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汽車塑件領域注塑工藝的應用與實踐
時間：2019-11-20 09:49
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來源：互聯(lián)網(wǎng)
由于汽車 復雜零件的塑料件有與眾不同的特殊性，所以其注塑成型在設計上需要充分考慮到如下因素，材料的干燥處理、玻纖增強材料對螺桿的新要求、驅(qū)動形式及合模結構等。
首先， 當汽車保險杠、儀表板等常用的樹脂材料為改性PP和改性ABS等改性樹脂時，樹脂材料有不同的吸濕性，為滿足成型時的水份含量要求(一般要求≤0.2%)，樹脂原料在進入注塑機螺桿預塑計量之前，都要經(jīng)過熱風干燥或除濕干燥處理。
改性PP(PP EPDM)樹脂的吸濕性較小，一般采用熱風干燥機在80-100℃的條件下2-3h即可。改性ABS(PC ABS)的吸濕性較強，在成型干燥前，應用除濕干燥機進行除濕干燥處理。我們在設計汽車復雜塑料零件成型系統(tǒng)上充分考慮了除濕干燥系統(tǒng)功能運用。
第二， 目前國內(nèi)汽車用塑料件基本上為無玻璃纖維增強的塑料制品，與使用含有短切玻璃纖維增強的樹脂相比，成型無玻璃纖維增強塑料件所用注塑機的螺桿的材質(zhì)和結構有較大的不同。注塑機在設計時，要注意螺桿料筒的合金材質(zhì)和特殊的熱處理加工工藝，保證它的耐腐性和強度。
第三， 由于汽車零部件與常規(guī)產(chǎn)品不同，它的型腔面十分復雜，受力不等、應力分布不均，在設計中重點考慮它所需的加工能力。注塑機的加工能力體現(xiàn)在合模力和注塑能力(以最大理論注射容積來表示)兩方面。注塑機在成型制品時，合模力必須大于模具型腔壓力產(chǎn)生的開模力，否則模具分型面將會分開而成產(chǎn)生溢料。
確定注塑機合模力的公式如下：P合模≥P型腔×F/100。式中：P合模為注塑機的合模力(或稱鎖模力)KN
型腔為模腔平均壓力，MPa，與制品結構形狀、精度要求和每模型腔數(shù)等有關，取值范圍一般在25-40MPa之間;F為模具型腔，澆道和進料口的水平重疊投影面積CM3。
為保證可靠的鎖模、注塑成型時的工藝鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。注塑機的最大理論注射容積與注塑機合模力噸位相匹配，是注塑機在出廠前以聚苯乙烯(PS)為基準樹脂標稱出來的注射容量。
第四， 根據(jù)汽車復雜塑料零部件特性而對注塑機的驅(qū)動形式和合模機構的設計，國內(nèi)目前使用較多的為液壓機械式或者全液壓式的液壓曲肘，或者是中心部直壓合模機構的注塑機。泰瑞機械股份有限公司經(jīng)過多年努力，突破傳統(tǒng)約束，研發(fā)出二板合模直壓、復合鎖模形式機械結構。
這種結構的優(yōu)越性在于它的開模行程遠遠大于液壓曲肘合模結構，至少在2倍以上，滿足汽車大型塑件(如保險杠、儀表板等)生產(chǎn)需求。其次，鎖模采用4個復合油缸同步鎖住，用小流量實現(xiàn)大噸位的平穩(wěn)鎖模，鎖模力可以高于同噸位的液壓曲肘合模結構。對汽車大型復雜塑料零部件的成型復合面精度給予充分保證。
第五， 由于汽車零部件的型腔面十分復雜，注塑機在設計時要考慮其特殊性，配置一些特殊的功能程序：如多組抽芯功能、時序控制功能、注塑機配套換模裝置功能、配套取件機械手裝置功能等。這些特殊功能在生產(chǎn)汽車塑料零部件中優(yōu)勢十分明顯。例如，用這種機型注塑機在保險杠生產(chǎn)過程中，為了縮短生產(chǎn)周期，通過取件機械手自動取出模具開模頂出后的大型塑料制品件，多組抽芯使大型塑料制品平穩(wěn)整體頂出，不會產(chǎn)生頂白或開裂現(xiàn)象。目前我們在這注塑系統(tǒng)中使用的多為3軸取件機械手，個別使用6軸取件機械手。
車用塑料零部件優(yōu)勢,汽車復雜塑料零部件的優(yōu)勢：
1、塑料可以一次加工成型，加工時間短，精度有保證。
2、塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護作用?，F(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤，以增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕車外物體對車身的沖擊力。塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用，可以提高乘坐的舒適性。
3、塑料耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。
4、通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來制出所需性能的塑料，以適應車上不同部件的用途要求。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑調(diào)出不同顏色，省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍。
