試析汽車門內(nèi)板注塑工藝的優(yōu)化與模具設(shè)計

韋鵬　韋頓　韋響　黃靈河

摘 要：隨著我國經(jīng)濟的高速發(fā)展，人們的消費能力不斷提高，私有汽車的保有量越來越多，對汽車生產(chǎn)工藝要求也越來越高。注塑工藝是汽車內(nèi)部塑料制品的制作工藝之一，在汽車內(nèi)板注塑工藝的實際應(yīng)用過程中，往往問題較多，實際注塑效果不是很好。為此，我將要在本文中對汽車門板內(nèi)板注塑工藝的優(yōu)化和模具設(shè)計進行探討，希望對促進我國汽車制造業(yè)的發(fā)展，可以起到有利的作用。

關(guān)鍵詞：汽車門板;注塑工藝的優(yōu)化;模具設(shè)計

1 前言

當(dāng)前，汽車注塑制品和相關(guān)制造工藝發(fā)展非常迅速，但在實際注塑的過程中，經(jīng)常會發(fā)生翹曲變形的現(xiàn)象，不僅影響美觀，還影響到了實際使用效果。為了有效解決這個問題，需要對模具注塑工藝進行進一步的研究，掌握注塑件變形的根本原因，然后采用仿真建模的方法，借助專業(yè)建模軟件，來建立內(nèi)板的模型，并根據(jù)相關(guān)理論和技術(shù)進行一定的設(shè)計優(yōu)化，有效提高模具開發(fā)的進度[1]。同時，還應(yīng)該根據(jù)汽車注塑制品工藝的特點，和注塑工藝實際使用過程中產(chǎn)生的各種問題，充分做好對注塑工藝的優(yōu)化，也可以在很大程度上提高產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。

2 汽車門板的注塑工藝優(yōu)化措施

在實際注塑生產(chǎn)過程中，由于生產(chǎn)環(huán)節(jié)比較多，各種工藝參數(shù)也比較多，一旦其中任何一個環(huán)節(jié)沒有做好，對會對產(chǎn)品質(zhì)量造成非常直接的影響。其中注塑結(jié)構(gòu)設(shè)計、注塑材料的選擇和模式是否設(shè)計合理，起著最為關(guān)鍵的作用。如果這幾個環(huán)節(jié)沒有做好，很容易造成產(chǎn)品出現(xiàn)比較嚴重的變形。為了有效加強設(shè)計的合理性，可以采用正交設(shè)計法，對設(shè)計結(jié)果進行有效的優(yōu)化，對各種設(shè)計缺陷及時進行改正。在這個過程中，需要首先建立正交表，然后根據(jù)進行相關(guān)的關(guān)聯(lián)試驗結(jié)果，得到最佳的因素組合，并在該基礎(chǔ)上，做好對注塑工藝的優(yōu)化，不斷提高設(shè)計的合理性。

灰色關(guān)聯(lián)理論。各種因素對產(chǎn)品質(zhì)量的影響程度往往會存在較大的差別。因此，在采用正交優(yōu)化法進行設(shè)計的過程中，其設(shè)計結(jié)果也是有好有壞。在優(yōu)化過程中遇到多目標(biāo)問題時，灰色關(guān)聯(lián)理論的優(yōu)勢得到進一步的顯現(xiàn)。該方法在實際應(yīng)用中，會對已知的信息和未知不確定信息進行分析，利用灰色關(guān)聯(lián)法來確定各種因素之間的關(guān)聯(lián)程度，如果關(guān)聯(lián)系數(shù)越大，表明相關(guān)程度也就越明顯?；疑P(guān)聯(lián)理論在實際應(yīng)用過程中，應(yīng)該包括以下的幾個步驟：一、確定序列初值像。二、計算與相應(yīng)分量差的絕對值。三、分別取絕對序列的最大值和最小值。四、對灰色關(guān)聯(lián)系數(shù)和灰色關(guān)聯(lián)度進行計算。通過采用正交設(shè)計方法和灰色關(guān)聯(lián)理論，可以幫助汽車內(nèi)板獲得更好的工藝組合，有效提高內(nèi)部的工藝質(zhì)量[2]。

