试析汽车门内板注塑工艺的优化与模具设计

韦鹏　韦顿　韦响　黄灵河

摘 要：随着我国经济的高速发展，人们的消费能力不断提高，私有汽车的保有量越来越多，对汽车生产工艺要求也越来越高。注塑工艺是汽车内部塑料制品的制作工艺之一，在汽车内板注塑工艺的实际应用过程中，往往问题较多，实际注塑效果不是很好。为此，我将要在本文中对汽车门板内板注塑工艺的优化和模具设计进行探讨，希望对促进我国汽车制造业的发展，可以起到有利的作用。

关键词：汽车门板;注塑工艺的优化;模具设计

1 前言

当前，汽车注塑制品和相关制造工艺发展非常迅速，但在实际注塑的过程中，经常会发生翘曲变形的现象，不仅影响美观，还影响到了实际使用效果。为了有效解决这个问题，需要对模具注塑工艺进行进一步的研究，掌握注塑件变形的根本原因，然后采用仿真建模的方法，借助专业建模软件，来建立内板的模型，并根据相关理论和技术进行一定的设计优化，有效提高模具开发的进度[1]。同時，还应该根据汽车注塑制品工艺的特点，和注塑工艺实际使用过程中产生的各种问题，充分做好对注塑工艺的优化，也可以在很大程度上提高产品的生产质量。

2 汽车门板的注塑工艺优化措施

在实际注塑生产过程中，由于生产环节比较多，各种工艺参数也比较多，一旦其中任何一个环节没有做好，对会对产品质量造成非常直接的影响。其中注塑结构设计、注塑材料的选择和模式是否设计合理，起着最为关键的作用。如果这几个环节没有做好，很容易造成产品出现比较严重的变形。为了有效加强设计的合理性，可以采用正交设计法，对设计结果进行有效的优化，对各种设计缺陷及时进行改正。在这个过程中，需要首先建立正交表，然后根据进行相关的关联试验结果，得到最佳的因素组合，并在该基础上，做好对注塑工艺的优化，不断提高设计的合理性。

灰色关联理论。各种因素对产品质量的影响程度往往会存在较大的差别。因此，在采用正交优化法进行设计的过程中，其设计结果也是有好有坏。在优化过程中遇到多目标问题时，灰色关联理论的优势得到进一步的显现。该方法在实际应用中，会对已知的信息和未知不确定信息进行分析，利用灰色关联法来确定各种因素之间的关联程度，如果关联系数越大，表明相关程度也就越明显。灰色关联理论在实际应用过程中，应该包括以下的几个步骤：一、确定序列初值像。二、计算与相应分量差的绝对值。三、分别取绝对序列的最大值和最小值。四、对灰色关联系数和灰色关联度进行计算。通过采用正交设计方法和灰色关联理论，可以帮助汽车内板获得更好的工艺组合，有效提高内部的工艺质量[2]。

3 注塑模具的设计

在通常的情况下，会将注塑模分为成型零件、滑块、浇筑系统、顶出机构等。注塑模具的塑料加热过程是在高温筒中进行的，在模具合成后，然后将熔体注入到型腔中，根据注塑材料的不同和塑件结构设计的特点，选择合适工艺参数。注塑模具的工作适应能力较强，塑料产品的生产效率高，经常采用的是模块化加工方式。注塑模的成型部分通常由公模、母模、镶件等组成，这些部件共同决定了塑件的尺寸和结构。在实际注塑过程中，通常公模决定产品的内表面，母模决定塑件的外表面，在设计中通常采用的是一模一腔的设计方法[3]。

对注塑机的选择。在实际注塑件注塑的过程中，注塑机扮演着非常重要的角色，其通过将原料注入到模具中，然后加工成各种塑件。注塑机通常由注射、合模、液压和电气系统等部分组成。合模机构可以分为四种类型，它们分别是：一、机械式合模机构，其经常采用机械传动的方式来提供合模力，可以非常方便对压力和速度进行调整，在早期的合模机中非常常见。二、液压式、其使用液压缸来提供合模力，对压力的调整非常方便，合模力较大，在大型的注塑机中应用最多。三、机械液压式。其将机械式合模机构和液压式合模机构的优点有效合并了起来，通过液压缸来产生初始的动力，然后经过机械传统机构，来达到稳定的状态，不仅操作方便，合模力也比较大，可以实现比较复杂的合模动作。四、电动合模机构。其采用伺服电机来提供动力，其运行速度和压力响应较快，设备运行噪音较低，生产自动化程度高，经常用于精密注塑件的注塑工艺中[4]。

