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1、聚合物反应性加工读书报告题目：汽车方向盘反应注射成型工艺设计 指导老师：袁定重姓名：钟奇能学号：08057215班级：080572时间：2011年11月10日题目：汽车方向盘反应注射成型工艺设计摘要：本文论述了汽车方向盘注射成型时，原朴的选取、工艺配方 的确定，反应注射成型工艺条件的选择和工艺流程的设计。关键词：方向盘；反应注射成型；工艺设计方向盘是汽车重要的零件之一。随着科技的发展，其生产工 艺在不断地改进。方向盘反应注射成型工艺设计包括骨架总成 工艺设计、成型原料的选取及工艺配方设计，反应注射成型工艺 条件的确定和工艺流程设计，制品的修边及总成装配等。一、骨架总成工艺设计方向盘成型是带嵌件
2、的塑料制品成型。因为作为方向盘需要 有一定的强度、硬度，并能承受一定的扭转力及平面弯曲应力， 单靠塑料是不能达到上述要求的，所以方向盘必须有钢制骨架。 骨架总成包括辐圈、轮毅和辐条三个部分。1.1辐圈的生产工艺:辐圈又称外网，是方向盘的圆形骨架， 选用的材料为n-12-GBgos-82冷拉20-YB194-75号钢筋。辐圈的 生产工艺流程包括来料验收、卷圆、切断、对焊、锤接头、校平、 校圆等七个工步组成。所要用到的工艺设备包括弯曲机FF-92-00 型，锯断机FF13-89-00型，对焊机UNI 100型及校平台、校 圆台。1.2轮毅和辐条的配给:轮毅选用3402F5-D21-A，辐条选用 3
3、402F5-023。工艺要求:轮毅和辐条表面均应无锈蚀现象。1.3清洗去油污：清洗液按2.6%清洗剂、97.5%的水的比例配制，然后蒸汽加 热至70 一 80C再开机，机内的传送带速度0.4 0.5m/min。各 种零件按次序排列在传送带上，其中轮毅的盲孔须朝下。清洗后 须晾干4 一 5h,再转入下道工序。工艺设备QXT-70-1型蒸汽清 洗机。清洗剂选用JX-1低金属清洗剂。1.4总成焊接：按照各部件先后顺序装夹好。先放稳轮毅再放稳辐条，最后 放辐圈，待全部零件放合适后夹紧。焊接时，先焊正面轮毅与辐 条、不辐条与辐圈接触处，再焊接其反面工艺要求：按着规定 顺序进行总成焊接;正面焊接时，轮毅与
4、辐条的焊接方式为C-3 30 土 1.5/3。反面焊接时，其焊接方式为C 一 360 士 2.5/2。 辐圈与辐条的焊接方式为C 一口 2。焊接时:焊机的电流 120A，电压220v，CO2流量7L/min,空压机的压力维持在0.4 一 0.5mpa，各焊接位置不允许有未焊透、裂纹、焊瘤、焊丝 头及严重咬肉现象，但允有少量飞溅颗粒（4 一 5个）及非连续气 孔缺陷。轮毅各孔均不得有焊丝头及堵塞现象。焊穿及未焊好 的焊缝应补焊。工艺设备:NBCM-350型CO2气体焊机，焊丝选 用H08Mn2siA、直径1.2mm。采用该种焊机焊接时，因有CO 气体保护降温，所以焊接质量得以保证。二、原料的选取
5、及工艺配方的确定目前，方向盘的塑料外壳的成型方法一般为普通注射成型。 这种方法虽然有操作简便、产品质量稳定等优点，但也存在因 注射成型压力较大而使产品的内应力较大，耗能较多，产品成本 较高等缺点。如果选用反应注射成型，不但可以解决上述缺点， 而且还可进一步改善产品的抗冲击性能。反应注射成型又称RIM成型，这是一种使分别流动的两种 低分子量、低粘度的原液在一定压力作用下通过混合腔，在混 合腔内相互混合、作用，并在一定压力下被注射到密封的模具内， 经过反应、发泡、固化，便可得到制品的一种塑料成型方法。反 应注射成型的优点是:制品内应力较小;模具再现性能优良； 成型压力小、温度要求低、因而耗能较少;
