馬正偉

摘 要：為了實(shí)現(xiàn)商用車頂流罩的輕量化，本文采用了PDCPD（聚雙環(huán)戊而烯）作為輕量化新材料，并采用RIM（反應(yīng)注射成型）作為導(dǎo)流罩的成型新工藝。為解決因RIM工藝技術(shù)的不成熟導(dǎo)致出現(xiàn)的樣件打不滿、飛邊等嚴(yán)重零件缺陷，本文通過(guò)調(diào)整模具進(jìn)膠點(diǎn)位、進(jìn)膠距離、溢料槽設(shè)計(jì)和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等手段來(lái)改善RIM工藝的注塑缺陷。結(jié)果表明，利用本文的技術(shù)方法，導(dǎo)流罩出件的廢品率由18%降到了4%以下，證實(shí)了改方法的有效性，為導(dǎo)流罩的成型穩(wěn)定性提供了保障。

關(guān)鍵詞：RIM PDCPD 模具 工藝改善

1 引言

節(jié)能、環(huán)保、輕量化已經(jīng)成為了未來(lái)汽車的主流發(fā)展趨勢(shì)。PDCPD（聚雙環(huán)戊二烯）作為一種新興材料，常用于汽車的減重應(yīng)用上。該材料相比于傳統(tǒng)的玻璃鋼材料，有著機(jī)械性能平衡性好、耐腐蝕性及環(huán)保性好、低溫特性好、涂飾性卓越等優(yōu)點(diǎn)。但這也對(duì)PDCPD所用的RIM工藝提出了更高的工藝技術(shù)要求。國(guó)外在PDCPD工藝上的技術(shù)較為成熟，已經(jīng)在各領(lǐng)域得到了大范圍的使用，但在國(guó)內(nèi)PDCPD材料在工程機(jī)械應(yīng)用比較多，在商用車領(lǐng)域應(yīng)用仍然比較少，尤其是大型覆蓋件上的應(yīng)用，因?yàn)橛龅降墓に噯?wèn)題較為棘手。對(duì)于RIM工藝常見(jiàn)的缺陷[1]（零件飛邊、混合不良、接縫與裂痕），前人提出了了相應(yīng)的改善措施[2]（改善分型面、改善密封結(jié)構(gòu)、改善排氣孔）。本文對(duì)PDCPD在商用車頂流罩制造過(guò)程中所出現(xiàn)的工藝缺陷進(jìn)行分析，結(jié)合前人研究成果，提出了針對(duì)性的改善措施和整改流程，有效地降低了頂流罩的廢品率，提升了PDCPD的材料利用率與零件成型的穩(wěn)定性。文章對(duì)商用車 PDCPD頂蓋設(shè)計(jì)及制造關(guān)鍵技術(shù)作簡(jiǎn)要論述，旨在為行業(yè)提供參考，指導(dǎo)PDCPD在車頂導(dǎo)流罩上的應(yīng)用。

2 PDCPD應(yīng)用優(yōu)勢(shì)及導(dǎo)流罩工藝缺陷分析

2.1 PDCPD應(yīng)用優(yōu)勢(shì)

為了實(shí)現(xiàn)商用車的輕量化，本文選擇頂導(dǎo)流罩作為首個(gè)試點(diǎn)零件，通過(guò)PDCPD頂導(dǎo)流罩結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、PDCDP模具開(kāi)發(fā)、樣件試裝及可靠性試驗(yàn)等，驗(yàn)證采用PDCPD材料RIM工藝的可行性，待工藝成型性穩(wěn)定后，則可逐步推廣PDCPD材料工藝到其他外飾件（如：側(cè)導(dǎo)流罩、側(cè)護(hù)裙、頂蓋等）上應(yīng)用。按照QCD原則，PDCPD相比于車頂導(dǎo)流罩現(xiàn)生產(chǎn)的所用的SMC玻璃鋼和手糊玻璃鋼的優(yōu)勢(shì)如表1所示。可以看出，PDCPD在物理性能、成本和工藝生產(chǎn)周期上都有相應(yīng)的亮點(diǎn)。但是在實(shí)際出件中，用PDCPD材料制作的車頂導(dǎo)流罩出現(xiàn)了缺料、飛邊和反應(yīng)不良等現(xiàn)象。

2.2 導(dǎo)流罩工藝缺陷分析

車頂導(dǎo)流罩主要由導(dǎo)流罩本體與骨架1與骨架2組成，如圖1所示。本文針對(duì)實(shí)際生產(chǎn)過(guò)程中PDCPD可能出現(xiàn)的成型不穩(wěn)定的風(fēng)險(xiǎn)，在11套制件（共33件）中選取了有工藝缺陷的零件進(jìn)行分析，如圖2所示，發(fā)現(xiàn)了有6個(gè)零件在不同程度上出現(xiàn)了BOSS柱缺膠、車頂導(dǎo)流罩骨架邊緣打不滿和部分邊緣出現(xiàn)飛邊、困氣等現(xiàn)象，廢品率達(dá)18%。在圖2（a）中，用RIM工藝成型車頂導(dǎo)流罩零件的飛邊由下往上，厚度逐漸增加，由0.5mm的厚度增加到2.5mm。我們抽取了問(wèn)題件研究，其中本體怕平均飛邊重量0.5kg，占本體凈重的10%，內(nèi)骨架1平均飛邊重量為0.5kg，占產(chǎn)品凈重50%，內(nèi)骨架2平均飛邊重量約0.3kg，占產(chǎn)品凈重43%?？梢钥闯?，飛邊問(wèn)題嚴(yán)重影響材料的有效利用率，而且飛邊問(wèn)題主要發(fā)生骨架。此外，通過(guò)調(diào)查發(fā)現(xiàn)，零件打不滿的現(xiàn)象都是出現(xiàn)在骨架零件上，文章通過(guò)骨架模具數(shù)模對(duì)所產(chǎn)生的工藝缺陷進(jìn)行了逆向推理。