浇筑系统的设计。浇筑系统可以分为普通流道和热流动两种，它们的选择对产品质量有着非常直接的影响，和产品充填度和保压过程有着非常密切的关系。在进行浇筑系统设计的过程中，应该有效考虑塑件结构和尺寸等因素，很累选择流道类型和布局方式，其主要的设计内容包括：一、浇口的设计。浇口的流道往往与型腔的接口直接相连，通常有半圆形、圆形、梯形和矩形这几种截面形式。在塑件成型后，需要和浇口进行分离，如果浇口尺寸设计太大，就会在塑件表面形成比较的残余结构。因此，应该在浇道的设计过程中，应该考虑注塑材料的流动特性，如果结构较为复杂，注塑料的流动性较差，则应该多选择多点进料的方式，浇口的速度也不能过快，否则容易模具材料造成影响。二、对流道形式的选择。在实际注塑过程中，多采用热流道的形式，可以有效提高浇注的速度，能够保证浇注的温度，为了减少对模具的热冲击，也可以采用附加冷浇道的形式。主流道是从浇筑口到分流之路之间的流道。在通常的设计过程中，经常会将流道设计成圆锥形，且和模具的主分型面成垂直的位置关系。在热的注塑材料注入到模具之后，会首先沿着主浇道流动，主流道结构和尺寸设计是否合理，对浇筑过程有着非常直接的影响，如果设计尺寸过小，就会对填充速度造成影响，如果涉及尺寸过大，容易造成大量原料的浪费。在通常的情况下，应该保证注塑压差在合理的范围之内，流动过程中的温度降也不应该超过合理的范围。

顶出机构。其是将塑料从模具中脱出来的系统，又被称为脱模机构。在该系统设计的过程中，应该把握以下的几个原则;一、在顶出机构运行过程中，应该保证不会对塑料件产生拉伤、变形、破裂等外观成型缺陷。二、保证塑件的外观质量良好，对于外观要求比较高的塑件，其顶出位置应该尽量设计在内侧，其顶出痕迹就会在塑件的内侧，不会对外观造成太大的影响。三、在顶出机构设计过程中，应该保证塑件可以合理进行脱模，整个脱模过程应该尽量保持流畅，脱模的行程尽量要小，如果脱模的行程太长，就有可能增加模具的磨损程度。四、模具脱模机构应该尽量简答，保证其具有较好的加工工艺性，制造成本也应该得到保证，整个机构应该动作灵活，机构的刚度也应该满足要求。五、机构在合模的过程中，应该能够保证脱模机构可以准确复位，避免和其它部件产生干涉作用。

注塑原料颗粒的大小和形状一致性也会对这些材料的塑化加工效果和搭桥现象产生非常直接的影响。如果注塑原材料形状一致性太差，或者其中存在太过细小的颗粒，就会直接对注塑液的流动性产生较大的影响，降低注塑也的流动性能，很容易造成搭桥现象的发生。此外，如果注塑颗粒表面的光滑程度过高，其塑化加工工艺性也会变差。因此，在实际选料过程中，应该严把质量关，保证原料颗粒尺寸的一致性，表面疏松多孔原料的性能最好，更加有利于加工。

翘曲变形。这时一种在注塑加工中经常出现的现象，注塑成型结构偏离了原来了理想设计尺寸。这主要是由于塑件收缩不均、冷却不均、分析取向异性差异造成的。为了尽量减少该现象的发生，需要在原材料的选择上下大工夫：在模具的设计过程中，可以在冷却方式的选择上下大工夫，并选择合理的顶出方式，这样可以有效避免缺陷的产生。此外，在注塑工艺的设计中，可以有效结合CAE软件，有效对可能出现翘曲的部分和翘曲程度进行预测，更进一步对注塑工艺进行优化，有效降低注塑件的变形量。

4 结语

由于汽车内门板塑件机构比较复杂，在实际注塑过程中非常容易出现翘曲变形的情况，应该认真研究问题发生的原因，充分利用软件设计对注塑工艺进行优化，合理设计注塑机构的结构，保证注塑产品的质量。

参考文献：

[1]梁东，张元成.浅析高光无痕注塑工艺技术[J].塑料制造.2011（Z1）：17-18.

[2]赵国群，白向忠.绿色注塑工艺的领军人[J].表面工程资讯.2008（02）：25-26.

[3]一种新型的注塑工艺[J].机电元件.2006（01）：39-40.