另一方面，汽車復雜零部件的注塑件特殊的外觀和尺寸要求提高了汽車注塑件的開發(fā)門檻和風險。Moldflow三維軟件幫助企業(yè)在產(chǎn)品設計階段分析塑件的成型可行性，通過對部品的變形及成型工藝的分析，評估并優(yōu)化產(chǎn)品設計，同時指導了下游廠商的模具及注塑優(yōu)化。
首先， 當汽車保險杠、儀表板等常用的樹脂材料為改性PP和改性ABS等改性樹脂時，樹脂材料有不同的吸濕性，為滿足成型時的水份含量要求(一般要求≤0.2%)，樹脂原料在進入注塑機螺桿預塑計量之前，都要經(jīng)過熱風干燥或除濕干燥處理。
改性PP(PP EPDM)樹脂的吸濕性較小，一般采用熱風干燥機在80-100℃的條件下2-3h即可。改性ABS(PC ABS)的吸濕性較強，在成型干燥前，應用除濕干燥機進行除濕干燥處理。我們在設計汽車復雜塑料零件成型系統(tǒng)上充分考慮了除濕干燥系統(tǒng)功能運用。
第二， 目前國內(nèi)汽車用塑料件基本上為無玻璃纖維增強的塑料制品，與使用含有短切玻璃纖維增強的樹脂相比，成型無玻璃纖維增強塑料件所用注塑機的螺桿的材質(zhì)和結構有較大的不同。注塑機在設計時，要注意螺桿料筒的合金材質(zhì)和特殊的熱處理加工工藝，保證它的耐腐性和強度。
第三， 由于汽車零部件與常規(guī)產(chǎn)品不同，它的型腔面十分復雜，受力不等、應力分布不均，在設計中重點考慮它所需的加工能力。注塑機的加工能力體現(xiàn)在合模力和注塑能力(以最大理論注射容積來表示)兩方面。注塑機在成型制品時，合模力必須大于模具型腔壓力產(chǎn)生的開模力，否則模具分型面將會分開而成產(chǎn)生溢料。
確定注塑機合模力的公式如下：P合模≥P型腔×F/100。式中：P合模為注塑機的合模力(或稱鎖模力)KN
型腔為模腔平均壓力，MPa，與制品結構形狀、精度要求和每模型腔數(shù)等有關，取值范圍一般在25-40MPa之間;F為模具型腔，澆道和進料口的水平重疊投影面積CM3。為保證可靠的鎖模、注塑成型時的工藝鎖模力必須小于注塑機的額定鎖模力。注塑機的最大理論注射容積與注塑機合模力噸位相匹配，是注塑機在出廠前以聚苯乙烯(PS)為基準樹脂標稱出來的注射容量。
第四， 根據(jù)汽車復雜塑料零部件特性而對注塑機的驅(qū)動形式和合模機構的設計，國內(nèi)目前使用較多的為液壓機械式或者全液壓式的液壓曲肘，或者是中心部直壓合模機構的注塑機。泰瑞機械股份有限公司經(jīng)過多年努力，突破傳統(tǒng)約束，研發(fā)出二板合模直壓、復合鎖模形式機械結構。
這種結構的優(yōu)越性在于它的開模行程遠遠大于液壓曲肘合模結構，至少在2倍以上，滿足汽車大型塑件(如保險杠、儀表板等)生產(chǎn)需求。其次，鎖模采用4個復合油缸同步鎖住，用小流量實現(xiàn)大噸位的平穩(wěn)鎖模，鎖模力可以高于同噸位的液壓曲肘合模結構。對汽車大型復雜塑料零部件的成型復合面精度給予充分保證。
第五， 由于汽車零部件的型腔面十分復雜，注塑機在設計時要考慮其特殊性，配置一些特殊的功能程序：如多組抽芯功能、時序控制功能、注塑機配套換模裝置功能、配套取件機械手裝置功能等。這些特殊功能在生產(chǎn)汽車塑料零部件中優(yōu)勢十分明顯。例如，用這種機型注塑機在保險杠生產(chǎn)過程中，為了縮短生產(chǎn)周期，通過取件機械手自動取出模具開模頂出后的大型塑料制品件，多組抽芯使大型塑料制品平穩(wěn)整體頂出，不會產(chǎn)生頂白或開裂現(xiàn)象。目前我們在這注塑系統(tǒng)中使用的多為3軸取件機械手，個別使用6軸取件機械手。
車用塑料零部件優(yōu)勢,汽車復雜塑料零部件的優(yōu)勢：
1、塑料可以一次加工成型，加工時間短，精度有保證。
2、塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對強烈撞擊有較大的緩沖作用，對車輛和乘員起到保護作用?，F(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤，以增強緩沖作用。前后保險杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕車外物體對車身的沖擊力。塑料還具有吸收和衰減振動和噪聲的作用，可以提高乘坐的舒適性。
3、塑料耐腐蝕性強，局部受損不會腐蝕。
4、通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來制出所需性能的塑料，以適應車上不同部件的用途要求。更方便的是塑料顏色可以通過添加劑調(diào)出不同顏色，省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍。
另一方面，汽車復雜零部件的注塑件特殊的外觀和尺寸要求提高了汽車注塑件的開發(fā)門檻和風險。Moldflow三維軟件幫助企業(yè)在產(chǎn)品設計階段分析塑件的成型可行性，通過對部品的變形及成型工藝的分析，評估并優(yōu)化產(chǎn)品設計，同時指導了下游廠商的模具及注塑優(yōu)化。
