汽車門內(nèi)板注塑工藝優(yōu)化和模具設(shè)計(jì)

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1、汽車門內(nèi)板注塑工藝優(yōu)化和模具設(shè)計(jì) 摘要：隨著國家經(jīng)濟(jì)和科技的飛速發(fā)展，我國在汽車制造工程上已經(jīng)取得了長(zhǎng)足進(jìn)步，并且汽車門內(nèi)板制作技術(shù)仍然在持續(xù)的發(fā)展之中。只有門內(nèi)板的質(zhì)量得到保證，消費(fèi)者的汽車才能安全、高效地運(yùn)行。在汽車門內(nèi)板制作過程中，注塑工藝技術(shù)及其模具設(shè)計(jì)是考驗(yàn)門內(nèi)板整體質(zhì)量的重要部分，對(duì)于汽車的安全性能有著重要影響。因此，做好汽車門內(nèi)板注塑工藝技術(shù)及模具設(shè)計(jì)對(duì)于汽車門內(nèi)板質(zhì)量控制至關(guān)重要?；诖?，本文從汽車門內(nèi)板制作工藝著手，首先闡述了汽車門內(nèi)板注塑工藝及其特點(diǎn)，隨后簡(jiǎn)要分析了優(yōu)化汽車門內(nèi)板注塑工藝的有效策略，最后筆者探析了汽車門內(nèi)板注塑模具設(shè)計(jì)。以此來供相關(guān)人士交流參考。

2、 關(guān)鍵詞：汽車；門內(nèi)板；注塑工藝；模具設(shè)計(jì) 0引言 縱觀近些年來我國汽車制造工程的發(fā)展，在汽車門內(nèi)板制作工藝技術(shù)上已經(jīng)初步成熟，基本能夠滿足當(dāng)前階段各類汽車制造工程的汽車質(zhì)量要求。我國的汽車行業(yè)近些年來也依托著經(jīng)濟(jì)和科技逐漸繁榮起來，加上國民用車需求不斷上升，帶動(dòng)著汽車塑料制品的生產(chǎn)量大大增加。日益上升的汽車塑料制品應(yīng)用需求也為汽車門內(nèi)板的注塑工藝給出了發(fā)展契機(jī)。當(dāng)前階段我國汽車行業(yè)對(duì)于汽車門內(nèi)板的注塑工藝還有待優(yōu)化。從長(zhǎng)遠(yuǎn)來看，我國的汽車門內(nèi)板質(zhì)量要想登上一個(gè)新的臺(tái)階，在注塑工藝技術(shù)及模具設(shè)計(jì)上必須大下工夫，不斷提高汽車門內(nèi)板的質(zhì)量，從而保證汽車質(zhì)量及其安全

3、性能的提高。 1汽車門內(nèi)板注塑工藝及其特點(diǎn) 汽車門內(nèi)板是保證汽車外部安全性能的重要部件，對(duì)于汽車的安全運(yùn)行有著至關(guān)重要的作用。汽車門內(nèi)板采用塑料進(jìn)行加工，比重輕、工藝性能好，而且可設(shè)計(jì)性較強(qiáng)，擁有較高的耐腐蝕抗力。注塑工藝是汽車零部件加工制造過程中比較常用的成型工藝，注塑成型是在一定的溫度條件下，通過將塑料粒子放入上料機(jī)進(jìn)行螺旋攪拌，塑料粒子與機(jī)器的螺桿接觸在受力和機(jī)械剪切力的作用下被塑化，完全熔融，從而得到成型品[1]。當(dāng)前階段，我國汽車門內(nèi)板注塑工藝和加工制造程序已經(jīng)相對(duì)比較完善，但還有優(yōu)化的空間。 2優(yōu)化汽車門內(nèi)板注塑工藝的有效策略 2.1

