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1、汽车工程研究院 浅谈内外饰成型工艺 主讲 张永炬日期 2011 3 9 目录 一 注塑成型1 1注塑成型定义1 2注塑成型设备及模具1 2 1注塑机的工作原理1 2 2注射模具的分类及其结构1 2 3注射模具的动作原理 目录 1 3设计考虑要素1 3 1拔模斜度1 3 2制品壁厚1 3 3加强筋1 3 4Boss柱1 3 5孔1 4注塑件常见缺陷 目录 二 热成形工艺2 1热成型工艺的定义2 2直接真空成形2 3对模热成形2 4工艺特点 目录 三 中空成形工艺3 1热成形工艺定义3 2工艺过程3 3工艺特点3 4设计考虑要素3 4 1吹胀比3 4 2倾斜角3 4 3形状刚 韧 性化 目录 四
2、发泡成型工艺五 模压成型工艺六 搪塑成型工艺6 1搪塑工艺的定义6 2搪塑工艺流程6 3搪塑产品典型缺陷七 挤出成型工艺 注塑成型 注塑成型 InjectionMolding 是指受热融化的材料由高压射入模腔 经冷却固化后 得到成形品的方法 该方法适用于形状复杂部件的批量生产 是重要的加工方法之一 注塑成型定义 注塑成型 注塑成型机的工作原理 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似 它是借助螺杆 或柱塞 的推力 将已塑化好的熔融状态 即粘流态 的塑料注射入闭合好的模腔内 经固化定型后取得制品的工艺过程 注射成型是一个循环的过程 每一周期主要包括 定量加料 熔融塑化 施压注射 充模冷却 启模取件
3、取出塑件后又再闭模 进行下一个循环 注塑成型设备及模具 注塑成型 注塑成型 两板模三板模热流道 两板模 Two PlateMolds 三板模 Three PlateMolds 注射模的分类 采用热流道的两板模 注塑成型 注射模的组成 1 粗分注射模由动模和定模两大部分组成 定模部分安装在注射机的固定模板上 动模部分安装在注射机的移动模板上 2 细分注射模由以下八大部分组成 1 成型零部件 组成型腔的零件 2 浇注系统 3 导向与定位机构 4 侧向分型与抽芯机构 5 推出机构 也称脱模机构 6 温度调节系统 加热和冷却系统 7 排气系统 8 支撑零部件 注塑成型 定模板 定模安装板 模脚 支撑板
4、 上顶出板 下顶出板 导柱 回位销 动模板 动模安装板 爆炸模式 标准两板模结构 注塑成型 注射模结构透视图 注塑成型 注塑成型 热流道模具 热流道模具是利用加热装置使流道内熔体始终不凝固的模具 因为它比传统模具成形周期短 而且更节约原料 所以热流道模具在当今世界各工业发达国家和地区均得到极为广泛的应用 产品 仪表板 副仪表板 前门护板 后门护板 前保险杆 后保险杆等大型塑料件 注塑成型 优点 缩短制件成型周期 节省塑料原料 减少废品 提高产品质量 消除后续工序 有利于生产自动化 缺点 模具成本上升 热流道模具制作工艺设备要求高 操作维修复杂 注塑成型 热流道模具的构成 1 热流道板 MANI
5、FOLD 2 喷嘴 NOZZLE 3 温度控制器4 辅助零件 注塑成型 热流道分流板 注塑成型 两板模动作原理 充填 保压 冷却完毕 注塑成型 两板模动作原理 开模 注塑成型 顶出产品 两板模动作原理 注塑成型 成型产品 模具 产品分离 两板模动作原理 注塑成型 两板模动作原理 合模 进入下一循环 注塑成型 两板模动作原理 动画效果 两板模动画 三板模动画 注塑成型 原理是两个半开空心体的 次成型品与模具一起滑动 闭模后 向其接合面注射 次树脂以使其接合 从而获得空心体 模具滑移注射成型是为空心体结构的注射成型而开发的一种新的成型技术 二次注塑模具 注塑成型 双色注射成型是在非空心结构中将 种