6、采用反应注射成 型所得的案氨酚树脂弹性、耐冲击性都比较好，所以方向盘塑料 外壳采用反应注射成型方法是比较适宜的。方向盘反应注射成型的原料一般为多负醇和异氰酸醋以及 发泡剂和色母粒等。组合多元醇与异氰酸酚经过缩聚反应，生 成聚氨酯树脂。引入发泡剂F,使反应混合均匀。加入黑色母粒 是为了防止制品发生黄变。由于方向盘需要有较强的静态强度（如抗弯强度）、动态强度 （如冲击强度、刚性），并且因为塑料与钢的热膨胀系数相差较大， 所以可以考虑在原料中添加一些增强剂和填充剂。实验证明，在 原料中加入20%的玻璃纤维，可使塑料的静态强度和动态强度提 高2至5倍，热变形温度提高1020C,成型收缩率1/2 1/4
7、。 在塑料中加人适宜的填充剂(如木粉等)，能改善塑料的成型加工 性，提高制品的机械性能。当粉状填料加入后，一与聚合物之间 产生次价力，这种次价力虽然很弱，但具有加合性，从而改变了 聚合物分子的沟象平衡、降低聚合物结晶倾向和溶解度，同时使 聚合物熔体粘度增加。降低了塑料的线膨胀系数和成型收缩率， 提高塑料的耐热性及机械强度，并能改善制品的耐磨性和自润沿 性,提高塑料对光老化的抵抗能力。一般木粉加入量为10%左右。综上所述，方向盘原料及其工艺配方比为：组合多元醇 (PBA3820:1):F:异氟酸酚(PBA2082)；色母粒；玻璃纤维；木粉 一 10):(10 一 15):50:1:20:10。将
8、原组分分为A、B两组份。根据工艺配方要水称取组合 多元醇、F11、玻璃纤维及木粉一尾合均匀后为A组份。并送至 高压浇注优内13组份为配入色母粒的异氰酸醋。分别把A、B 组份泵入A贮罐和B贮罐内，要让气动机料泵的抽料口始终分 别浸入配好的八组份桶及B组份桶中，当贮罐的液位至下限时， 开始自动加料。启动冷水机，同时使高压浇注机进行高压循环和 低压循环，进行自右空温。要求保持贮罐A压力为2bar、温度 为20C;贮罐B压力为0.5bar、温度为18 一 20C。三、反应注射成型工艺设计方向盘的反应注射成型，就是将已清洗好并经检验合格的方 向盘骨架总成、绝缘套及接触片置内注塑机的模内、(模具上涂 层脱
9、模剂并保持一定的模温），原料在加压计量泵的校量、计量 下，按照一定比例的输出量输入注塑机内。然后合模，进行反应 注射成型。（一）方向盘反应注射成型工艺条件的选择：注射模塑最重要的工艺条件是影响塑化流动和冷却的温度、 压力和相当的作用时间。温度:反应注射模塑过程需要控制的 温度有料筒温度、喷嘴温度及模具温度等。料筒温度和喷嘴温度 主要影响塑料的塑化和流动，而模具温度主要影响塑料的流动和 冷却。料筒温度的选择与塑料的特性及在不同类型的注射机内塑 化有关。本设计所选择的注射机型号为:E210精密一注射成型机。 由于是反应注射成型，料筒温度要求较低。A组份的料筒温度为 22C, B组份的料筒温度为18
