許焰兵

摘 要：近些年來，隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的進(jìn)步發(fā)展以及人們生活物質(zhì)水平的不斷提高，汽車行業(yè)的發(fā)展也呈現(xiàn)出一片繁榮的態(tài)勢(shì)，隨之而來的就是人們對(duì)汽車工藝越來越高的要求。目前來說，汽車的輕量化發(fā)展逐漸步入正軌。汽車制造商們開始采用先進(jìn)的科技手段，應(yīng)用新材料、新工藝不斷迎合市場(chǎng)的需求。在該發(fā)展趨勢(shì)下，塑料制品開始大規(guī)模的代替鋼鐵制品。同時(shí)，工程塑料本身具有的易加工、易成型等特點(diǎn)被廣泛應(yīng)用于汽車部件的制造當(dāng)中，提高汽車性能的同時(shí)也節(jié)約了汽車制造成本。在工程塑料的實(shí)際應(yīng)用中一般會(huì)用到注塑成型工藝，首先就是對(duì)成型工藝進(jìn)行分析，然后確定較好的成型工藝參數(shù)，以較好的產(chǎn)品質(zhì)量充分發(fā)揮工程塑料的優(yōu)良特性，但是實(shí)際操作中不同的工藝參數(shù)對(duì)塑料制品的力學(xué)性能影響也有著較大的區(qū)別，本文分析了注塑成型工藝對(duì)汽車塑料部件力學(xué)性能的影響。

關(guān)鍵詞：注塑成型工藝；汽車塑料部件；力學(xué)性能

引言

注塑成型工藝通常是指在進(jìn)行零件生產(chǎn)時(shí)，利用零件模型將原料直接注射至模型當(dāng)中，經(jīng)過冷卻最終成型，此時(shí)生產(chǎn)出來的零件便和模型完全相同。該項(xiàng)工藝的應(yīng)用能夠?qū)σ恍┹^為復(fù)雜的產(chǎn)品實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化生產(chǎn)，極大的提高了汽車制造業(yè)的生產(chǎn)效率。但是由于其在澆注過程中因不同產(chǎn)品的力學(xué)性能的影響也會(huì)有損壞的情況。

一、應(yīng)用注塑成型工藝的必要性

（一）在實(shí)際的汽車制造中一般會(huì)用到注塑成型工藝的汽車部件主要有座椅裝飾、保險(xiǎn)杠、儀表盤以及門護(hù)板等。這一部分部件使用注塑成型工藝能夠最大程度上保證汽車的美觀性，彌補(bǔ)焊接工程的缺陷。

（二）工程塑料在使用過程中具有較高的可塑性，因此在針對(duì)一些特殊汽車部件的制造上更能達(dá)到用戶的需求，與鋼鐵材料的配合也能最大程度上提高汽車的堅(jiān)固性，延長(zhǎng)汽車部件的使用周期。

（三）再就是注塑成型工藝的使用使得汽車的輕量化發(fā)展又上升了一個(gè)層次，同時(shí)在維修上更具有便捷性，用戶在使用過程中也可以隨時(shí)根據(jù)自己的實(shí)際需求進(jìn)行更換，提高了用戶的滿意度。

二、注塑成型工藝分析

在探討注塑成型工藝對(duì)汽車塑料部件力學(xué)性能的影響中，為了能夠更精確地分析注塑件成型后的力學(xué)性能，本文在研究過程中特地選取了汽車座椅為探討對(duì)象，通過模擬不同的注塑工藝參數(shù)，針對(duì)不同工藝參數(shù)對(duì)汽車座椅塑料零件力學(xué)性能所產(chǎn)生的影響加以分析。

（一）網(wǎng)格劃分與幾何模型

首先就是選取一個(gè)尺寸為 463*157*40mm，平均壁厚為2.4mm的汽車座椅模型為研究對(duì)象，然后使用Moldflow 的數(shù)值模型將原本的三維網(wǎng)格轉(zhuǎn)化為四面體的網(wǎng)格來分析具體的應(yīng)力效果，并將計(jì)算結(jié)果繼承到Abaqus中。再用有限元軟件中的 Moldflow功能以及使用 3D 網(wǎng)格的自動(dòng)修復(fù)功能不斷對(duì)網(wǎng)格模型進(jìn)行優(yōu)化處理，最后經(jīng)過四面體中折疊面、倒置四面體、厚度、內(nèi)部長(zhǎng)度、極大面積等方面的修復(fù)后形成的網(wǎng)格總數(shù)等于405147，縱橫比為5.8。

