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汽車塑料保險(xiǎn)杠的薄壁化如何實(shí)現(xiàn)？
汽車保險(xiǎn)杠是汽車上比較大的飾件之一，它具有安全性、功能性和裝飾性三大主要功能。
汽車保險(xiǎn)杠的輕量化主要有三種途徑：材料輕量化、結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)以及制造工藝創(chuàng)新。材料輕量化一般指的是在一定條件下用密度比較低的材料替代原來(lái)的材料，比如以塑代鋼；保險(xiǎn)杠輕量化的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)主要有薄壁化技術(shù)；制造新工藝有微發(fā)泡材料以及氣輔成型等新技術(shù)。
塑料保險(xiǎn)杠材料選材
塑料因?yàn)橛匈|(zhì)量輕、使用性能良好、制造簡(jiǎn)單、耐腐蝕、耐沖擊、設(shè)計(jì)自由度比較大等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車工業(yè)上，而且在汽車材料中所占比例越來(lái)越大。一輛汽車上塑料用量的多少已經(jīng)成為衡量一個(gè)國(guó)家汽車工業(yè)發(fā)展水平的一個(gè)標(biāo)準(zhǔn)之一 。目前發(fā)達(dá)國(guó)家生產(chǎn)一輛汽車所用塑料已經(jīng)達(dá)到200kg，大約占整車質(zhì)量的 20%左右。
塑料在我國(guó)汽車工業(yè)中應(yīng)用比較晚，在經(jīng)濟(jì)型轎車中塑料用量?jī)H有 50~60kg，中高級(jí)轎車有 60~80kg，部分汽車能夠達(dá)到 100kg，我國(guó)在生產(chǎn)制造中型載貨汽車時(shí)，每輛汽車約用 50kg 的塑料。每一輛汽車的塑料用量?jī)H占汽車重量的 5%~10%。
保險(xiǎn)杠的材料通常有以下要求：良好的抗沖擊能力、良好的耐候性。良好的油漆附著能力、良好的流動(dòng)性、良好的加工性能、價(jià)格低廉 。
據(jù)此，PP 類材料無(wú)疑是性價(jià)比最優(yōu)的選擇。PP 材料是一種性能比較優(yōu)良的通用塑料，但 PP 本身的低溫性能和抗沖擊能力比較差，不耐磨，易老化并且尺寸穩(wěn)定性也比較差，因此通常用改性 PP 做汽車保險(xiǎn)杠生產(chǎn)材料。目前聚丙烯汽車保險(xiǎn)杠專用料通常以 PP 為主材料，并加入一定比例的橡膠或彈性體、無(wú)機(jī)填料、色母粒、助劑等材料經(jīng)過(guò)混煉加工而成。?
保險(xiǎn)杠薄壁化帶來(lái)的問(wèn)題及解決措施
保險(xiǎn)杠薄壁化容易引起翹曲變形，翹曲變形是內(nèi)應(yīng)力釋放的結(jié)果。薄壁化保險(xiǎn)杠在注射成型的各個(gè)階段中都會(huì)由于多種原因產(chǎn)生內(nèi)應(yīng)力。
一般主要包括取向應(yīng)力、熱應(yīng)力以及脫模應(yīng)力。取向應(yīng)力是熔體中的纖維、大分子鏈或鏈段沿著一定的方向取向，松弛不足而引起的內(nèi)引力。取向度與產(chǎn)品的厚度、熔體溫度、模具溫度、注射壓力、保壓時(shí)間有關(guān)。厚度越大，取向度越低；熔體溫度越高，取向度越低；模具溫度越高，取向度越低；注射壓力越高，取向度越高；保壓時(shí)間越長(zhǎng)，取向度越大。
熱應(yīng)力是是由于熔體的溫度較高而模具溫度較低而形成較大的溫差，在靠近模具腔體區(qū)域熔體的冷卻速度較快而產(chǎn)生分布不均勻的機(jī)械內(nèi)應(yīng)力。
脫模應(yīng)力主要由于模具的強(qiáng)度和剛度不足，在注射壓力和頂出力的作用下產(chǎn)生彈性變形以及頂出桿分布排列不合理時(shí)使產(chǎn)品頂出時(shí)受力不均勻而產(chǎn)生的。
保險(xiǎn)杠薄壁化還會(huì)有脫模困難的問(wèn)題，由于壁厚表較小且有較小的收縮量，使得產(chǎn)品緊緊的粘附在模具上；由于注射速度比較高，而使得保壓時(shí)間控制比較困難；比較薄的壁厚和加強(qiáng)筋在脫模時(shí)也容易損壞。模具正常打開(kāi)需要注射機(jī)能夠提供足夠的開(kāi)模力，開(kāi)模力應(yīng)該能夠克服開(kāi)模時(shí)的阻力。
開(kāi)模過(guò)程中需要克服的阻力有以下幾種：
首先是需要克服直接開(kāi)模力，開(kāi)模時(shí)塑料在平行于開(kāi)模方向會(huì)有一定的粘附力產(chǎn)生，這是由于模具冷卻時(shí)，塑料件冷卻不足，型腔的彈性膨脹沒(méi)有完全恢復(fù)。這種粘附力的大小和塑料的性質(zhì)、模具的表面質(zhì)量、脫模斜度等有關(guān)。
此外還需要克服間接開(kāi)模阻力，即克服開(kāi)模時(shí)機(jī)動(dòng)側(cè)抽芯過(guò)程的抽拔阻力。
還要克服模具動(dòng)模板和活動(dòng)模板等機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的摩擦阻力。
最后還需要克服型腔的參與壓力，開(kāi)模時(shí)型腔的壓力可能不等于大氣壓力，型腔內(nèi)壓力與外界壓力不相等。
為了解決以上兩大問(wèn)題，需要適當(dāng)改進(jìn)模具的設(shè)計(jì)。選擇合適的模具材料，提高模具的熱強(qiáng)性以及耐磨性。合理的模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和制造，適當(dāng)增加推板以及中墊板的厚度，提高模具剛度，減小模具的彈性變形。
提高抽芯機(jī)構(gòu)、運(yùn)動(dòng)系統(tǒng)的制造和配合精度，降低型腔、芯和凸模組件的表面粗糙度，減小脫模力。由于制品薄壁化以后要求更高的設(shè)計(jì)和配合精度，通常設(shè)置連鎖裝置來(lái)防止模芯和模腔發(fā)生相對(duì)位移。
合理設(shè)計(jì)澆注系統(tǒng)，流道設(shè)計(jì)應(yīng)該使塑料件在注射過(guò)程中從較厚區(qū)域向較薄區(qū)域過(guò)度。還需要有足夠多的排氣口。在注射工藝方面應(yīng)該盡量減小塑料件的內(nèi)應(yīng)力，提高注射速度，降低冷卻速度。因此需要提高熔體溫度和模具溫度，以便取向的松弛。還需要選擇合理的注射壓力、保壓時(shí)間和冷卻速度。