3 注塑模具的設(shè)計

在通常的情況下，會將注塑模分為成型零件、滑塊、澆筑系統(tǒng)、頂出機構(gòu)等。注塑模具的塑料加熱過程是在高溫筒中進行的，在模具合成后，然后將熔體注入到型腔中，根據(jù)注塑材料的不同和塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計的特點，選擇合適工藝參數(shù)。注塑模具的工作適應(yīng)能力較強，塑料產(chǎn)品的生產(chǎn)效率高，經(jīng)常采用的是模塊化加工方式。注塑模的成型部分通常由公模、母模、鑲件等組成，這些部件共同決定了塑件的尺寸和結(jié)構(gòu)。在實際注塑過程中，通常公模決定產(chǎn)品的內(nèi)表面，母模決定塑件的外表面，在設(shè)計中通常采用的是一模一腔的設(shè)計方法[3]。

對注塑機的選擇。在實際注塑件注塑的過程中，注塑機扮演著非常重要的角色，其通過將原料注入到模具中，然后加工成各種塑件。注塑機通常由注射、合模、液壓和電氣系統(tǒng)等部分組成。合模機構(gòu)可以分為四種類型，它們分別是：一、機械式合模機構(gòu)，其經(jīng)常采用機械傳動的方式來提供合模力，可以非常方便對壓力和速度進行調(diào)整，在早期的合模機中非常常見。二、液壓式、其使用液壓缸來提供合模力，對壓力的調(diào)整非常方便，合模力較大，在大型的注塑機中應(yīng)用最多。三、機械液壓式。其將機械式合模機構(gòu)和液壓式合模機構(gòu)的優(yōu)點有效合并了起來，通過液壓缸來產(chǎn)生初始的動力，然后經(jīng)過機械傳統(tǒng)機構(gòu)，來達到穩(wěn)定的狀態(tài)，不僅操作方便，合模力也比較大，可以實現(xiàn)比較復(fù)雜的合模動作。四、電動合模機構(gòu)。其采用伺服電機來提供動力，其運行速度和壓力響應(yīng)較快，設(shè)備運行噪音較低，生產(chǎn)自動化程度高，經(jīng)常用于精密注塑件的注塑工藝中[4]。

澆筑系統(tǒng)的設(shè)計。澆筑系統(tǒng)可以分為普通流道和熱流動兩種，它們的選擇對產(chǎn)品質(zhì)量有著非常直接的影響，和產(chǎn)品充填度和保壓過程有著非常密切的關(guān)系。在進行澆筑系統(tǒng)設(shè)計的過程中，應(yīng)該有效考慮塑件結(jié)構(gòu)和尺寸等因素，很累選擇流道類型和布局方式，其主要的設(shè)計內(nèi)容包括：一、澆口的設(shè)計。澆口的流道往往與型腔的接口直接相連，通常有半圓形、圓形、梯形和矩形這幾種截面形式。在塑件成型后，需要和澆口進行分離，如果澆口尺寸設(shè)計太大，就會在塑件表面形成比較的殘余結(jié)構(gòu)。因此，應(yīng)該在澆道的設(shè)計過程中，應(yīng)該考慮注塑材料的流動特性，如果結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，注塑料的流動性較差，則應(yīng)該多選擇多點進料的方式，澆口的速度也不能過快，否則容易模具材料造成影響。二、對流道形式的選擇。在實際注塑過程中，多采用熱流道的形式，可以有效提高澆注的速度，能夠保證澆注的溫度，為了減少對模具的熱沖擊，也可以采用附加冷澆道的形式。主流道是從澆筑口到分流之路之間的流道。在通常的設(shè)計過程中，經(jīng)常會將流道設(shè)計成圓錐形，且和模具的主分型面成垂直的位置關(guān)系。在熱的注塑材料注入到模具之后，會首先沿著主澆道流動，主流道結(jié)構(gòu)和尺寸設(shè)計是否合理，對澆筑過程有著非常直接的影響，如果設(shè)計尺寸過小，就會對填充速度造成影響，如果涉及尺寸過大，容易造成大量原料的浪費。在通常的情況下，應(yīng)該保證注塑壓差在合理的范圍之內(nèi)，流動過程中的溫度降也不應(yīng)該超過合理的范圍。