（二）工藝參數(shù)與澆口位置

汽車座椅本身具有外觀上的制造標(biāo)準(zhǔn)，所以說一般汽車制造商在對(duì)汽車座椅使用注塑成型工藝時(shí)選擇的澆口位置在塑料的內(nèi)部、下部，同時(shí)在實(shí)際的澆注過程中為了保障熔體可以在同一時(shí)間流到部件的兩側(cè)，澆口的位置選擇在部件的中間，以最大程度地縮短澆注熔體流動(dòng)的距離。本次對(duì)汽車座椅的研究上是通過利用有限元軟件，采用PP材料，其轉(zhuǎn)換溫度為111 ℃，熔體密度為 0.72828g/cm3，泊松比為 0.392，然后分別使用以下四種不同的工藝方式進(jìn)行澆注：

1、工藝一：熔體的溫度等于240℃，模具表面的溫度為40℃，保壓時(shí)間為10秒，保壓壓力為 80%；

2、工藝二：熔體的溫度等于240℃，模具表面的溫度為20℃，保壓時(shí)間為10秒，保壓壓力為 80%；

3、工藝三：熔體的溫度等于240℃，模具表面的溫度為40℃，保壓時(shí)間為10秒，保壓壓力為60%；

4、工藝四：熔體的溫度等于220℃，模具表面的溫度為40℃，保壓時(shí)間為10秒，保壓壓力為80%。

在以上工藝的使用中能夠明顯看出不同的注塑工藝、參數(shù)對(duì)汽車座椅部件的力學(xué)性能的影響有著較大的差別。

（三）分析結(jié)果

對(duì)以上結(jié)果的觀察對(duì)比中可以得出，四種工藝在使用中雖然溫度變化都在標(biāo)準(zhǔn)的范圍以內(nèi)，但是在工藝一和工藝二的澆注過程中可以看出模具的溫度對(duì)其有較大影響，表現(xiàn)在模具溫度下降，填充的壓力不斷擴(kuò)大，這樣就會(huì)導(dǎo)致達(dá)到頂出溫度的時(shí)間縮短；在工藝一與工藝三的比較中可以看出保壓壓力對(duì)其有較大的影響，主要表現(xiàn)在降低保壓壓力就會(huì)增大翹曲的變形；在工藝一與工藝四的對(duì)比中可以看出熔體溫度、填充壓力對(duì)其影響較大，主要表現(xiàn)在會(huì)延長(zhǎng)達(dá)到頂出溫度的時(shí)間，導(dǎo)致出現(xiàn)變形的可能性大大增加。

三、注塑成型工藝對(duì)汽車塑料部件力學(xué)性能的影響分析

（一）熔體溫度對(duì)注塑件應(yīng)力的影響較大

在注塑工藝的實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)熔體溫度越高應(yīng)力越大，并不利于產(chǎn)品的成型過程，主要是因?yàn)檩^高的熔體溫度與模具本身的溫度具有一定的落差，使得塑料件表層和芯部冷卻不均，從而增大應(yīng)力。

（二）模具溫度對(duì)注塑件應(yīng)力的影響較大

在注塑工藝的實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)模具溫度越低應(yīng)力越大，并不利于產(chǎn)品的成型過程，主要是因?yàn)槟＞邷囟冗^低導(dǎo)致塑料件內(nèi)外收縮不均產(chǎn)生較大的內(nèi)應(yīng)力，從而增大應(yīng)力。

（三）保壓壓力對(duì)注塑件應(yīng)力的影響不大

在注塑工藝的實(shí)際操作過程中發(fā)現(xiàn)保壓壓力對(duì)注塑件應(yīng)力的影響不大，但是增大保壓壓力也能保證了塑料件的致密性，減小應(yīng)力確保產(chǎn)品的成型過程。

結(jié)語

綜上所述，現(xiàn)階段汽車行業(yè)在發(fā)展過程中的輕量化發(fā)展已經(jīng)逐漸成為一個(gè)新的發(fā)展趨勢(shì)，大量工程塑料的使用使得汽車制造商們對(duì)于塑料部件的使用性能也有了較高的重視，注塑成型工藝在針對(duì)一些復(fù)雜的汽車部件的制造上具有無可比擬的優(yōu)勢(shì)。但是在使用過程中需要重視注塑成型工藝對(duì)汽車塑料部件力學(xué)性能的影響，減少澆注變形的概率，不斷提高塑料部件的使用性能并減少制造成本，提高用戶滿意度的同時(shí)也促進(jìn)了汽車行業(yè)的進(jìn)一步發(fā)展。

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（作者單位：重慶海德世拉索系統(tǒng)（集團(tuán)）有限公司）