6、树脂层叠在一起 模具应有油压缸驱动的滑移机构 注射筒分为 头式 种材料 双色注塑模具 注塑成型 双色注塑 在双色注塑机上 在同一生产周期内向专门的注塑模内同时 先後注射不同颜色 种类的原料 使产品具有不同的外观 性能 但因其在设备和模具的巨大投资而逐渐被二次注塑取代 二次注塑就是注塑零件为嵌件的嵌件注塑 主要应用於机械性能和外观要求较高的零件 材料选择是该工艺的关键 注塑成型 1 确定脱模斜度时应注意的要点 在不影响塑件使用的前提下 脱模角度应尽量取大 塑件表面粗糙 比如产品表面设计皮纹 则角度增大 一般皮纹深度每0 03mm增加1度 塑件壁厚较大时 脱模斜度取大些 精度要求高的塑件 应取较小
7、的脱模角度 斜度的方向 内孔以小端为准 满足图样尺寸要求 斜度向扩大方向取得 外形则以大端为准 满足图样要求 斜度向偏小方向取得 设计考虑要素 注塑成型 2 制品壁厚基本原则 均匀壁厚 一般的原则就是能够利用最少的壁厚 完成最终产品所须具备的功能 最理想的壁厚分布无疑是切面在任何一个地方都是均一的厚度 注塑成型 决定壁厚的主要因素 1 结构强度是否足够2 能否抵脱模力3 能否均匀分散所受的冲击力4 有埋入件时 能否防止破裂 熔合线是否会影响强度5 成形孔部位的熔合线是否会影响強度6 尽可能肉厚均匀 以防止产生缩水7 棱角及肉厚较薄部分是否会阻碍材料流动 从而引起充填不足 注塑成型 1 可减省物
8、料以致减省生产成本 2 保留和原来设计相若的刚性 强度及功用 3 消取因厚薄不均引致的内应力增加及齿冠部份收缩引致整体齿轮变形的情况发生 大部份厚胶的设计可通过使用加强筋及改变横切面形状来取代 注塑成型 加强筋的作用 1 在不加大制品壁厚的条件下 增强制品的强度和刚性 以节约塑料用量 减轻重量 降低成本 2 可克服制品壁厚差带来的应力不均所造成的制品歪扭变形 3 便于塑料熔体的流动 在塑件本体某些壁部过薄处为熔体的充满提供通道 3 加强筋 注塑成型 热塑性塑料加强筋的典型尺寸 注塑成型 布置原则 加强筋设在受力大 易变形的部位 分布尽量均匀 避免局部壁厚过大 防止材料堆积 造成产品缩水 尽量沿
9、着塑料流向布置 以降低充模阻力 减少底部的应力 注塑成型 圆角对于成型产品的设计会有以下影响 1 圆角使得成形品提高強度以及降低应力 2 尖锐转角的消除 自动地降低了龟裂的可能性 就是提高对突然的震动或冲击的抵抗力 3 塑胶的流动状态将被极大的改善 圆形的转角 使得塑胶能够均匀 没有滞留现象以及较少应力的流入模穴内所有的断面 並且改善成形品断面的密度的均匀性 4 模具强度获得改善 以避免模具内尖锐的转角 造成应力集中 导致龟裂 特別是对于需要热处理或受力较高的部分 圆弧转角更为重要 注塑成型 建议R最小为0 5mm 最佳圆角设计为R T 0 6 超过这点后 R即使再增加 也只能小部分减少应力集
10、中现象 内圆角R 0 5T外圆角R 1 5T 注塑成型 4 Boss柱 设计要求 对于螺孔凸台的情形 应使柱厚度不得大于料厚的一半 外观件 凸台孔内径应由螺钉的咬合力来决定 一半为螺纹的公称直径的0 8左右 注塑成型 1 一般孔 浅孔 模塑成型 2 深孔 先模塑出孔的一部分深度 其余孔深用机械加工 如钻孔 获得 3 小径深孔 如孔径d 1 5mm 机械加工 4 小角度倾斜孔 复杂型孔 采用拼合型芯成型 避免用侧抽芯 5 薄壁孔 中心距精度高的孔 孔系 采用模具冲孔 以简化塑模结构 根据孔径与孔深度的不同 孔可用下述方法成型 5 孔 注塑成型 注塑件常见缺陷 凹缩 飞边 烧焦 分层起皮 银纹 熔
11、接痕 热成型工艺 热成形 vacuumforming 定义 热成形就是将热塑性板片加热至其软化点 藉抽真空 空气压力 重力及机械力使之成形于母模或公模内 再冷却 脱模 修剪而成 此加工方式亦称真空成形或压差成型 因为最常用的方式是抽真空而使塑板与模面贴合来成形 顶棚基材PU外覆低档针织面料针刺无纺毡地毯各种针刺地毯加硬质纤维板复合材料仪表板ABS PVC蒙皮真空吸塑立柱装饰板采用ABS板材热压成型门板纤维板复合蒙皮材料热压 热成型工艺 常见的热成型有以下几种 1 真空成型2 气压热成型3 对模热成型4 柱塞助压成型在汽车内外饰上较为常见的热成型是真空成型及对模热成型 热成型工艺 直接真空成形又