頂出機構(gòu)。其是將塑料從模具中脫出來的系統(tǒng)，又被稱為脫模機構(gòu)。在該系統(tǒng)設(shè)計的過程中，應(yīng)該把握以下的幾個原則;一、在頂出機構(gòu)運行過程中，應(yīng)該保證不會對塑料件產(chǎn)生拉傷、變形、破裂等外觀成型缺陷。二、保證塑件的外觀質(zhì)量良好，對于外觀要求比較高的塑件，其頂出位置應(yīng)該盡量設(shè)計在內(nèi)側(cè)，其頂出痕跡就會在塑件的內(nèi)側(cè)，不會對外觀造成太大的影響。三、在頂出機構(gòu)設(shè)計過程中，應(yīng)該保證塑件可以合理進行脫模，整個脫模過程應(yīng)該盡量保持流暢，脫模的行程盡量要小，如果脫模的行程太長，就有可能增加模具的磨損程度。四、模具脫模機構(gòu)應(yīng)該盡量簡答，保證其具有較好的加工工藝性，制造成本也應(yīng)該得到保證，整個機構(gòu)應(yīng)該動作靈活，機構(gòu)的剛度也應(yīng)該滿足要求。五、機構(gòu)在合模的過程中，應(yīng)該能夠保證脫模機構(gòu)可以準(zhǔn)確復(fù)位，避免和其它部件產(chǎn)生干涉作用。

注塑原料顆粒的大小和形狀一致性也會對這些材料的塑化加工效果和搭橋現(xiàn)象產(chǎn)生非常直接的影響。如果注塑原材料形狀一致性太差，或者其中存在太過細小的顆粒，就會直接對注塑液的流動性產(chǎn)生較大的影響，降低注塑也的流動性能，很容易造成搭橋現(xiàn)象的發(fā)生。此外，如果注塑顆粒表面的光滑程度過高，其塑化加工工藝性也會變差。因此，在實際選料過程中，應(yīng)該嚴把質(zhì)量關(guān)，保證原料顆粒尺寸的一致性，表面疏松多孔原料的性能最好，更加有利于加工。

翹曲變形。這時一種在注塑加工中經(jīng)常出現(xiàn)的現(xiàn)象，注塑成型結(jié)構(gòu)偏離了原來了理想設(shè)計尺寸。這主要是由于塑件收縮不均、冷卻不均、分析取向異性差異造成的。為了盡量減少該現(xiàn)象的發(fā)生，需要在原材料的選擇上下大工夫：在模具的設(shè)計過程中，可以在冷卻方式的選擇上下大工夫，并選擇合理的頂出方式，這樣可以有效避免缺陷的產(chǎn)生。此外，在注塑工藝的設(shè)計中，可以有效結(jié)合CAE軟件，有效對可能出現(xiàn)翹曲的部分和翹曲程度進行預(yù)測，更進一步對注塑工藝進行優(yōu)化，有效降低注塑件的變形量。

4 結(jié)語

由于汽車內(nèi)門板塑件機構(gòu)比較復(fù)雜，在實際注塑過程中非常容易出現(xiàn)翹曲變形的情況，應(yīng)該認真研究問題發(fā)生的原因，充分利用軟件設(shè)計對注塑工藝進行優(yōu)化，合理設(shè)計注塑機構(gòu)的結(jié)構(gòu)，保證注塑產(chǎn)品的質(zhì)量。

參考文獻：

[1]梁東，張元成.淺析高光無痕注塑工藝技術(shù)[J].塑料制造.2011（Z1）：17-18.

[2]趙國群，白向忠.綠色注塑工藝的領(lǐng)軍人[J].表面工程資訊.2008（02）：25-26.

[3]一種新型的注塑工藝[J].機電元件.2006（01）：39-40.