一种尼龙玻纤注塑预埋定位销在汽车SMC 模压件上的应用

孙兵

（安徽金诚复合材料有限公司，安徽 合肥 230001）

尼龙玻纤是在聚酰胺6（PA6）中加入玻璃纤维（GF）进行增强，从而得到的一种玻璃纤维增强尼龙塑料，可明显提高PA6 的拉伸性能、弯曲性能、耐磨性和耐热性。张士华等[1]研究发现，随着GF 含量增加，复合材料的摩擦系数逐渐减小，耐磨性逐步提高，当GF 含量达到30%后，复合材料具有较好的耐磨性。尼龙玻纤产品应用到汽车上，既具备金属强度功能特点，又能减轻汽车自身质量。下面介绍一种尼龙+30%玻纤注塑预埋定位销取代Q235A 钢件材质表面达克罗处理定位销在汽车SMC 模压件上的成功应用，不仅可以减轻汽车质量，还可以降低制作成本。为增加汽车塑料类材料的使用量，提供实现汽车轻量化经验指导。

1 尼龙玻纤预埋定位销结构

尼龙玻纤预埋定位销是预埋在SMC 汽车侧门内板中，主要起到SMC 侧门内板模压后定型、侧门内外板粘接以及侧门总成装配过程中定位作用，其外径要求Φ16（-0.15，0）。为了便于注塑成型，避免表面出现缩痕缺陷，将其结构设计成等壁厚空心结构，内部增设工艺孔，其结构如图1 所示。

图1 尼龙+30%玻纤预埋定位销结构图（单位：mm）

预埋定位销预埋到SMC 汽车侧门内板模压件位置如图2 所示。

图2 SMC 汽车侧门内板模压件

根据实际使用情况，汽车侧门总成在生产过程中，侧门内板预埋定位销需多次定位使用，且在侧门内板SMC 模压过程中，模腔内需加热加压，因此，尼龙玻纤预埋定位销还需具备一定的耐磨性和耐热性。为了提高尼龙玻纤预埋定位销的耐磨性和耐热性，在尼龙材料中增加30%玻璃纤维，以达到增强尼龙性能的效果。

2 高温试验

尼龙+30%玻纤预埋定位销使用功能性主要取决于外径尺寸，SMC 模压温度140～160 ℃，为了验证在高温条件下，尼龙+30%玻纤预埋定位销尺寸变化规律，按图1 采用尼龙+30%玻纤棒机械加工成试验样件，进行10 min 的180 ℃高温烘烤试验，样品在常温中放置0.5 h 后，外径尺寸测量结果如表1 所示。

表1 尼龙+30%玻纤预埋定位销高温试验前后外径测量统计表（单位：mm）

从表1 可以看出，尼龙+30%玻纤预埋定位销在高温试验后，其外径尺寸普遍膨胀了0.03～0.05 mm，从而可得尼龙+30%玻纤在自由状态下热膨胀率为0.2%～0.3%。

3 SMC 模压试验

为了进一步验证SMC 侧门内板实际模压后尼龙+30%玻纤预埋定位销外径变化规律，尼龙玻纤预埋定位销按外径Φ15.8 mm，其余尺寸不变，加工SMC 模压试验样件。尼龙玻纤预埋定位销样件在SMC 侧门内板模压后如图3 所示。

图3 尼龙玻纤预埋定位销预埋图示

SMC 侧门内板模压冷却至室温后，测量尼龙玻纤预埋定位销外径尺寸，结果如表2 所示。

从表2 可以看出，尼龙+30%玻纤预埋定位销在SMC 侧门内板模压，内部充满SMC 预浸料冷却后，在内部工艺孔填实状态下，外径尺寸膨胀了0.08～0.10 mm，实际模压热膨胀率0.5%～0.6%。预埋定位销内部工艺孔填满预浸料是在SMC 模压加热加压状态下进行的，而SMC 模压冷却后线收缩率为1.20‰[2]，远远小于自由状态下的热膨胀率0.2%～0.3%，由于尼龙玻纤预埋定位销受热膨胀冷却后收缩受阻，使得模压后实际外径膨胀量略大于高温试验膨胀量。

表2 尼龙+30%玻纤预埋定位销模压试验前后外径测量统计表（单位：mm）

4 工程应用

综合高低温试验和模压试验后，尼龙+30%玻纤预埋定位销外径的变化量通过注塑加工补偿，得到其外径尺寸为（15.8±0.05）mm 的预埋定位销。再通过小批量SMC 加热加压模压制作，生产50 套侧门内板，共计预埋100 件预埋定位销，外径膨胀后实际尺寸测量结果如表3 所示。

表3 尼龙+30%玻纤预埋定位销模压后外径测量尺寸及合格情况统计表

从表3 可以看出，尼龙+30%玻纤注塑预埋定位销经模压膨胀后，外径尺寸均符合公差要求，合格率100%。说明通过分析确定的尼龙玻纤预埋定位销外径补偿量是合适的，且经过SMC 加热加压模压冷却后，外径尺寸比较稳定。

5 总结

综上，通过对尼龙+30%玻纤预埋定位销进行高温试验，得到其外径变化规律，在自由状态下外径普遍膨胀了0.03～0.05 mm，热膨胀率为0.2%～0.3%。通过注塑模具尺寸补偿，获得注塑后外径尺寸（15.8±0.05）mm 的尼龙玻纤预埋定位销，再通过SMC 加热加压模压后，外径膨胀了0.08～0.10 mm，热膨胀率为0.5%～0.6%。从而达到外径公差要求，实现了尼龙+30%玻纤注塑预埋定位销在SMC 模压件上的成功应用，为尼龙玻纤在汽车零部件上的应用积累了宝贵经验。