汽車保險杠注塑模具導(dǎo)入管理

龔 鵬

(廣州汽車集團(tuán)乘用車有限公司，廣州 510000)

0 前言

隨著汽車的更新?lián)Q代頻率越來越高，汽車用塑料內(nèi)外飾占比也越來越高[1]。汽車保險杠是汽車最重要的外觀件之一，其品質(zhì)管控極為嚴(yán)格，同時對于模具的要求也相對較高。汽車保險杠按照其分型位置的不同，可以分為內(nèi)分型設(shè)計和外分型設(shè)計，通常歐美系汽車品牌采用內(nèi)分型設(shè)計，日系汽車品牌采用外分型設(shè)計，內(nèi)分型設(shè)計注重產(chǎn)品品質(zhì)，外分型設(shè)計注重生產(chǎn)效率，雙方各有利弊。國產(chǎn)自主品牌(如上汽、廣汽、比亞迪、長城等)一般效仿歐美系汽車品牌，大部分采用內(nèi)分型設(shè)計。內(nèi)分型設(shè)計是汽車行業(yè)進(jìn)一步發(fā)展的產(chǎn)物，相對于外分型設(shè)計，其模具結(jié)構(gòu)更加復(fù)雜。當(dāng)前，隨著人們生活水平的不斷提高，人們對于汽車的外觀品質(zhì)也越來越重視，為保證產(chǎn)品外觀品質(zhì)，內(nèi)分型設(shè)計也得到越來越多的人的認(rèn)可。

1 汽車保險杠注塑模具導(dǎo)入管理

汽車保險杠注塑模具導(dǎo)入共分為工藝分析、模具設(shè)計制造、模具調(diào)試、模具驗收四大步驟。

1.1 工藝分析

1.1.1 可視外觀面檢證

工藝分析的第一步是可視外觀面(簡稱A面)檢證，即根據(jù)A面數(shù)據(jù)檢證模具大小、質(zhì)量、鎖模力大小等是否在現(xiàn)有工藝設(shè)備的范圍內(nèi)，是否存在無法實現(xiàn)的倒扣等。從產(chǎn)品造型開始，模具導(dǎo)入工程師就應(yīng)當(dāng)介入，并開始工藝分析工作，如保險杠注塑模具(內(nèi)分型)質(zhì)量一般要求在50 t以下，鎖模力在3 500 t以內(nèi)(具體應(yīng)根據(jù)生產(chǎn)部門實際約束確定)。

1.1.2 數(shù)據(jù)評審

工藝分析的第二步為數(shù)據(jù)評審，即數(shù)據(jù)凍結(jié)前，模具導(dǎo)入工程師需要針對產(chǎn)品可能出現(xiàn)的品質(zhì)不良、脫模不順、上漆不良、定位不足或過定位等進(jìn)行風(fēng)險識別，同時對過往產(chǎn)品問題點進(jìn)行同步檢證，降低過往問題再發(fā)的可能性，并最終鎖定產(chǎn)品數(shù)據(jù)。

1.2 模具設(shè)計制造

在模具設(shè)計階段，根據(jù)模具設(shè)計進(jìn)度節(jié)點，需進(jìn)行三輪評審會簽，分別是定料評審、結(jié)構(gòu)評審和精加工評審。

定料評審即模具供應(yīng)商根據(jù)鎖定產(chǎn)品數(shù)據(jù)進(jìn)行圖面檢證及模具鋼料尺寸核算，并在雙方同意的情況下為鋼料采購工作提供依據(jù)，同時確定鋼料的品牌和型號。模具鋼料的尺寸一般要求模具長度L(單邊)在300～350 mm，高度H(單邊)在200～300 mm，厚度B(單邊)在200～250 mm，見圖1。

圖1 模具鋼料強(qiáng)度參考尺寸

結(jié)構(gòu)評審是針對模具脫模結(jié)構(gòu)是否存在倒扣、動作順序是否存在干涉、頂出機(jī)構(gòu)是否合理、冷卻系統(tǒng)是否按照標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計等進(jìn)行分析檢證，并進(jìn)行第一版計算機(jī)輔助工程(CAE)模流分析(無水路分析)，該版模流分析主要關(guān)注注射時間、最大系統(tǒng)壓力、流動前沿溫度、鎖模力等。對于常見的汽車前后保險杠結(jié)構(gòu)而言，一般注射時間在7 s左右，最大系統(tǒng)壓力不得超過70 MPa，流動前沿溫度在190～245 ℃(前提是保險杠材料為聚丙烯(PP))。結(jié)構(gòu)評審過程中需要對模具冷卻水路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行約束，模具水路設(shè)計一般要求水路直徑D為15 mm，水路間距P為40～60 mm，水路距產(chǎn)品截面的距離A為25 mm，水井間距E為40～60 mm，水井距產(chǎn)品截面的距離C為25 mm，見圖2。

