注塑成型工艺对汽车塑料部件力学性能的影响探讨

注塑成型工艺对汽车塑料部件力学性能的影响探讨

莫晓锋

珠海格力电器股份有限公司    广东  珠海   519000

摘要：塑料注塑成型工艺是生产碳纤维增强塑料的主要整体成型工艺方法之一，其工艺参数对塑件的质量影响较大。对碳纤维增强塑料复合材料的平板类塑件而言，由于纤维的取向性及各方向收缩的不一致性，易引起产品的翘曲变形及力学性能的变化。基于此，以下对注塑成型工艺对汽车塑料部件力学性能的影响进行了探讨，以供参考。

关键词：注塑成型工艺；汽车塑料部件；力学性能的影响；探讨

引言

当今社会，汽车以轻便为导向发展，所以塑料在汽车制造中广泛应用模塑塑料的质量不仅影响到其服务能力，而且还影响到用户的心理感受，因此需要对塑料零件的生产采取新的方法。在这种情况下，必须在成型塑料之前系统地检查原材料、模具、质量、设备和生产方法，以改进塑料零件的机械特性。

1注塑成型工艺概述

注塑是一种非常重要的工程技术，涉及将相关塑料转化为相应的产品，同时保持其原始性能。塑料成型方法相对较多，注塑成型是代表性类型之一，也可以称为注塑成型，在实际的注塑成型过程中，有颗粒聚合物材料，经过特定设备加热和挤出，可以熔化成流体，然后通过特定的加工线获得所需的产品。在注塑过程中，相关设备的工艺参数将直接影响注塑件的性能，一旦参数不正确，可能会影响产品质量，在严重情况下甚至会将其转化为废物。为此，相关人员应深入研究影响注塑工艺的因素，同时澄清其理论基础，采取有效的控制对策，进一步保证产品性能和质量。

2应用注塑成型工艺的必要性

首先，整个汽车的座椅装饰、保险杠、仪表板和车门护板必须通过注射成型。因为汽车体积大，对它的要求也比较高，如果要在安全的基础上保证美学，只要使用焊接，车辆美学就会大大降低。此外，塑料具有较好的可塑性，可以提高其在钢贴合过程中的强度。其次，注射成型工艺有助于减轻汽车零件的重量并确保其美观。例如，在后续修复过程中，注射成型过程可能更方便，可以根据自己的需要替换注射成型过程。并且塑料具有较好的可塑性，在生产过程中可以更加方便。此外，汽车座椅是汽车组成的一个重要组成部分，使司机在驾驶时感觉更好，而塑料的毒性相对较低，在夏季高温下不会产生大量有毒物质。

3注塑成型工艺对汽车塑料部件力学性能的影响探讨

3.1减少熔接痕缺陷

（1）调整产品结构，调整塑件壁厚，优化熔接点或位置，或先密封孔部再加工。（2）采用可适当减少浇口数量的模具结构、采用热流道顺序阀控制进入胶料，增设溢料井于熔接痕处，优化融合角度。（3）在注塑过程中，在选材时要注意流动性的同时，减少脱模剂的使用，增加注塑压力，加快充填速度，提高模具温度，提高树脂温度。

3.2注塑成型分析

1)创建几何模型。使用CATIA软件建模时，相应地简化模型。塑料零件尺寸为164×156×40mm，由于壁厚不均，平均壁厚为2.5mm，首先由moilflow软件进行数据采集，同时确认应力结果，四边形网格形式为最后，优化网格的平均高度/宽度比率设置为5.7，使网格总数达到40150。

图1汽车座椅网格模型

2)设定浇口位置和制程设定。对于汽车座椅的外观和加工时间，应选择将浇口位置固定在塑料零件下的中心位置，以确保塑料熔体可以同时到达零件的边缘。本文中没有对塑料零件的冷却问题进行适当的分析，因此不会相应地对流道进行建模(假定在最佳条件下可以完全冷却模具)。试验中使用的材料是PP塑料，其参数见下文表1。

