷史差異引起的熱殘余應力。這些對產品的翹曲變形有很大影響。

注塑件翹曲變形原因較為復雜，但是主要三個關鍵的環(huán)節(jié)對其產生的影響巨大，其中包括產品設計、塑注工藝設計和模具設計。其中產品的設計最為關鍵，如果產品設計結構不合理，壁厚不均勻、加強筋設計存在問題，產品剛度不夠等大量問題。模具設計是產品生產過程中的中間環(huán)節(jié)，在這一環(huán)節(jié)過程中，既要考慮產品設計結構的可行性，也要考慮工藝參數的匹配，各各環(huán)節(jié)都設計好，才能減少汽車開關的翹曲變形的問題。

二、汽車開關殼體變形工藝優(yōu)化

通過對實際生產過程中的研究，零件的結構設計和模具設計在前期以經完成。因此，要想對殼體變形工藝進行優(yōu)化，只能通過調整注塑成型的工藝參數來進行優(yōu)化。注塑成型過程是產品的必要環(huán)節(jié)。注塑在成型過程中，影響翹曲的工藝參數可分為三類，溫度、壓力和時間。在實際操作過程中，這些具體參數包括：熔體溫度、模具溫度、塑注壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間，這些工藝參數是影響汽車開關殼體變形工藝的重要因素。所以，這些因素是注塑成型優(yōu)化的關鍵。

（一）對塑膠結構的優(yōu)化

根據產品的使用情況及電路設計，塑件外觀設計成方形盒件是最好的選擇，目的是為了方便安裝電路板。殼體上部設計應與按鈕的結構匹配，為的是增加強度，避免在使用按鈕操作時，用力過大導致殼體翹曲變形。在組件上還設計了加強筋，與此同時在下部設計了卡扣結構，為的是方便與底座的契合度，零件的壁厚和材料都進行了嚴格的計算和分析，使塑件結構盡可能地減少開關殼體變形。

（二）正交試驗法，找到最佳工藝參數

影響開關殼體變形的因素很多，其中有五個較為重要的工藝參數，這五個參數分別是熔體溫度、模具溫度、塑注壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間。我們可以利用正交試驗分別對模具溫度、熔體溫度，注塑時間、保壓壓力和保壓時間進行模擬實驗，通過正交實驗的方法，可以得到最佳工藝參數組合。同時通過對各參數對開關殼體翹曲的分析，最終得到塑宿時間及保壓壓力為影響零件翹曲變形的主要因素。適當增加注塑時間及保壓壓力，有利于減小零件的翹曲變形量。通過方差分析定量法和翹曲變形量的分析，根據影響程度的大小排序為，塑注時間、保壓壓力、保壓時間、熔體溫度、模具溫度，可以看出保壓壓力和塑注時間對零件的翹曲變形影響巨大。同時，估計各個因子對整體測量響應的影響，選出對汽車開關翹曲變形的顯著因素，進而有效地改進各個參數，提高產品工藝優(yōu)化的時間，提高產品的開發(fā)率。為了得到因素與實驗指標的關系，并找出實驗指標隨因素變化的趨勢和規(guī)律，找到因素水平的最佳配置，采用直觀分析法計算出各種因素在各個水平上的差距，分析結果可以得到因子的優(yōu)化組合，更大程度上改進注塑過程中生產的失誤率，減少開關的殼體變形。

三、通過模具型腔對汽車開關殼體進行預變形處理

近年來汽車開關的要求越開越高，對開關殼體的設計首先考慮造型，然后再考慮零件的加工，這就對殼體在翹曲變形這一問題上提出了更高的要求。在這種情況下為解決開關殼體翹曲問題，唯有將開關殼體模具型腔進行預抗收縮處理，即在殼體翹曲的位置提前將模具型腔在反方向翹曲處理，通過各種計算方式，可準確地預測出殼體的收縮情況。這樣處理后開關殼體加工定型后即可直接滿足使用。

四、結束語

隨著中國經濟的不斷發(fā)展，越來越多的汽車進入了千家萬戶，這就觸使汽車制造工藝進一步地發(fā)展，但是我國汽車行業(yè)仍存在一些問題，對于汽車開關翹曲變形這一問題，在生產過程中仍然存在。為解決這一問題，一些專業(yè)人士從各個方面對汽車開關殼體翹曲變形進行分析，并提出解決方案。通過對殼體加工過程中的熔體溫度、模具溫度、塑注壓力、保壓壓力、保壓時間和冷卻時間的優(yōu)化以及零件設計、模具設計等方面的革新，進一步對汽車開關殼體變形工藝進行優(yōu)化，努力改進這一問題，提高產品質量。本文主要是根據汽車開關殼體翹曲變形的影響因素和對模具型腔的預變形處理，提出對汽車開關殼體翹曲變形工藝優(yōu)化的改進，盡可能的減少變形。