12、称凹模成形 常用母模如图 加热方法气体传热加热 蒸汽和热空气加热 液体传导加热 油 水 过热水加热 辐射加热 红外线和微波辐射加热 使用材料 ABS PS PVC PU 热成型工艺 对模热成型 将热塑性板片加热软化后 再以上下两模对合加压而成形 此法可得较精确的成品尺寸及光滑表面 模具通常须用金属 成本较高 热成型工艺 顶棚 顶棚成型流水线 顶棚成型模具 热成型工艺 成形最大的好处是加工工具低廉 因为只须半个模具且模具可用热石膏 木材 聚脂类 环氧树脂及其它非金属材料制造 热成形较适宜中小量的生产 工艺特点 热成形最适宜制造薄壁且浅深度的塑品 尺寸精确度较注塑成型法差 片材加热温度占成型周期的
13、50 80 片材成型温度在120 240 间 中空成型工艺 用於成形瓶 管等容器产品 先将PE PVC等热可塑性树脂挤出成形为管状 以模子夹持 往内部吹入空气 膨胀冷却固化成型 产品应用 风管 塑料油箱 前除霜风道等 中空成型定义 中空成型工艺 工艺过程 a 将塑料熔融 经螺杆挤压成中空之型胚 b 型胚垂落于分成两半之模具中 再将模具闭合 c 将压缩空气注入于型胚中 充胀型胚而与模具贴合 d 吹胀之产品冷却后脱模 e 修整毛边 即得成品 中空成型工艺 a 强度上 同重量或同体积比较 中空成形品比射出成形品为强 b 加工温度 中空成形之成形加工温度较低 对收缩 翘曲 凹痕及热裂解之倾向较小 c
14、使用原料 射出成形须使用流动性较佳的原料 若是加了玻纤 则容易产生应力 d 应力集中 中空成形之压力约在4 5kgf cm2间 为射出成形的1 几乎无应力集中现象 e 模具成本 因射出成形为高压成形 所须模具较强且精密 成本高 而中空成形为低压成形 模具可为铝 锌 或铝合金 工艺特点 中空成型工艺 型胚被吹胀的程度是决定成品肉厚的主要因素 一般值在1 5到3之间 在特殊情况下可到7 吹胀比 模具直径 型胚直径 设计要素 吹胀比 中空成型工艺 设计要素 倾斜角 最小倾斜角1 建议使用单边2 当吹胀比增加时倾斜角亦需增加 中空成型工艺 圆凸状之容器较纯圆柱状之容器有较佳之抗扭曲力 矩形容器之边角区
15、会承受大部份的负荷 所以此区域需设计的较厚 在垂直的方向上 增加凸起或肋骨 可增加其抗堆积强度 减少弯曲破裂 一般之设计概念如下 设计要素 形状刚 韧 性化 中空成型工艺 为增加强度 在标贴区周边做成槽沟 最普遍的方法是采用压花设计 刚韧性 美观 标贴兼得 发泡成型 发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程 几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制成泡沫塑料 常用的树脂有聚苯乙烯 聚氨酯 聚氯乙烯 聚乙烯 脲甲醛 酚醛等 化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产 化学发泡剂在加热时释放出的气体有二氧化碳 氮气 氨气等 物理发泡是在塑料中溶入气体或液体 而后使其膨胀或气化发泡的方法 发泡成型 1 发泡成型机理在聚
16、氨酯泡沫的制备中 首先是异氰酸酯基团 NCO 和多元醇羟基 OH 的反应 形成氨基甲酸酯键 使多元醇的链段增长 其次是产生形成泡沫结构的气体 软质聚氨酯泡沫主要以水为发泡剂 异氰酸酯在与多元醇反应 形成聚合型结构的同时与水反应 产生中间体氨基甲酸 氨基甲酸分解 产生伯胺和CO2 后者使物料发泡膨胀 气体滞留在泡沫体的泡沫中 进一步降低泡沫的导热系数 使之成为优良的保温隔热材料 2 原材料多元醇 异氰酸酯 模压成型 压缩模塑 压缩模塑又称模压 是模塑料在闭合模腔内借助加压 一般尚须加热 的成型方法 通常 压缩模塑适用于热固性塑料 如酚醛塑料 氨基塑料等 低压成型 成型压力等于或低于1 4兆帕的 产品 烟灰盒盒体 模压成型示意图 搪塑成型 搪塑工艺是当前一项成熟并使用广泛的成型工艺 其加工成型工艺简单 是目前应用最广的工艺 模塑时将塑料糊倒人开口的中空模内 直至达到规定的容量 模具在装料前和装料后应进行加热 以便使物料在模具内壁变成凝胶 当凝胶达到预定厚度时 倒出过量的液体物料 并再行加热使之熔融 冷却后即可自模具内剥出制品 搪塑工艺的定义 搪塑成型 目前搪塑模可采用的皮纹也越来越广 如缝
