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汽车毛毡轮罩成型工艺研究李国锋（上海天原集团胜德塑料有限公司上海200241）中图分类号：U465文献标识码：A文章编号：1672- 7894（2014）25- 0114- 03摘 要 本 文 对 汽 车毛毡轮罩的成型工艺方案进行了简要 分 析 和 研 究 。 作者通过对汽车轮罩发展史的概述 ，使 读 者 了解了汽车轮罩的功效及 制 造 工 艺 ， 并对毛毡轮罩的使用效 果和成型工艺产生兴趣 ， 然后介绍了毛毡轮罩成型的工艺 步 骤 和 关 键 技 术 点 ， 通 过 工艺技术的解析以及难点的解决 初步展现了毛毡轮罩的成型加工过程 。关键词 汽 车 毛 毡 轮 罩 工 艺 研 究设计要求 30dB 还要降低 1/5，完全达到预期设计目标；后期回收利用方便，环保节能。率先掌握该产品设计和生产必将赢得先发优势。全毛毡压制成型工艺在国内处于起步阶段，国内有能力配套的厂家屈指可数，目前国内部分企业均采用人工烘料、上料等工序，生产稳定性和产品质量稳定性较差，客户意见较大，经常发出抱怨。我公司技术人员经过一年多的技术走访、技术分析、技术改建和小样测试等步骤，掌握了无纺毡压制成型工艺和自动生产各个工艺环节，并且结合国外先进制造技术，对已设计研制设备进行技术改造和升级，使得该研制设备达到国内领先水平，为公司今后实现自动化生产和精益化管理打下了坚实的基础。2 主要技术指标分析与如今常用的几类轮罩相比，一次成型带毛毡塑料轮罩具有重量轻、降噪音效果好的特点，以下是几组性能对比数据。通过上述比对数据，可以发现毛毡轮罩单位重量最小，其同面积零件重量是最轻的，换言之也是能耗最少的。噪音测试结果与毛毡嵌入注塑轮罩测试结果接近，在同等水平下，考虑到制造工装投入以及产品成本和工艺因素，毛毡轮罩性价比最优。3 材料选择3.1 主要材料性能分析毛毡材料是由 PP 和低熔点 PET 混纺组成，其具有重量轻、轻度高、加工成型方便、耐化学腐蚀和吸音效果好等特点，是一种热塑性材料。PP：聚丙烯，是一种半结晶的热塑性塑料。具有较高的耐冲击性，机械性质强韧，抗多种有机溶剂和酸碱腐蚀。在工业界有广泛的应用，是平常常见的高分子材料之一。PET：聚对苯二甲酸乙二醇酯对苯二甲酸与乙二醇的聚合物，英文缩写为 PET。这种纤维强度高，其织物穿着性能良好，目前是合成纤维中产量最高的一个品种，分子结构的高度对称性和对亚苯基链的刚性，使此聚合物具有高结晶度、高熔融温度和不溶于一般有机溶剂的特点，熔融温度为257265；它的密度随着结晶度的增加而增加，非晶态的密度为 1.33g/cm3，拉伸后由于提高了结晶度，纤维的密度为1.381.41 g/cm3，从 X 射线研究，计算出完整结晶体的密度为 1.463 克 / g/cm3。非晶态聚合物的玻璃化温度为 67；结晶聚合物为 81。聚合物的熔化热为 113122J/g，比热容为 1.11.4J/(g. k)，介电常数为 3.03.8。PET 不溶于普通溶剂，只溶于某些腐蚀性较强的有机溶剂如苯酚、邻氯苯酚、间甲酚、三氟乙酸的混合溶剂，PET 纤维对弱酸、弱碱稳定4。本论文研究过程采用上海普纳特汽车毛毡制品有限公司提供的 PP/PET 无妨复合针刺毛毡，材料厚度为 5mm，面密度为 1200g/m2，其中 PP 含量为 55%，PET 含量为 45%。