一種前保險杠面罩注塑加工工藝的制作方法

文檔序號：12333595閱讀：515來源：國知局

本發(fā)明屬于汽車零部件注塑工藝技術領域，特別涉及一種前保險杠面罩注塑加工工藝。

背景技術：

隨著塑料工業(yè)和汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，出于經濟性、安全性、環(huán)保性的考慮，汽車用塑料的品種和應用范圍不斷擴大。由于塑料的優(yōu)越性能，在汽車設計中大量采用塑料，不僅可以實現汽車結構輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等設計性能的要求，還有利于成本，節(jié)約能源。塑料在汽車上的應用主要分為三類：外飾件、內飾件、功能結構件。外飾件：以塑代鋼，可減輕汽車重量，達到節(jié)能的目的；內飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應用特征，用可吸收沖擊能量和震動能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，可以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數；功能結構件：多采用高強度工程塑料，制造燃油箱、發(fā)動機和底盤上的一些零件，以減輕重量，降低成本，簡化工藝。

保險杠系統(tǒng)是汽車車身的重要部件，它不僅使車身美觀、大方，而且當汽車與其他車發(fā)生碰撞時能保護車身、翼子板、散熱器、發(fā)動機罩、燈具等部件和乘客的人身安全。當輕微碰撞時，保險杠系統(tǒng)能吸收沖擊能量，自動恢復原狀；當嚴重碰撞時，沖擊力經保險杠系統(tǒng)被合理分散到整個車身，以避免局部區(qū)域變形過大，并保護乘客人身安全。塑料保險杠具有適度的強度、剛性和裝飾性。從安全上看，在汽車發(fā)生碰撞事故時能起到一定的緩沖作用，保護前后車體。從外觀上看，可以很自然地與車體結合在一起，渾然一體，具有很好的裝飾性。因此，塑料保險杠已成為裝飾汽車外部形體的重要部件。

轎車塑料保險杠的注射成型通常是將熔融的塑料注射到模具型腔中，冷卻后形成所需制件，達到頂出溫度后，模具開啟，取出制件。由于轎車塑料保險杠尺寸大，形狀復雜，采用常規(guī)注射成型技術生產時，在厚薄不均的區(qū)域會產生嚴重的縮痕現象，較大的平面也會出現翹曲和變形等缺陷。

技術實現要素：

針對上述問題，本發(fā)明提供一種前保險杠面罩注塑加工工藝，采用不同的工藝參數，并使用多澆口注射，注塑得到的保險杠外表質量光滑、毛刺少、無缺陷。

本發(fā)明解決上述技術問題所采用的技術方案是：一種前保險杠面罩注塑加工工藝，其特征在于，包括以下步驟：

(1)原料的準備，將聚丙烯、三元乙丙橡膠和滑石粉按比例混合均勻后，置于烘箱內干燥2-4小時，烘箱溫度為80-90℃，完成干燥后原料的含水率低于0.03％；

使用熱風干燥機對原材料進行干燥，通常要求注塑用的PP+EPDM的粒子含水率低于0.03％。造成含水率無法滿足這個指標的可能性，在于干燥溫度或干燥時間無法滿足要求。除去設備故障因素外，可能造成的原因在于：干燥設備的容量無法滿足生產的要求，隨著生產的延續(xù)，干燥時間越來約少，干燥溫度越來越低。這樣容易造成的產品缺陷主要為產品表面容易出現氣泡、銀紋、縮癟等缺陷。干燥不足還會引起，產品的機械性能下降。

(2)塑化和計量，將步驟(1)中準備好的原料加入螺桿擠出機，擠出機料筒的溫度為200～250℃，料筒內的原料重量為前保險杠面罩的1.5-3倍，設定螺桿的旋轉速度為50-60r/min，設置擠出背壓為1-2MPa；完成計量后，螺桿松退，速度為10-20r/min；

塑化是在一定的溫度下，通過注塑機的螺桿轉動，在一定的背壓作用下，塑料粒子熔融受剪切，形成熔體的過程。在該過程中螺桿向后旋轉，將熔體“推”向螺桿前端，此時注塑機對熔體的數量進行計量。由此可見，這個過程可以決定材料的塑化程度和注塑量。

熔體必須達到一定的塑化程度，才能保證制品的質量，以下參數對熔體的塑化程度起到較大的作用：

料桶溫度：熔體在一定的溫度下，才能塑化完全。如果溫度過低，才能的流動性能會下降，造成產品的縮癟或缺料，同時材料成分不均勻，影響零件的機械和油漆性能。通常的料桶有效位置溫度設定在200℃至250℃之間。而溫度過高或材料在料桶內的停留時間過長，會造成高溫使材料分解，分解的材料引起材料中夾雜大量的氣體和機械性能的下降。對于料桶大小的選用決定了材料在料桶內的停留時間，零件的重量應在料桶容量30％－70％之間。但是由于外飾零件的注塑的通常為薄壁產品，相對的重量較輕，而目前外飾廠的注塑機之間規(guī)格差異較大，如果零件重量低于料桶容量的30％，應該在保證塑化完全的情況下，降低料桶后段的溫度。

