汽车门内饰板的成型性能分析

于海阳+杨宝奎

摘要：随着国家经济的不断发展，汽车销量的不断增加使得市场竞争日益激烈，汽车轻量化的趋势使得汽车塑料制品的应用变得更加广泛，可以说汽车的塑料化是衡量汽车行业水平的重要标志。在注塑零件中，薄壳类注塑制件是较为常工见的类型之一，主要缺陷是翘曲变形，严重的情况下会使产品尺寸产生偏差，影响产品装配质量。因此需要采用改进的浇注系统和优化的工艺参数，降低汽车门饰板的翘曲变形程度。

关键词：注塑成型；车门内饰板；翘曲

汽车内外饰件是汽车零部件中的极为重要的组成部分之一，在整体框架中不仅起到承担减震的功能，同时还承担着隔热、吸音和隔音的能够加强用户体验的功能。随着汽车市场的逐渐发展，对于汽车内部的零部件要求也有所提高，要求内饰需要能够满足手感、舒适性以及可视性等要求，在激烈的市场竞争中，内外饰的性能和质量直接影响到汽车的整体性能好坏和汽车的市场竞争力。

一、汽车门内饰板有限元模型的建立

（一）分析前处理

有限元这一理论的基本思想是将连续的物质进行结构离散化，通过有限的个体单元来表达这一结构。因此，在有限元分析时需要进行网格划分的工作，网格划分的好坏和适宜与否直接影响着分析计算的精准度。汽车门内饰板属于结构较为复杂的薄壁型零件，整体结构中存在加强筋、导向结构以及BOSS柱等结构，在进行抽取中面的过程中具有一定难度，因此在进行网格划分的时候需要采取能够应对复杂结构分析的表面网格划分对汽车门内饰板进行分析。

（二）浇注系统的建立

简单来说浇注系统就是塑料溶体由注射喷嘴进入模具型腔的路径通道，作用就是通过精准导向引流熔融状态的塑料进行模具型腔内部。浇注系统一般分为三个部分：主流道、流道、浇口，因此浇注系统在设计阶段需要对主流道、分流道的截面形式以及尺寸大小、浇口位置和浇口形式、交口截面尺寸这四部分进行合理的规划和选择。浇注系统的设计质量直接影响着制件的质量和制件的批量化生产，就这一点而言，汽车门的内饰板作为重要的汽车内饰制件，需要进行大批量的生产，因此需要重视浇注系统的设计环节，需要满足汽车制造时的细节要求。

（三）冷却系统的建立

在进行制件的浇筑和调整工作时候，需要经由冷却系统进行冷却成型处理。冷却系统是由冷却介质和一系列管道组成的封闭的循环系统，主要作用的就是进行模具和注塑件的冷却定型以保证产品的质量和注塑制品的性能稳定。冷却系统的设计会影响制件的表面光洁度、残余应力、结晶度以及热弯曲等注塑产品的相关品质因素，对于顶出温度以及循环时间等工艺参数也有着较大的影响。如果冷却系统的设计缺乏合理性，就会直接导致制件的冷却不均匀，引起制件的翘曲等情况影响制件的品质，在后期组装的过程中会造成汽车整体的性能不稳定质量不过关。合理的冷却系统的设计需要减小型芯和型腔之间的温差，使二者尽量保持一致，对于大型或是复杂的制件需要通过周密计算加大冷却管道的数量。

对于汽车门内饰板而言，一旦制件出现严重的翘曲变形，就会影响汽车的组装。门内饰板需要满足消费者对于外观美观性的要求，因此需要保证在外观面尽量减少缩痕的概率、体积收缩率等缺陷的可能性。在实际进行浇口工作时需要远离薄壁区，在厚壁区进行浇口设计，这样做能够有利于保证压力，减少缺陷的产生概率。

二、汽车门内饰板的质量优化

汽车门内饰板作为注塑制件，很容易产生翘曲变形。简单来说，翘曲变形就是当注塑件的形状偏离的模具型腔的形状，是塑料制件中最常见的质量缺陷之一。汽车门内饰板对于翘曲变形的要求很高，因为在车体进行组装的过程中，汽车门内饰板需要与钣金和立柱饰板等材料结构进行配合，因此车门内饰板的翘曲变形是越小越好的，为此需要进行模流分析以降低汽车门内饰板的翘曲缺陷。

（一）模流分析验证分析

在进行产品的实际生产、产品开发和科学研究中经常需要进行实验来保证其质量，如果将其进行全面试验，受制于各方面因素的限制，而且实验结果也不太理想。鉴于此，只有通过特殊的试验设计才能在最大限度降低试验次数的情况下达到预期的试验目标。模流分析验证作为一种高效的优化试验设计方法能够满足多因素、多变量的研究，是能够满足进行汽车门内饰板质量研究的试验设计形式。模流分析验证借助数据模拟软件，通过计算机技术就可以完成注塑成型的模拟仿真，并对模具注塑整个过程进行模拟，从而得到一组数据，在此基础上对汽车门内饰板方案的可行性进行评估，以更好的确保汽车门内饰板的整体质量。

（二）借助模流来分析翘曲变型

在进行汽车门内饰板翘曲变形试验时，可以借助模流来对其翘曲变型的变形量进行分析，通常情况下，影响汽车门内饰板翘曲程度的变量主要由塑料、模具结构、塑件结构、注射工艺等四个方面决定。然后进行数据填充，将需要考察的因素分别借助模流来进行系统性的分析和验证。注意在模流分析验证的过程中需要固定开模时间以及注射机的型号，只有这样才可以获得有效的试验数据。得到试验数据之后需要对试验结果进行细致分析，通过均值响应表以及主效应图分析四项参数对于翘曲影响程度的重要性。

（三）采用模流分析的方法验证

试验结束之后发现，在进行汽车门内饰板成型过程中，塑件内部将会产生较大的内应力，其是导致塑件翘曲变形的主要因素。在进行注射成型定型之前，如果未对其成品内部应力进行有效的调整，将会导致其注射压力过高，进入模内过程中虽然经历了浇口、流道、成品之间的阻力，并且在成品逐渐冷却过程中会使其压力逐渐降低，但是由于成品内部远端及进料口的压力存在一定的差异，从而在内应力渐渐释放之后就会出现翘曲变形的现象，因此在汽车门内饰板成型过程中要对其给予高度的重视。

三、小结

汽车的内外饰大部分都是塑料制件，因此塑料之间的成型性能直接影響着制件的质量。在进行汽车门内饰板的成型性能的研究时，首先通过网格划分方法修补简化其模型，进而研究浇注系统以及冷却系统，并对浇注系统的改进和优化提出了一定见解，最后为了减小汽车门内饰板的注塑成型的翘曲缺陷，通过模流分析进行了车门内饰制件的优化。

参考文献：

[1]郝旭飞，袁智军，王辉等.汽车门内饰板的成型性能研究[J].塑料科技，2017，45（3）：66-71.

[2]林建兵.汽车内饰件注塑成型数值模拟及缺陷分析[J].制造业自动化，2015（13）：106-108.

[3]柏秋阳，王辉，郝旭飞等.汽车内饰塑料卡扣配合结构设计研究[J].塑料工业，2015，43（9）：50-53，56.

（作者单位：华晨汽车工程研究院）