4、通過正交試驗(yàn)法優(yōu)化注塑工藝 汽車門內(nèi)板的模具設(shè)計(jì)和加工制造過程中，產(chǎn)品材料、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具方案確定之后，要想更大程度地提高汽車門內(nèi)板產(chǎn)品的質(zhì)量和安全系數(shù)，對(duì)于汽車門內(nèi)板注塑工藝必須進(jìn)行優(yōu)化。正交試驗(yàn)法能夠處理汽車門內(nèi)板塑料制件產(chǎn)生翹曲變形和收縮質(zhì)量缺陷等問題，能夠更加精確把握塑料制件的尺寸和精度。通過正交試驗(yàn)法來優(yōu)化汽車門內(nèi)板注塑工藝，應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)過程中的經(jīng)驗(yàn)，將模具溫度、熔體溫度、冷卻時(shí)間、保壓時(shí)間以及保壓壓力五個(gè)因素作為正交試驗(yàn)的分析參數(shù)，可以利用Moldflow軟件對(duì)塑料制件的填充、保壓、冷卻以及翹曲過程進(jìn)行詳細(xì)分析，通過正交表的因素組合來進(jìn)行科學(xué)模擬，從而對(duì)汽車門內(nèi)板五

5、個(gè)工藝參數(shù)對(duì)其質(zhì)量影響進(jìn)行極差分析、方差分析。在多次正交試驗(yàn)之后，匯總、分析數(shù)據(jù)結(jié)果，可以得到汽車門內(nèi)板質(zhì)量影響因素中模具溫度和保壓時(shí)間對(duì)于產(chǎn)品的翹曲變形問題作用最為顯著，熔體溫度和保壓壓力對(duì)于產(chǎn)品的體積收縮率影響最為顯著。 2.2通過多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)分析法優(yōu)化注塑工藝 通過正交試驗(yàn)法優(yōu)化汽車門內(nèi)板的注塑工藝，分析正交試驗(yàn)結(jié)果，對(duì)于塑料制件不同方向的優(yōu)化目標(biāo)，實(shí)驗(yàn)結(jié)果受到多種因素水平的影響。正交試驗(yàn)法優(yōu)化分析確定的塑料制件的工藝組合，汽車門內(nèi)板最小翹曲值下體積收縮率較大，最優(yōu)體積收縮率下汽車門內(nèi)板產(chǎn)品翹曲變形嚴(yán)重，二者難以兼顧。因此，通過多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)分析法來優(yōu)化汽車門內(nèi)

6、板注塑工藝，能夠良好處理塑料制件多目標(biāo)優(yōu)化問題。多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)分析法能夠?qū)崿F(xiàn)多目標(biāo)問題歸一化，從而提高汽車門內(nèi)板注塑工藝的整體提高。利用灰色系統(tǒng)的多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)分析法來進(jìn)行工藝優(yōu)化試驗(yàn)，需要對(duì)于汽車門內(nèi)板工藝參數(shù)參考序列進(jìn)行灰色關(guān)聯(lián)度計(jì)算[2]。設(shè)定系統(tǒng)特征行為x0，其相關(guān)的因素水平數(shù)量為m，序列中因素?cái)?shù)量為n，可以對(duì)汽車門內(nèi)板產(chǎn)品進(jìn)行翹曲量和體積收縮率對(duì)應(yīng)各序列的初值像xi′進(jìn)行計(jì)算，然后利用灰色關(guān)聯(lián)度理論計(jì)算灰色關(guān)聯(lián)度y（x0，xi），最后對(duì)多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)度進(jìn)行極差和方差分析，可以計(jì)算不同因素下灰色關(guān)聯(lián)度均值。將多目標(biāo)灰色關(guān)聯(lián)分析法和正交試驗(yàn)法相結(jié)合，能夠更好地對(duì)汽車門內(nèi)板注塑

7、工藝進(jìn)行優(yōu)化。 2.3通過二階響應(yīng)面設(shè)計(jì)法優(yōu)化注塑工藝 通過二階響應(yīng)面設(shè)計(jì)法來優(yōu)化汽車門內(nèi)板的注塑工藝，首先要建立相應(yīng)的二階響應(yīng)面模型，及對(duì)于優(yōu)化目標(biāo)塑料制件翹曲變形量和頂出時(shí)體積收縮率建立二階響應(yīng)面模型，然后針對(duì)模型進(jìn)行方差分析和顯著性檢驗(yàn)。通過等值線圖疊加最優(yōu)解可以得到汽車門內(nèi)板翹曲變形量和頂出時(shí)體積收縮率的最佳參數(shù)組合，從而優(yōu)化汽車門內(nèi)板注塑工藝[3]。 3汽車門內(nèi)板注塑模具設(shè)計(jì)探析 3.1科學(xué)設(shè)計(jì)注塑模 汽車門內(nèi)板注塑模具設(shè)計(jì)過程中，影響模具設(shè)計(jì)的因素有很多，其中主要影響因素是塑件結(jié)構(gòu)和注塑機(jī)類型。對(duì)于注塑模進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析，其主