10、 一 20C即可。喷嘴温度通常低于 料筒最高温度，这是为了防止熔料在直通式喷嘴处可能发生的 “流涎现象”所以选择喷嘴温度为20C。模具温度的选择决定 于塑料结晶性的有无、制品的内在性能及其它工艺条件等。由于 聚氨醋是一种无定型塑料，当熔体进行模腔内，随着温度的降低 而固化，但不发生相的转变;又因为聚氨醋熔体粘度低，所以采 用低模温是可以的，既能保证顺利充模，又不影响充模速度。选 择模具温度为40 一 50C。压力:注射模塑中的压力包括塑化压力和注射压力。塑化 压力对于螺杆式注射机，是顶部熔料在螺杆转动后退时所受到的 压力，一般操作中，塑化压力在保证制品质量优良的前提下越低 越好，通常不超过20
11、bar。注射压力是为了克服塑料从料筒流向 型腔的流动阻力，并给予熔料充模速率、压实熔料。对于反应注 射成型，熔料的粘度低，因而给予熔料的注射压力较低。调整注 射压力为150 200bar。时间:完成一次注射模塑过程所需时间为一个为成型周 期。它实际包括注射时间（充模时间和保压时间）、闭模冷却成型 时间、其它时间（开模、脱模、涂拭脱模剂、安放方向盘骨架和 闭模时间等）。在方向盘生产中，充模时间设定为5 一 8S,保压 时1可设定为30 一 605。冷却时间主要决定于制品的厚度、塑 料的热性能等。冷却时间的终点应以制品脱模时不引起变形为原 则。方向盘塑料外壳厚度为20mm左右，冷却时间一般为4 一
12、 5min即可。若冷却时间过长，不仅降低生产效率，而且对脱模 还会造成困难。（二）方向盘反应注射成型的工艺流程设计：3.1原料的校量、计量；校量:为保证校量准确、先检查A、 B组份泵前压力是否符合说明书要求（均为1.5bar）a根据设备操 作要求.将设备置放“校量”工作状态，设定校量时间为3 一 5s。 检查液压机，使液压压力为200bar，高压循环压力为 PA=pB=150bar； b根据情况及工艺配方比调整A、B组份计量泵 的流量，要求QA=110160g/s,R=2.83.0。计量:将设备置于 正常状态，转动A、B组份的过滤器手柄，过滤出脏物；检查机 器各参数值是否为前述各个设定值。3.
13、2模具的预处理:按操作要求启动恒温机，同时检查各个循 环管路及一阀门，使循环畅通，无泄漏，调节模具温度为40 一 50C的预定值。模具内各部分，包括模腔，浇口及边缘需用喷枪 均匀地涂上脱模剂，一般选石蜡。3.3骨架预处理：骨架预处理包括两个方面：a、用黄油通过 刷子将轮毅正面及花边部分均匀涂上薄薄一层，以备润滑之用； b、用小泡沫将骨架内所有螺孔封堵，以防注射时熔料进入各孔 内。3.4将骨架、绝缘套和接触片置入模内：a、将绝缘套套内涂 有石蜡的接触片，然后一起放入骨架轮毅中，检查绝缘套的两 个孔是否与轮毅上的螺孔对准。b、手持骨架使轮毅正面朝下， 将花键孔及叭。通孔对准模具顶出杆上相应的定位轴
14、，将骨架 放入，并使之基本定位。3.5合模、浇注：a、开启翻转机使模具合模并具锁紧，将动 模顶出杆用搬手拧紧到位。b、按“浇注”按钮，组份A与组份 B混合、反应，生成聚氨醋树脂，并被注射入模具型腔内。经过 40 一 60S的注射，浇注完毕，开始计时，此刻为冷却时间的开 始。四、制品的修边及总成装配经过4 一 smin的冷却，方向盘就可从模具内取出。由于反应注射成型的缺点就是制品分模面容易产生飞边，所以须对方向 盘进行修边。经修边后，取出预者轮载的泡沫条，使孔畅通，并 用软PU洗涤片擦试制品各部分，清除附着的脱模剂。抽取10% 制品进行硬度及扭转力检查。经检查合格后，安装回位套，进行 总成装配。参考文献【1】成都科技大学主编.塑料成型工艺学轻工业出版社.1983【2】邹立谦编著.塑料制品设计.化学工业出版社，1981【3】日里见英一著.塑料制品设计.中国石化出版社，1982