螺桿轉速：

螺桿轉速過快，可能降低粒子受剪切作用的時間，原料的塑化程度下降，同時夾帶氣體，從而降低材料的流動性增加氣體的含量。而螺桿轉速過慢，將影響注塑周期。通常螺桿的轉速應該與冷卻時間相配合。

背壓

使用背壓，可以提高對塑料粒子的剪切力，提高塑料的塑化程度。同時，背壓可以防止在澆口封閉之前零件澆口附近的材料應力釋放產生的縮癟。但是背壓過高，同樣可能延長塑化時間，影響生產效率，還可能對螺桿造成損壞。對于PP+EPDM的材料的背壓設定，應在10－20Bar之間。

松退

在計量完成之后，螺桿要進行松退，由于在背壓和剪切作用下，熔體內部會產生一定的壓力。壓力的存在使注塑時需要額外的壓力才能推動螺桿向前，同時會造成熔體的壓力在模具型腔內釋放產生不穩(wěn)定的流動。松退之后，可以釋放一定的壓力，以保證熔體順利進入型腔。但是如果松退過度，可能在松退過程中帶入大量的氣體，在注塑過程中形成氣泡。

計量熔體數量

必須保證計量的熔體有足夠的數量，以保證產品不出現缺料，同時在保壓過程中有足夠的熔體可以進入。

(3)注塑準備

①模具表面清理：采用干凈的棉布將模具表面與模具兩側平臺清理干凈，然后用丙酮將其清洗干凈；

②涂脫模劑：用脫模劑在成型面內向一個方向均勻涂刷，擦拭的軌跡形成一個“Z”字型；

(4)注塑

將步驟(2)中塑化熔融狀態(tài)的原料經過熱處理的熱流道噴嘴注射到加熱后的模具腔體中，采用多段式注塑，注塑壓力為5-10MPa；注射過程由速度控制轉為壓力控制，直至進入VP轉換點；

注射是整個注塑過程中最關鍵的部分，也是最難控制的部分。UBE注塑機的注射過程控制部分采用5段速度和一段壓力控制。其過程為，在注塑過程中，按設定的速度進行注射，如果所需的注射壓力不超過設定的注射壓力，注射過程按設定的速度進行控制，如果所需的壓力高于設定的壓力，注射過程由速度控制轉為壓力控制，直至進入VP轉換點。

注射速度：注射速度對產品的表面質量和產品尺寸有著較大的影響。注塑速度過快，熔體流動過程中會夾雜部分氣體，在產品表面形成氣泡等，同時產品的致密度下降，容易形成縮癟和尺寸偏小。但是，如果速度過慢，熔體的流動會在注塑后期受到阻礙，容易形成注射過程后期的缺料和縮癟，同時產品應力相對集中在澆口附近，烘烤后應力釋放，可能造成局部變形和壓力線，影響外觀和產品尺寸。

注射壓力：注射壓力的設定主要起到保護模具和設備的作用，注射過程控制是以速度控制為主。如果注塑壓力過低，無法滿足速度控制所需的壓力時，會按設定的注塑壓力以恒定的壓力進行注射，此時熔體的流動速度會失控。有時在低壓力的條件下，反而會形成飛邊，這是由于通常在注射后期需要將降低注射速度，所需的壓力反而要求很低，而在壓力控制的情況下，壓力無法下降，形成飛邊。因此注射壓力的設定應該略高于實際所需的壓力，以保證產品質量處于受控狀態(tài)。

VP轉換點：VP轉換點是指由注塑轉為保壓的切換位置。這個位置的設定，既要求有足夠的熔體在保壓過程中補入，又不能因為緩沖墊過厚而造成壓力損失。

(5)補縮和保壓

完成步驟(4)的注塑后，熔融原料在固化過程中收縮，繼續(xù)補充其壓縮空間，補充量為注塑總量的5％，同時保持壓力5-10s，保持壓力為6MPa；

補縮和保壓是克服產品縮癟和保證產品尺寸的重要步驟。熔體遇冷后固化收縮，其收縮的程度隨模具溫度、壁厚和形狀等不同而各不相同，在補縮和保壓過程中，在一定的時間內以一定的壓力將熔體補入型腔，保證產品的成型后各部分表面盡量飽滿。該過程通過壓力和時間兩個參數進行控制。

補縮和保壓壓力：在補縮和保壓過程中，過低的壓力無法保證熔體可以流到遠離澆口的位置，而過高的壓力除了會產生飛邊之外，還可能在澆口附近形成較大的應力，形成局部過飽和的現象。

補縮和保壓時間：同樣如果保壓時間過短，壓力沒有足夠時間傳遞到遠端。而時間過長也可能形成過飽和。

(6)冷卻

經過步驟(5)的補縮和保壓后，保險杠成型，進入冷卻工序，首先關閉模具加溫設備，降低模具溫度，并進行水冷卻，同時采用空氣氣流冷卻，將溫度降低至50℃以下；冷卻時間為1-2min；