材Research on the Molding ProcessWheel House / Li Guofengof Automobile FeltAbstract This paper makes a brief analysis and research on themolding process of automobile felt wheel house. Through a sum-mary of the development history of automobile wheel house, the writer makes the readers know about the efficiency and manufac- turing process of felt wheel house and develop the interest in the use effect and molding process of felt wheel house, and then in-troduces the molding procedures and key technical points of feltwheel house. Through analyzing the techniques and settling the difficult points, this paper preliminarily presents the molding process of felt wheel house.Key words automobile;felt wheel house;process study1 概论随着国内汽车行业的不断发展，汽车已经成为非常普遍的交通工具，并且家用汽车市场份额不断增长，乘用车市场空前火爆，国内外多家主机厂瞄准中国市场制定了不同的扩张策略和产品定位策略。大众消费者对于乘用车的审视标准也在逐步转变，舒适性、人性化、轻量化、油耗低等指标成为主要考评指标，影响这些指标的关键零部件也成为各主机厂技术升级和产品调整的重点方向1。硬塑件逐步取代金属件，软饰件逐步取代硬塑件，近年来防噪音轮罩产品已经成为国内多家汽车生产厂家的重点发展方向。最早的汽车轮罩采用金属冲压成型。冲压轮罩属于典型覆盖件，与一般冲压件相比，具有形状复杂（多为空间曲面）轮廓尺寸大，材料薄，表面质量要求高等特点。在轮罩的制造过程中，要经过拉伸、修边、剖切、整形、翻边等多道加工工序才能完成。其因成型工艺复杂、产品重、成本高、噪音大等缺点，已经被塑料轮罩取代。塑料轮罩尽管加工工艺简单、成本低、重量轻、利于环保回收但是降低噪音效果有限，并且在雨天行驶过程中，高速旋转的轮胎带起的水滴打到轮罩表面后反溅出的水雾对后面车辆的行驶安全带来巨大的隐患2。新型毛毡压制成型轮罩，有效解决了以上问题，将轮罩轻量化，减少行驶能耗；加工流程机械化，效率大大提高，成本下降；降噪效果明显，通过噪音测试，平均数据为 24dB，比表 1 新型轮罩与通用轮罩的重量、噪间对比表3作者简介：李国锋（1981），工程师，研究方向为塑料成型加工。114汽车轮罩类型单位面积平均重量驾驶性噪音要求测试噪音结果毛毡轮罩（0.1200.140）g/cm230dB(A)（60km/h）23dB(A)（60km/h）普通塑料轮罩（0.1700.190）g/cm242dB(A)（60km/h）37dB(A)（60km/h）毛毡嵌入注塑轮罩（0.1300.150）g/cm230dB(A)（60km/h）24dB(A)（60km/h）背粘毛毡轮罩（0.2000.220）g/cm2160模具温度（）4060保压时间（s）15成型周期（s）80序号测试项目性能要求测试标准1面密度1200 +/- 50 g/m2nach / to GME 603012厚度3,5 +/- 1 mm minGME 60303- 1D3断裂拉力 500 N/5 cmGME 60325- B4耐温性能200 h, +80 CGMI 60307- H5环境老化 0.5 % maxGMW14729 (1 = 48 h)6抗弯刚度5NISO 178科研应用表 4 红外加热温度、时间及毛毡表面温度注：1- 5 号为毛毡 5 个测温点，热敏纸均采用 TMC- C.10 格测温纸。表 5 陶瓷加热瓦温度、时间及毛毡表面温度注：1- 5 号为毛毡 5 个测温点，热敏纸均采用 TMC- C.10 格测温纸表 6 接触加热温度、时间及毛毡表面温度注：1- 5 号为毛毡 5 个测温点，热敏纸均采用 TMC- C.10 格测温纸理论成型压力数据位 137.57T。