圖2 水路設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)參考

精加工評審是針對模具定位、設(shè)備匹配、人機(jī)工程、安全、維修保養(yǎng)等方面進(jìn)行的評審，需要對結(jié)構(gòu)評審所發(fā)現(xiàn)的問題進(jìn)行徹底封閉。精加工評審需要涉及到模具的各個部件，包括熱流道系統(tǒng)、頂出系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、排氣系統(tǒng)、抽芯系統(tǒng)、定位及導(dǎo)向系統(tǒng)等。精加工評審還需要進(jìn)行第二版CAE模流分析(帶水路分析)，除了第一版CAE分析所關(guān)注的參數(shù)外，還需額外關(guān)注進(jìn)出水溫度、模具型腔表面溫度、合流痕、氣痕、變形等涉及到冷卻的參數(shù)。對于這些參數(shù)的判斷，以前后保險杠為例，原則上要求模具進(jìn)出水溫度差不得高于3 K，型腔表面溫度在35～55 ℃，除特殊孔位外，不得在A面出現(xiàn)合流痕等。

1.3 模具制造管理

模具制造過程中，模具供應(yīng)商應(yīng)每周按照模具制造管理計劃定期反饋模具加工進(jìn)度，并拍攝照片保存。同時，模具供應(yīng)商應(yīng)保留加工及裝配過程中的各項質(zhì)量管理文件及記錄，方便模具導(dǎo)入工程師審核確認(rèn)。模具制造過程中除了日常模具監(jiān)造外，模具導(dǎo)入工程師應(yīng)對模具加工精度、刀路進(jìn)行確認(rèn)：一般而言，模具型腔面的精度要達(dá)到±0.05 mm以上，模具分型線段差加工要求精度在0.2 mm以上。模具精加工完成后，在模具裝配過程中要重點關(guān)注裝配是否方便，吊裝是否安全(一般要求吊裝角度<5°)，維修保養(yǎng)是否便利等。

1.4 模具調(diào)試

模具調(diào)試是在模具制作完成后進(jìn)行的工藝調(diào)試、工藝驗證、試生產(chǎn)與整改，直到產(chǎn)品滿足量產(chǎn)要求所進(jìn)行的一系列活動[2]。模具調(diào)試一般有兩個階段，即T階段和L階段。T階段為模具制作廠家為達(dá)到模具出荷基準(zhǔn)所進(jìn)行的一系列調(diào)試，即廠家調(diào)試；L階段為模具出荷后為達(dá)到移管基準(zhǔn)進(jìn)行的一系列調(diào)試，即現(xiàn)地調(diào)試。T階段調(diào)試一般再細(xì)分為T1、T2、T3三個階段，主要為了配合新車試制(PT)階段，T階段調(diào)試周期一般為4.5個月。L階段調(diào)試一般再細(xì)分為L1、L2、L3三個階段，L階段調(diào)試周期一般為3個月。

模具調(diào)試前要進(jìn)行模具檢查、上機(jī)前準(zhǔn)備等工作，首次模具調(diào)試時一般要先進(jìn)行半自動成型，再現(xiàn)樹脂在模具內(nèi)部的流動情況，對設(shè)定的調(diào)試參數(shù)進(jìn)行修正。之后進(jìn)行全自動成型狀態(tài)，可以根據(jù)制品的外觀及周期對成型參數(shù)的溫度、時間、壓力進(jìn)行調(diào)整優(yōu)化。

模具調(diào)試的主要目的為：

(1)發(fā)現(xiàn)產(chǎn)品問題點并確認(rèn)問題點關(guān)閉情況。

(2)調(diào)試工藝參數(shù)至最佳狀態(tài)并記錄，包括澆口時序、計量、注射壓力、溫度等。

(3)模具品質(zhì)確認(rèn)，包括模具溫度、紅丹碰和情況、升溫時間、加工精度等。

(4)產(chǎn)品品質(zhì)確認(rèn)，包括分型線位置及段差、產(chǎn)品精度、孔位精度、產(chǎn)品外觀品質(zhì)、產(chǎn)品質(zhì)量、產(chǎn)品輪廓等。

(5)收縮率測定，包括一次收縮和二次收縮。

(6)工程更改確認(rèn)。

模具調(diào)試時要特別注意記錄調(diào)試所用材料牌號、批次，并保存部分材料用以后期驗證。

2 模具驗收

模具經(jīng)過T階段調(diào)試和L階段調(diào)試之后，在能夠達(dá)成驗收狀態(tài)的情況下，可以申請模具驗收流程。模具驗收狀態(tài)包含動態(tài)機(jī)能和靜態(tài)機(jī)能兩種，靜態(tài)機(jī)能主要包括模具外觀、水路、電路、油路、模具標(biāo)識、定位等方面，動態(tài)機(jī)能主要包括模具動作、澆口動作、注塑取件等[3]。模具驗收條件見表1。

表1 模具驗收條件表

達(dá)成模具驗收的條件后，模具廠家應(yīng)按要求準(zhǔn)備相關(guān)備件清單及驗收資料，包括《模具圖紙清單》、《模具設(shè)計方案報告》、《CAE分析檢證報告》、《模具3D數(shù)據(jù)》、《構(gòu)成零件表》、《模具設(shè)計評審表》等。

3 結(jié)語

隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們生活水平的不斷提高，人們對汽車品質(zhì)的要求也越來越高。模具導(dǎo)入工作將直接影響新車型品質(zhì)及達(dá)成量產(chǎn)時間，在汽車制作工藝中極為重要。通過對汽車保險杠(內(nèi)分型)模具導(dǎo)入管理的介紹，能夠為汽車生產(chǎn)單位在新車型保險杠類注塑模具的導(dǎo)入工作中提供參考。