8、要可以分為成型零件、滑塊、澆注系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)、抽芯結(jié)構(gòu)和頂出系統(tǒng)等。汽車門內(nèi)板注塑模具的塑料粒子的加熱和塑化過程需要利用高溫桶來進(jìn)行，模具和合成之后需要在型腔內(nèi)注入塑料粒子加工后得到的熔體材料，然后結(jié)合生產(chǎn)加工過程中應(yīng)用到的具體材料來合理選擇工藝條件。注塑模的成型部分包括公模、母模以及鑲件，這因素相互影響，共同決定汽車門內(nèi)板塑料制件的塑件尺寸和結(jié)構(gòu)特征。一般情況下，汽車門內(nèi)板塑料制件的產(chǎn)品內(nèi)表面由公模來決定，而產(chǎn)品外表面由母模來決定，因此，在科學(xué)設(shè)計(jì)注塑模的過程中，應(yīng)當(dāng)采取一模一腔的布置方式。汽車門內(nèi)板注塑模具適應(yīng)性較強(qiáng)，產(chǎn)生效率高。 3.2合理選擇注塑機(jī) 汽車門內(nèi)板注

9、塑工藝的加工用到的最重要的設(shè)備是注塑機(jī)，因此，在優(yōu)化汽車門內(nèi)板注塑工藝及其模具設(shè)計(jì)過程中，合理選擇注塑機(jī)至關(guān)重要。注塑機(jī)是將加工原料注入模具來加工成各種需要的塑料制件。注塑機(jī)的主要結(jié)構(gòu)包括注射、合模、液壓以及電氣系統(tǒng)等部分。根據(jù)合模結(jié)構(gòu)的特征大致可以分為四種主要類型：①機(jī)械式。機(jī)械式是相對(duì)比較早期的合模結(jié)構(gòu)形式，通過機(jī)械傳動(dòng)來提供合模力。②液壓式。液壓式比較常應(yīng)用在大中型的注塑機(jī)中，其通過氣壓油缸來提供合模力，調(diào)節(jié)壓力和移模速度相對(duì)比較方便。③機(jī)械液壓式。機(jī)械液壓式是結(jié)合機(jī)械式和液壓式合模結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢(shì)而產(chǎn)生的，其運(yùn)行原理是通過液壓缸來提供初始動(dòng)力，然后機(jī)械傳動(dòng)調(diào)節(jié)到穩(wěn)定狀態(tài)。④電動(dòng)式。電動(dòng)式是科

10、技發(fā)展過程中的新興產(chǎn)物，與前三類合模結(jié)構(gòu)形式相比精度更高，機(jī)械噪音和投入成本大大降低，相對(duì)來說技術(shù)水平上升到了更高的層次，對(duì)于精密注塑件更加的生產(chǎn)加工更加適用，其是通過交流電來伺服電動(dòng)機(jī)來提供動(dòng)力。 3.3設(shè)計(jì)門內(nèi)板模具澆注系統(tǒng) 汽車門內(nèi)板的注塑工藝技術(shù)的提高及其模具設(shè)計(jì)過程中，澆注系統(tǒng)的設(shè)計(jì)對(duì)于加工工藝的影響也是十分重要的[4]。門內(nèi)板模具澆注系統(tǒng)有主流道和熱流道，流道的形式對(duì)于門內(nèi)板塑料制件的質(zhì)量影響深遠(yuǎn)。除此之外，汽車門內(nèi)板模具的澆注過程中，充填過程、保壓過程與塑料制件的質(zhì)量也有密切關(guān)系。因此，在設(shè)計(jì)門內(nèi)板模具澆注系統(tǒng)的過程中，對(duì)于汽車門內(nèi)板的塑料制件尺寸和結(jié)構(gòu)必

