外饰件注塑及相关工艺开发

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1、外饰件注塑及相关工艺开发1. 原材料1. 原材料成分在外饰件中主要采用的塑料粒子为PP+EPDM，根据产品在车身装配位置和功能 的不同，采用不同含量的滑石粉进行改型。下表列举延锋伟世通生产的外饰零 件所采用的材料：材料牌号材料公司材料成分产品名称标准KTP 0552/2DSMPP+EPDMN-STN前、后保VW TL 52035KTP 2609DSMPP+EPDM+T30N-STN翼子板、侧护板VW TL 52283KTP 2609ADSMPP+EPDM+T30B5门槛、C195门槛VW TL 52283AKTP 2550/4DSMPP+EPDM+T10B5前后保险杠VW TL 52035BH

2、ifax CA 187AC BasellPP+EPDM+T10GL8 后保险杠Hifax CA 1110G2BasellPP+EPDM+T10Polo前保险杠VW TL 52035VB 4411BorealisPP+EPDM+T10Polo后保险杠VW TL 52035TPP 615A.shulmanPP+EPDM+T25GL8翼子板、侧护板金发C195前后保险杠滑石粉 在外饰件中，保险杠类产品多采用滑石粉含量较低的材料，滑石粉含量在 0 10之间，而翼子板和侧护板、门槛类的产品多采用滑石粉含量较高的材料， 含量在2030之间。滑石粉的含量对产品的强度有加强的作用。PP与EPDM的比率：PP

3、是结晶型的塑料，由于其价格上的优势使用非常广泛。而且 PP 经过改性 后，可以具体良好的物理性能，甚至在一定范围内有取代 ABS 的趋势。EPDM是一种橡胶体，具有良好的弹性和能量吸收作用。PP强度较大，但是具有脆性，EPDM的弹性较好。在材料的开发过程中，通过调 整两者之间的比率关系，以得到性能比较平衡的材料。材料的注塑工艺性： 材料的注塑工艺性取决于材料的各成分比例和原材料的制造工艺。材料的流动性是注塑工艺性的关键，PP + EPDM的材料具有多组分特点，而且各 组分的流动性差异较大。PP: PP是一种结晶性材料，在220C以上的温度下表现出良好的流动性能。 EPDM:弹性体，与PP共混后

4、影响材料的流动性能。滑石粉：在220C下仍保持固体形态，对材料的流动性影响极大。滑石粉含量 约高，材料的流动性能越差。滑石粉的含量是影响材料流动性的关键。 同时，在加工过程中可以使用部分助剂提高材料的流动性。材料的制造工艺对材料的性能也有很大的影响。将 3 种原料通过共混的方法进 行加工，这种方法有较多的国内供应商使用。另外一种是直接通过单体的聚 合，直接形成共聚物。这种方法使各成分的混合非常均匀，可以保证原材料的 流动性比较稳定。2. 材料的收缩率与工艺性 从产品的尺寸稳定性考虑，材料的收缩率越低，产品的尺寸稳定性越好。由于 PP属于结晶型材料，与EPDM和滑石粉相比，PP的收缩率率将大于E

5、PDM和 滑石粉的收缩率，因此降低PP的含量或者提高PP的分子量分布将有助于降低 材料的收缩率。但是降低PP的含量，就意味着提高EPDM的含量。可能带来以下后果：a. 材料的强度下降b. 由于 EPDM 的高温流动性较差，使材料整体的流动性降低。c. EPDM 对压力非常敏感，增加 EPDM 的含量将使材料的可压缩性提高， 容易造成注塑件的过饱和。d. EPDM 和 PP 的流动性之间的差异容易造成，两种成分在流动过程中分 离，造成流动痕。或者熔体流动不受控制。因此，适当放宽PP的分子量分布，是比较有效的降低材料收缩率的方法。通常各材料供应商都提供材料收缩率，但是由于各供应商的收缩率测试方法不