通過(guò)數(shù)模結(jié)構(gòu)分析（圖3），可以看出，內(nèi)骨架1和內(nèi)骨架2出在一個(gè)型腔上，骨架1從澆口到零件的末端幾乎沒(méi)有拐角，而骨架2的形狀并沒(méi)有骨架1形狀平順，從進(jìn)膠位開(kāi)始，經(jīng)過(guò)了兩次拐角，材料才流到零件末端，能量損失大，PDCPD料在沒(méi)有充滿型腔的過(guò)程中就已經(jīng)開(kāi)始發(fā)生了固化，這是骨架2零件打不滿的要因。此外，通過(guò)測(cè)量數(shù)模零件壁厚的尺寸發(fā)現(xiàn)，整體壁厚為1.5mm，過(guò)窄的壁厚導(dǎo)致原料填充困難，增加的流動(dòng)阻力，這也是導(dǎo)致BOSS柱缺料、骨架填充不滿的要因之一。

為了解決零件飛邊問(wèn)題，研究對(duì)模具PL面情況、注射壓力參數(shù)、鎖模結(jié)構(gòu)、合模動(dòng)作分別進(jìn)行了篩查[3]，最后將工藝缺陷產(chǎn)生的原因定位到溢料槽的設(shè)計(jì)上。由圖2可以看出，溢料槽的密封膠條（零件周圍藍(lán)色線條）距離零件的邊緣有48mm，距離過(guò)遠(yuǎn)，這導(dǎo)致了飛邊的尺寸過(guò)大，降低了材料利用率。

3 工藝技術(shù)改進(jìn)與結(jié)果

3.1 工藝技術(shù)改進(jìn)

為了保證RIM工藝的成型穩(wěn)定性，本文對(duì)上述工藝缺陷進(jìn)行了相應(yīng)的改善。對(duì)于骨架2打不滿的現(xiàn)象，試驗(yàn)通過(guò)改變骨架2進(jìn)膠路線的長(zhǎng)度，將原來(lái)410mm的進(jìn)膠長(zhǎng)度改為與骨架1一致的進(jìn)膠長(zhǎng)度（225mm），即把進(jìn)膠位上提了185mm，并將零件1.5mm的壁厚改為3mm，用兩種方法共同達(dá)成減少進(jìn)膠的壓力損失的目標(biāo)，并將原來(lái)的進(jìn)膠位置進(jìn)行封堵與燒焊；對(duì)于骨架零件飛邊嚴(yán)重，利用率低的現(xiàn)象，研究將原來(lái)離產(chǎn)品48mm的溢料槽改為距離零件10mm，并把兩個(gè)零件分別應(yīng)用的兩個(gè)單獨(dú)閉環(huán)的密封膠條改為一個(gè)整體，即如圖4中所示的藍(lán)色線條改為紅色的線條，防止飛邊尺寸過(guò)大，也滿足零件對(duì)溢料槽的最小距離要求。針對(duì)BOSS柱缺膠問(wèn)題，本文通過(guò)增加加強(qiáng)筋與將原來(lái)BOSS柱的加強(qiáng)筋加寬加厚，以增加排氣量，避免困氣導(dǎo)致的BOSS柱缺膠。

3.2 改進(jìn)結(jié)果

經(jīng)過(guò)上述改善措施，試驗(yàn)對(duì)改善后的模具再次進(jìn)行打件驗(yàn)證，為了保證一致性，本次驗(yàn)證也打了11套制件（共33個(gè)零件），分別檢查車頂導(dǎo)流罩、骨架1和骨架2的工藝缺陷情況，與之前18%的廢品率相比，本次只在首件因機(jī)臺(tái)參數(shù)沒(méi)到位出現(xiàn)了1個(gè)廢品，廢品率下降到了3%，有了明顯的改善，其中之前出現(xiàn)的缺料、飛邊、BOSS柱缺膠現(xiàn)象都已不存在，其改善結(jié)果如表2所示。

4 總結(jié)

本文通過(guò)改變溢料槽、密封膠條的位置，優(yōu)化進(jìn)膠點(diǎn)位置、改變零件結(jié)構(gòu)等方法，改善了RIM工藝上出現(xiàn)的飛邊、打不滿、BOSS柱缺膠等工藝缺陷，讓PDCPD材料能穩(wěn)定在頂流罩系統(tǒng)上使用。相對(duì)于以前車頂導(dǎo)流罩所使用SMC材料，使用PDCPD材料優(yōu)化后的車頂導(dǎo)流罩重量為6.6kg，重量減輕了25.8%，同時(shí)相比與SMC材料制造的車頂導(dǎo)流罩的工裝的投資可以減少50%-70%[4]，為往后PDCPD在其他零件上的應(yīng)用和應(yīng)用中出現(xiàn)的工藝缺陷提供了解決的思路，有助于商用車零部件產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型和新車型的環(huán)保、輕量化的再升級(jí)。

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