汽车外饰注塑件的典型缺陷及其规避设计方法探讨
摘要:在汽车外饰设计时,依据个人经验进行汽车外饰注塑件设计过程中需要分析脱模不良和填充不足,还有毛刺和熔接痕,以及收缩痕和翘曲等缺陷,能够全面提升注塑件的结构设计合理性,才可以更好地进行质量控制。
关键词:汽车外饰;注塑件;典型缺陷;规避设计;方法
随着汽车行业的发展,注塑件的应用越来越多,不仅在汽车内饰和外饰上,还应用于保险杠和仪表板等部件,同时许多功能性部件也应用了注塑件。注塑件优势非常明显,可以进行复杂造型,也可以使汽车轻量化,尤其在节能减排的趋势下,注塑件发挥了重要作用,同时也推进了环保和资源的回收利用。汽车结构中使用塑料件,大多是注塑方式制成的,因此注塑件的外观会存在各种缺陷,而这些缺陷会给汽车外观质量带来一定影响,严重的还会降低汽车外观品质。因此,需要分析注塑件的缺陷,并在结构设计时进行有效的控制这些缺陷。
1汽车外饰注塑件缺陷和产生原因分析
外饰注塑件常见的缺陷有多种,比如虎皮纹和顶杆,以及镶块印记和银丝,还有水花等缺陷。
这些缺陷形成原因和出现位置,主要有以下几种情况。
1.1脱模不良造成的缺陷和产生原因分析
脱模不良主要是因为塑件成品无法从模具当内脱出或者是脱模困难情况,在这样的情况下就会导致塑件成品出现拉白和龟裂等缺陷。产生这类缺陷是因为结构设计没有在脱模方向上,由于没有根据材料特征设置足够大的脱模斜度,导致无法从模具当中顺利地取出制品,从而所造成了这种缺陷。
1.2填充不足缺陷和产生原因
在注塑过程当中,注塑材料如果没有完全填满模具型腔,注塑件就会出现欠胶缺陷,如果产品在成型之前注塑材料冷却固化了,那么制品就会完全成为废品。在实际操作中填充不足是汽车外饰注塑件的典型缺陷,尤其在孔、柱部位,以及远离浇口的结构和部位,非常容易出现这种缺陷。出现注塑件充填不足这种情况,主要是因为材料流动性较差和浇口位置设计不合理,以及产品壁厚设计较薄等因素,导致加强筋和产品厚度存在差异,从而引起了滞流现象,因此出现了填充不足问题。
1.3飞边和毛刺缺陷及产生原因
毛刺的产生原因是注塑过程中注塑材料溢出模具和模线,并且
残留到注塑件上的剩余边料。注塑件上的毛刺大多出现在公母模结合
部位,这是由于注塑过程中,公母模配合精度较低,如果料量较多密封薄弱处就会出现泄漏,当冷却固化以后就会出现毛刺。
1.4熔接痕缺陷和产生原因
当模具温度低于注塑材料温度时,型腔内注塑材料就会出现流速不连贯和料流被阻情况,如果料流前沿先于其它部分冷却固化,那么前后料流的汇合处就会形成熔接线。注塑件熔接线缺陷是产品成型过程中由于结构设计和注塑过程等因素造成的缺陷,大多出现在孔结构和壁厚变化,以及嵌件和多个注浇口部位。
1.5收缩痕缺陷和产生原因
注塑材料充模结束以后,表层会逐渐冷却固化,而芯层这时才开始冷却,在这种情况下如果
没有足够的保压补偿,那么芯层冷却收缩以后就会拉扯注塑件表层,使表面脱离模具,同时出现下凹情况,从而形成了收缩痕。收缩痕通常在注塑件局部出现,会导致壁厚突变较大。出现这种情况的原因,主要因为注塑压力或者是保压压力较低,以及保压时间和冷却时间较短,还有熔体温度和模温过高等因素。
1.6翘曲缺陷和产生原因
注塑件使用的材料如果弹性模量较低,那么抗变形能力就会较弱。在注塑成型时制件内部会产生应力,从而导致构件发生翘曲变形。汽车注塑件出现翘曲变形,主要是以下四种原因。第一,在结构设计时注塑件壁厚变化幅度较大,导致注塑过程中局部内应力分布不够均匀。第二,产品结构设计不够合理。第三,注胶口位置的设计不够合理。第四,顶出或者是冷却水设计不够科学,从而导致脱模不良等情况发生。
2规避方法
汽车外饰注塑件缺陷,主要是由结构设计、模具设计、成型工艺、材料应用等原因引起的,因此在具体设计时要参照相关规范要求。为了有效地避免设计缺陷,提出了以下几个注意事项。
2.1合理地进行材料选择
汽车外饰在注塑件结构设计时,要全面掌握材料性能,合理地选择注塑材料。具体设计时应当关注材料密度、熔融指数、拉伸强度、弯曲强度、热变形温度、收缩率等情况,同时还要掌握材料物理特性、熔体粘度、蠕变特性等情况。
2.2合理地设计脱模角度
为了注塑件能够顺利脱模,必须要合理的设置脱模斜度,通常情况下在坐标轴方向上要有一定角度,大小要与材料性能、几何形状、成型收缩率相适应。但是对于汽车外饰注塑件来讲,不仅要保证顺利脱模,也要避免拉白、龟裂等缺陷出现,因此要尽量降低脱模斜度。此外,如果简单注塑件结构可以满足使用需求,应当避免结构设计复杂化,这样不仅有利于脱模,而且还能全面提高生产效率,同时很大程度地降低了生产成本。
2.3合理地设置壁厚
均匀的壁厚可以减小注塑件冷却不均引起的内应力,同时也能降低收缩痕、翘曲、气泡等缺陷的发生概率。当注塑件结构设计无法确保壁厚均匀时,可以使用逐步过渡方式,从厚壁光
滑处过渡到薄壁处,或者是设计两个部件后,装配成为一个制品。壁厚如果在转角处,应当采用圆角过渡方式,这样有利于载荷分散,同时还能避免应力集中。当注塑材料流动性较差时,为了避免出现脱模不良问题,可以在模具转角处设置圆角,就可以确保模具内腔的光滑。
2.4加强筋设计
在不增加壁厚的前提下,应当合理地设置加强筋,这样才能提高制品刚性和强度。在加强筋设计时,需要注意以下几个情况。第一,加强筋厚度要适中,这样能够避免翘曲、缩印、夹水纹、空穴等缺陷发生。第二,加强筋应当分布均匀,排列时应错开。第三,高度不要过大。第四,不要将加强筋设计在大面积的中间部位。第五,加强筋两边需要设置脱模斜度,这样可以降低脱模难度。
结束语
注塑缺陷是产品结构设计和模具设计不合理导致的,所以结构设计具有重要的作用。汽车的整车品质提升在于细节的把控,因此外观质量会直接影响整车质量。在设计过程中技术人员
应当遵循相关规范和原则,并且预测可能出现的缺陷,然后根据实际情况优化结构设计,同时合理地调整工艺参数,这样才能全面降低生产成本,进而提升汽车的外观质量。
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