6、 同，试验的方法与实际开模的产品在形状、浇口设置冷却状况之间存在着一定 的差异，因此该收缩率仅为参考值，在参考值的基础上通过 Mold Flow 的分 析，可以对收缩率进行进一步的预测。在分析过程中使用测定收缩率时使用的 注塑压力时间和温度，根据各部分的应力情况作为判断依据。如果局部的应力 集中，而流动末端压力很低，此时可以判断在实际的生产过程中需要更高的压 力和速度，此时可以判断，实际收缩率可能比试验值要低。反之则可能升高。 但是分析的结果往往仅可说明材料供应商给出的收缩率过大或过小，而相对精 确的收缩率是根据经验得出的。更加可靠的方法是由根据相同结构的产品模具 或采用试验模进行原材料试制，

7、以确定收缩率。3. 材料的工艺性特点a. 对压力的敏感性EPDM 具有橡胶态的特性，因此在一定的压力下可以产品变形。这种变形主要 表现为两种形式：形式一在材料在非熔融状态下，材料容易受顶出力、开模力的作用，产生物理变形。如出现顶出变形或开模变形。形式二材料在熔融状态下，注塑压力和保压压力对熔体作用，产生压缩。于是在局部形成较强应力，应力释放后容易在局部形成翘曲、变形以及局 部的尺寸上出现偏差。以Polo前保险杠为例：如上图所示，该模具设有5个Valve Gate浇口，由于产品设计的原因，中间 浇口与侧边浇口 1 和侧边浇口 2 之间的流程较长，当注塑速度较低时，必须在 较大的压力下，才能保证熔

8、体能从中间浇口流至侧边浇口 1 和侧边浇口 2。这 这种工艺条件下，由于材料本身在一定的压力下被压缩，使中间浇口的位置应 力集中致使中间浇口附近区域变形，在装配时形成外观缺陷。在采用较高的注塑速度后，降低了中间浇口的压力，使中间产生的变形降 低，产品的外观改善。b. 流动性特点 由于材料本身由pp、EPDM和滑石粉3部分组成，这3种成分之间的流动性差 异很大。在剪切力的作用下容易使这 3 种组分的流动速度差异变大。主要表现 出来的缺陷为虎皮纹。在以下的条件下，虎皮纹会边的严重：1. 材料中，EPDM的成分过多或混合不均匀。由于EPDM的成分使流动速度 的差异变大，虎皮纹会变的严重。2. 皮纹产

9、品。与油漆产品比较，熔体在皮纹模具型腔内流动时，摩擦比较严 重，可能造成受到的剪切力比较严重，使这 3 种组分的流动速度差异变 大，形成严重虎皮纹。3. 流程越长虎皮纹的现象越明显。这是由于熔体的长流程使剪切力的作用变 的明显， 3 种组分之间的速度差异变的明显。4. 熔体的塑化情况。在产品受高剪切力和较高温度的情况下， 3 中组分可以 更好的混合，以降低因混合不均匀而造成的流动速度上的差异。5. 浇口形式。由于在熔体流动的过程中相当一部分的剪切力来自与浇口位 置，因此浇口的设计应该倾向于降低熔体的所受到的剪切力。点浇口和扁 平浇口的设计可能带来比较严重的虎皮纹。6. 熔体交会处。通常在熔体的

10、交会处，虎皮纹会变的较为明显。这是由于两 股熔体产生的虎皮纹，相互叠加的结果。同时材料的流动性能和材料不同批次之间的材料流动性能的稳定性对产品质 量同样存在很大的映现。良好的流动性对产品的影响主要表现为：1. 保证型腔内排气顺畅2. 产品各部位应力均匀，同时可以避免局部缺料现象。3. 保证产品尺寸。4. 各批次之间产品质量稳定。c. 材料的可油漆性能 由于目前多数产品需要进行涂装 ,因此以下对材料的可涂装性能进行简短的 描述。由于 PP 本身的极性很弱，因此纯 PP 材料不具有可涂装性。 PPEPDM 的可涂装性，来自于 EPDM 的低分子量部分的材料。通过低分子量部分有底漆 之间的作用，将油

11、漆附着于基材表面。因此，要求在注塑材料的表面形成均匀 的 EPDM 层以保证产品的涂装性能。 EPDM 通常会由 PP、 PE 的低分子量成分 以及其交联的产物共同组成。以下控制手段有利于这些成分的均匀分布：1. 良好的塑化条件。2. 注塑速度和压力不宜过高。3. 模具温度不宜过低。以上条件可以保证熔体稳定的流动，进而保证EPDM的均匀分布。 以下表格对部分主要材料的收缩率、流动性进行汇总。PP+EPDM+10%talc材料收缩率材料牌号 熔融指数 （由材料公司提供） 质量稳定性 使用情况 DSM 2550/4Basell CA 1110/G2Borealis VB 4411金山石化广州金发产