表1注塑材料参数

3.3多组分注塑成型工艺

多组分注塑技术专门使用两种不同的材料，并采用全新的工艺有效补充塑料制品的加工工艺。通过应用多组分注塑技术，您可以最大限度地发挥各种材料优势，确保传统注塑方法中组件遇到的问题得到有效解决，手感和外观良好，还可以控制产品设计，以提高产品生产效率，缩短产品生产周期，节约生产成本。在该工艺的具体应用中，有必要结合实际情况将其具体分为两种类型，顺序注塑工艺和叠加注塑工艺。其中叠置注塑工艺可用于不同的通道交叉、各种部件的公共注塑或一个部件叠置在另一个部件上，需要操作员更多地关注部件之间的关系。

3.4注塑成型工艺参数优化

采用Mold flow进行注塑过程仿真分析，该软件能够模拟塑件填充、保压、冷却、翘曲等成型过程，是注塑工艺参数优化的有效工具。由于轴套工作时内表面与轴相互接触，要求内表面保持光滑，因此浇口需要设计在产品外围，不能设置在产品内侧。同时为了节省原料，降低模具压力损失，决定采用热流道系统。经过Mold flow软件模拟仿真分析，确定采用4点浇口的热流道，模具采用一模一腔，浇口均布在零件圆周上，浇口形状为锥形，流道直径为5mm，末端浇口直径为1.5mm。速度/压力转换时所需的最大注塑压力为38.8MPa。可以看出，该浇口方案能够较好地满足产品的充填要求。轴套产品因为要与轴相互配合，因此对尺寸精度要求较高。而注塑成型工艺过程中，成型参数对产品相变过程中的收缩变形影响较大，进而影响到产品的尺寸。为了有效控制轴套产品的尺寸精度，应用田口试验方法，针对注塑工艺参数对制件变形的影响，设计正交试验进行量化分析和优化。

3.5新型气辅注塑成型技术

对于气体辅助注塑技术，它是在注塑表面内，使用高压气体形成中心部分，在特定应用中，可以利用挤出效果，减少塑料产品的内部应力，有效控制产品数量。这项技术在传统塑料成型工艺的改革中发挥了非常重要的作用，其操作工艺具体如下：首先，必须分析模具的尺寸，然后精确测量熔融塑料的量，注射到模具腔中后，必须注入压缩空气。在此过程中，气体由于其自身的物理性质而逐渐向空腔内部扩散，从而最大限度地填充空腔中的塑料铸件。当温度下降时，模具逐渐冷却，此时需要打开模具顶部进行移除。

3.6注塑生产验证

实际注塑生产在海天MA860注塑机上进行，注塑前将PTFE在110℃下干燥4~6h。采用优化设计制造的模具和成型工艺参数组合进行注塑。该零件的注塑成型周期为25s，生产效率较高。通过实验测试和实际使用验证，该汽车轴套零件整体性能良好，可以替代金属零件使用，助力汽车轻量化。

3.7减少虎皮纹情况

要减少汽车模具零件在蒙皮上的情况，必须合理控制材料的良好韧性，聚苯乙烯二甲苯二醇、应用增韧尼龙等可以有效地出现虎皮纹现象印刷现象；此外，如果能够合理控制汽车注塑件的壁厚或者是单浇口填充缩短，可以有效降低熔融充填模具的强度，稳定熔融流动，从而减少虎皮纹现象；另外，还可以减少注塑口的宽度和厚度。通过扩大厚度增加浇口直径，达到减少虎皮纹现象的效果，有助于提高汽车制造的整体质量，避免了模具设计中的虎皮纹现象。

结束语

在整个汽车生产过程中需要应用大量塑料零件，提高塑料零件的机械性能在提高汽车质量方面起着非常重要的作用。塑料零件质量的最重要因素之一是注射成型工艺的质量，只有不断改进技术手段才能提高注射成型效果。

参考文献

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