產品的冷卻不足會造成產品，取件和擺放時，產品的變形和其它損傷。而冷卻時間過長又會降低設備的使用效率。因此，模具溫度起到了至關重要的作用，模溫高有利于熔體流動的穩(wěn)定，產品的外觀可以得到改善，工藝也更容易控制，但是高模溫勢必造成冷卻時間的延長。

(7)開模取件

采用自動彈簧頂針開模機構開模，動模在開模過程中通過自動開模機構的控制，將若干頂針彈出后，保險杠脫出；

對開模和取件過程的控制，可以有效的防止產品的擦刮傷和變形。這種現象在生產邊開模邊頂出的設備時，特別明顯。開模速度過快，使頂出速度低于開模速度時，產品無法與模具型腔貼合，無法滿足模具設計要求，產品會在開模過程中，與模具發(fā)生擦刮造成損壞。而如果產品頂出速度過慢，產品局部始終受到擠壓，時間過長也會產生產品的損壞。因此控制開模速度，尤其起始階段的速度，將對產品質量和合格率產生重要影響。

在取件過程中，由于產品的溫度仍比較高，可能產生變形的可能性也比較高。因此，取件的方式應該合理，盡量保持產品的平衡狀態(tài)，避免握持產品的分型面附近。

(8)修邊和火焰處理

對于保險杠外表面的毛邊采用火焰處理，處理時，火焰的方向由外表面向內表面，保持勻速，均勻掃過所需處理的部位；修邊工序，要求操作工熟練的修邊；對于產品的非外觀表面，進行簡單處理或不進行處理，以不影響其它表面的涂裝效果為標準，而外表面，要求處理到表面情況符合產品的技術要求。

進一步，所述步驟(4)中將模具合模至高壓鎖模位置，打開澆口，開始注塑，注塑速度為80～100mm/s,注塑壓力為10MPa，充模至80～90％，動模緩慢移動至低壓鎖模位置，同時繼續(xù)充模，然后將動模緩慢移動至高壓鎖模位置，繼續(xù)至模具鎖死狀態(tài)，此時注塑壓力為6MPa。

進一步，所述步驟(4)VP轉換點：即速度控制和壓力控制轉換點，注塑階段以速度控制為主，補縮和保壓階段以壓力控制為主；VP轉換點是注塑和補縮、保壓的轉換點；當實際所需的注塑壓力大于轉換壓力時，注塑過程正常在VP轉換點切換為補縮和保壓；如果沒有達到轉換壓力，注塑過程繼續(xù)進行，直至壓力達到VP轉換壓力進行切換。

進一步，所述步驟(1)原料準備過程中還配備干燥和集中供料系統(tǒng)，采用熱風干燥設備，干燥容量有單位時間的材料耗用量而定；材料干燥后，通過真空管通到集中供料系統(tǒng)的控制臺上，在控制臺上將管路連接到注塑機上；注塑機上料斗的感應器，在料斗中的原料不足時向集中供料系統(tǒng)的控制單元發(fā)出信號，控制單元打開真空泵通過控制臺，從干燥機送至注塑機上；同時為了降低原材料的占地面積，在供料區(qū)域還設置了未干燥原料的緩沖貯存；吸入通過吸料時間的差異控制從不同的管路吸入不同材料的比例，以進行原材料或者回用料配比。

進一步，所述步驟(4)中注塑模具的預熱溫度為200-200℃。

進一步，所述步驟(4)中采用多澆口注射，并采用閥門澆口，采用澆口位置上下交替放置。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：1、汽車保險杠采用如上工藝能夠提高制品生產效率、降低制件生產成本，提高成品的質量；

2、由于PP+EPDM對壓力比較敏感，同時存在較大可壓縮性，澆口如果直接進入產品通常會產生應力集中，因此本發(fā)明采用多閥門澆口，在冷流道中有足夠的緩沖，得到的保險杠光滑、無缺陷；

3、干燥不充分容易造成的產品缺陷主要為產品表面容易出現氣泡、銀紋、縮癟等缺陷，還會引起產品的機械性能下降，本發(fā)明控制干燥2-4小時，干燥溫度為80-90℃，完成干燥后原料的含水率低于0.03％，注塑得到的保險桿無氣泡、縮憋等缺陷；

4、本發(fā)明采用呼吸式注塑，聚合物一經注入即會保持在受壓狀態(tài)，克服了之前工藝帶來的產品缺陷，在聚合物向型腔注入時，模具也逐漸拉開并形成較大的型腔空間，而型腔內的聚合物即始終保持在一定壓力之下；而當材料接近滿型腔時，模具已開始反向推合，直至完全閉合，使聚合物進一步壓縮并達到零件所需求的完工厚度。

具體實施方式

下面將結合實施例對本發(fā)明的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒景l(fā)明中的實施例，本領域普通技術人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護的范圍。

一種前保險杠面罩注塑加工工藝，其特征在于，包括以下步驟：