11、須進(jìn)行科學(xué)合理的考量，結(jié)合汽車門內(nèi)板產(chǎn)品的不同生產(chǎn)加工需求來確定澆注系統(tǒng)的適宜流道類型和布局方式。在澆筑系統(tǒng)實(shí)際方案設(shè)計(jì)時(shí)，主要所需考量因素包括以下幾個(gè)方面：①澆口。澆口作為澆注系統(tǒng)流道與型腔的連接結(jié)構(gòu)，半圓形、圓形、矩形以及梯形等不同種類的截面選擇應(yīng)當(dāng)根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)加工需求而定。由于汽車門內(nèi)板塑料制件模具加工成型后需要與澆口進(jìn)行分離，澆注系統(tǒng)的澆口尺寸和截面形狀對(duì)于塑料制件表面質(zhì)量具有重要影響。②流道。汽車門內(nèi)板模具澆筑系統(tǒng)的流道形式一般采用熱流道，熱流道能夠提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。根據(jù)實(shí)際塑料制件加工生產(chǎn)過程中的需求，熱流道附近還可以選擇附加冷流道。 3.4設(shè)計(jì)門內(nèi)板模具抽芯結(jié)構(gòu)

12、和頂出系統(tǒng) 汽車門內(nèi)板的注塑工藝優(yōu)化及其模具設(shè)計(jì)過程中，要想得到質(zhì)量上乘的塑料制件產(chǎn)品，必須設(shè)計(jì)合理的模具抽芯結(jié)構(gòu)和頂出系統(tǒng)。抽芯結(jié)構(gòu)決定塑料制件整體的開模方向。頂出系統(tǒng)主要由頂出單元、復(fù)位單元以及導(dǎo)向單元結(jié)構(gòu)組成。設(shè)計(jì)門內(nèi)板模具頂出系統(tǒng)時(shí)，頂出單元要保證塑料制件的外觀質(zhì)量，防止產(chǎn)品出現(xiàn)變形或者拉傷問題，頂出復(fù)位單元要提高模具之間的配合精度，保證頂出系統(tǒng)在工作過程中能夠準(zhǔn)確復(fù)位。除此之外，頂出系統(tǒng)的設(shè)計(jì)需要考量產(chǎn)品在模具中成型時(shí)產(chǎn)生的各種狀況，滿足產(chǎn)品生產(chǎn)加工過程中的質(zhì)量要求。 4結(jié)束語 綜上所述，在汽車制造工程中，汽車門內(nèi)板的注塑工藝技術(shù)的提高及其模具設(shè)計(jì)

13、是汽車門內(nèi)板質(zhì)量控制的重中之重。門內(nèi)板注塑工藝及其模具設(shè)計(jì)質(zhì)量的好壞對(duì)于汽車的運(yùn)行安全與否影響深遠(yuǎn)。為了做好汽車門內(nèi)板質(zhì)量控制，一方面，對(duì)于汽車門內(nèi)板的注塑工藝要積極通過各種先進(jìn)技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化，另一方面，在汽車門內(nèi)板注塑模具設(shè)計(jì)上應(yīng)當(dāng)確?？茖W(xué)性、合理性，以提高汽車門內(nèi)板產(chǎn)品的生產(chǎn)質(zhì)量。除此之外，汽車門內(nèi)板生產(chǎn)制造相關(guān)技術(shù)人員要加強(qiáng)產(chǎn)品制作工藝的提升，為汽車的安全性能提供強(qiáng)有力的保障。 參考文獻(xiàn)： [1]劉曉晶，陳曉桐，張曉華，等.鋁合金車門內(nèi)板成形工藝數(shù)值模擬及模具設(shè)計(jì)[J].哈爾濱理工大學(xué)學(xué)報(bào)，2018，23（04）：122-125. [2]洪慎章.汽車車門把手臂注塑工藝及模具設(shè)計(jì)[J].橡塑技術(shù)與裝備，2019，45（08）：44-46. [3]王海玲，陳世濤，崔禮春.汽車車門內(nèi)板沖壓工藝方案及修邊整形模設(shè)計(jì)[J].鍛壓技術(shù)，2019，44（01）：98-103，123. [4]伍家梅.基于CAE技術(shù)的汽車內(nèi)飾板成型工藝分析與模具設(shè)計(jì)[J].塑料工業(yè)，2018，46（07）：77-80.