在实际使用过程中，如果仅仅是成型不需要冲切产品，则一般压力选择为 60T 左右，若为成型和产品冲切工艺在一起，则一般选取压力为 260- 300T 左右，根据上述计算，选取压力超出理论压力 2 倍，完全满足成型工艺压力要求。4.3.2 保压时间为了使产品具有足够的刚性和尺寸稳定性，在毛毡冷却固化定性过程中压机需要保持一定的压力并维持一定时间，这个时间称之为保压时间。保压时间与材料的特性、产品厚度、产品结构、成型温度、模具温度等都有着较大的关系 。 针对毛毡轮罩 胚料为 1200 g/m2，成型后产品厚度为3.5mm 的材料通过多次测试最佳保压时间为 10 秒，时间太短，产品固化不好，时间过长，增长加工周期，生产效率下降。4.3.3 冷却水温为了缩短生产周期，减少产品变形，提高产量，毛毡压制成型轮罩模具都要采取降低模具温度，加快冷却的方法。本研究中，模具水温控制在 40- 60。5 成型缺陷及解决方案5.1 收缩一致性差,产品局部变形主要原因：a 毛毡胚料加热不均衡，温度差异大；b 模具冷却不均衡，凹凸模温或者局部温差大；c 保压时间太短，冷却不够。解决方法：a 选取合适加热方式，加热过程中注意温差控制，特别是四周温度和中心温度的差异不能超过 10；b模具冷却水设计时注意冷却水路布置要均衡，采取单回路形式，凸凹模的温差不超过 5；c 适当控制保压时间，根据产品尺寸情况合理控制时间。5.2 毛毡压制拉伸过程中局部缺料或过薄主要原因：a 毛毡在模具成型区域内有效面积不够，导致局部稀疏，甚至破裂；b 模具局部间隙过小，毛毡被挤压过实甚至出现倒毛现象；c 模具局部困气。解决方法：a 让材料在模具成型范围内有效面积增大，在压制之前进行局部预留料处理；b 模具设计时注意模具刚度，调整模具间隙达到合理程度；c 模具上困气部位设置排气机构。5.3 毛毡压制褶皱主要原因：a 模具升降周边形状复杂，毛毡的拉伸时受到的阻力不相同，导致产品褶皱；b 加热后的毛毡料在压制时局部供料过多，导致挤压褶皱。解决方法：a 根据产品形状特征调整模具 R 角，调整局部阻力，使毛毡压制顺畅；b 减少褶皱区域的供料量，尽量展平毛毡。116上述缺陷基本都与工艺的一致性和稳定性有关，如果我们采取关键工序自动化装置，则可以得到有效的控制，产品质量稳定性大大提升。1针刺抓手；2升降气缸；3伸缩机械手；4平移气缸；5料框；6烘箱；7加热瓦；8压机图 3 自动生产线布置图6 结语毛毡压制轮罩产品已经成为国内多家汽车生产厂家的重点发展方向，就目前市场应用方面来讲，几乎所有高端车 型全部采用毛毡轮罩，一些合资品牌也正向中低端产品推 行全毛毡轮罩，比如大众已经在多个中端车型使用，通用也 在新车型开发上开始使用，其比传统汽车轮罩具有显著的降噪、减排、环保等作用。全毛毡压制成型工艺在国内处于 起步阶段，国内有能力配套的厂家屈指可数，因此，率先掌 握该产品设计和先进生产技术必将赢得先发优势。本文针 对毛毡轮罩压制成型工艺进行了流程概述和关键技术的剖 析，简要阐述了毛毡轮罩压制加工过程中的重点和难点。由 于涉及多项保密技术，本文不便详细阐述，不便之处还望读 者谅解。参考文献1 邢鹏.顾客对车内噪声品质主观性评价研究D.武汉:武汉理工大学,2012.2 张志刚.开级配沥青混凝土在高速公路的应用J.交通世界(建养机械),2009(7).3 王伟其.新型汽车轮罩及工艺研究J.长春工业大学学报,2009,30(4).4 李华冠,陶杰,包祖国,等.汽车内饰用 PET/PP 非织造材料的制备及其性能研究J.材料应用,2012(5).5 冯兆行.热塑性纤维混杂纺织复合材料的研究D.杭州:浙江理工大学,2011.6 张德益.汽车内饰件压制成型工艺研究D.南京:南京理工大学,2009.编辑 王恒平加热区域上加热区下加热区加热时间 / 秒设定温度：20020060面板显示温度194198结果1 号2 号