12、品设计1、一般要求 产品壁厚：从材料的流动性方面考虑，增加壁厚，将有利于熔体在型腔内的流 动。但是产品壁厚超过 3.5mm 之后，可能将带来产品部分位置的缩瘪问题，同 时会严重降低产品的成型周期。因此，产品的壁厚设计在 3.2-3.5mm 为宜。 产品大小：在产品壁厚为3 3.5mm的前提下，单个点浇口的流程为350-400mm。当大于 这个长度时，必须考虑由于多浇口设置的熔结痕问题以及由于浇口尺寸扩大带 来的浇口修整和压力线的问题。可视表面与非可视表面： 由于浇口设置的客观存在，在浇口位置的附近容易产生印记，因此通常在产品 设计过程中希望能够设置非可见表面，以保持产品整体外观要求。在考虑放置

13、 浇口位置区域，壁厚不应比产品整体壁厚小，以避免压力损失造成产品各个部 位应力不一致。同时在该区域附近，不存在孔位，以避免严重的熔结痕。2、对加强筋的要求 加强筋的宽度：加强筋会引起产品在该位置上的缩瘪。通常情况下，当加强筋 的宽度达到产品壁厚的 1/3 时，缩瘪将变的明显。加强筋的位置：加强筋的位置应尽量设置在不可见表面或对外观影响较小的表 面。如果上述要求，无法达到，应避免在熔体流动末端，增设加强筋以避免压 力不足，造成缩瘪更加明显。加强筋的相互影响：相互靠近的加强筋将使缩瘪现象变的更加明显。如果在某 位置上一定要设置一连串加强筋，应考虑将该位置的壁厚直接做薄。一方面有 利于压力传递，同时

14、在外观上也会有所改进。3、对孔的要求 在浇口附近或熔体流动末端，孔位的存在都可能造成严重熔结痕问题。孔的尺 寸越大造成缺陷越明显。4、从收缩率角度考虑 单从模具和工艺角度上对产品尺寸进行控制，很难在各个位置达到“零间隙” 的要求。因为，在 2000mm 总长的产品中， 0.05%的收缩率偏差，会造成 1mm 的总长偏差。设备精度加上模具制造的偏差以及制造过程中造成的各部分应力 不一致将使偏差远远高于 0.05。在目前只允许 0.2-0.3mm 尺寸误差的情况 下，必须在产品设计上有所考虑。一般通过增加产品的固定点，可以满足这种要求。增加固定点，可以将部分偏差分配在其它方向上，同时使这种偏差变的

15、极其细微。如下图：产品比设计值长 1mm产品总长被分解到各段形成 很微小的形变形变方向5、皮纹与油漆皮纹与油漆零件相比存在以下特征：1、皮纹零件的虎皮纹缺陷比油漆件明显，因此皮纹不宜设置在重 要可视表面的长条型产品。2、皮纹件可以在很大程度上掩盖，缩瘪熔结痕等缺陷。对于容易 出现上述缺陷的位置可以设置皮纹进行掩盖。6、产品局部形状 一般而言，以下特殊形状可能对注塑工艺和模具制造带来不利因素。 锐角：锐角的存在不但为模具制造带来极大的困难，同时在注塑工艺上，熔体 很难进入锐角顶端，造成缺料和困气。流道突变：转角突变、形状突变壁厚突变，可能造成熔体在流动过程中的湍流，形成困气 和流动痕等现象。三. 模具1、模具的分型线设置与产品结构N-STN 型新桑模具在产品两侧位置设置了两块大滑块，开模之前两块滑块动作将保险 杠两侧脱开，开模后取件。在这中情况下，在产品的转角部位存在分型线。因 此对于高质量要求的产品存在一定的打磨工作量，同时在一定程度上影响外 观。C195、 GL8 型 这种形式的产品分型线，位于两侧接近边缘的位置。开模之后，通过滑块将产 品的倒钩部分退出，取件。这种原理基本与 NSTN 相近。在产品两侧接近边缘