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汽车B柱护板设计与建模,汽车,柱护板,设计,建模
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汽车B柱护板的设计及建模CARS B-PILLAR SHIELD DESIGN AND MODELING摘要汽车从古到今的发展已经有100多年了 。这100年间，汽车行业以十分惊人的速度发展者！汽车是个十分先进的事物，是由许多人多年的努力才发展起来的。汽车B柱护板是汽车的一个内饰，它起着保护驾车人的作用，并且也起到美观车内环境的作用。汽车B柱护板的设计与建模是非常典型的且非常有代表性的设计，设计之初我们对模具的研究现状、发展趋势、组成及特点等内容有了比较深入的研究。根据汽车B柱护板的结构特点及工艺性，在进行充分论证的基础上制定B柱护板的加工工艺路线，对每一个工序的有关数据都进行了计算，将工艺流程卡写出来，这样一来在利用模具来进行生产的时候效率就大大的提高，这样一来产品的质量就达到要求了。通过AUTOCAD二维绘图零件绘制B柱护板的装配图和主要零部件的零部件图。最后，撰写本设计说明书。在设计了汽车B柱护板模具之后，在对它进行设计及注模，通过这个过程，我对汽车的认识就更加深入了。通过本次的设计对汽车及汽车B柱护板等知识点有了更加深入的了解，本次设计的结构为后续的设计和工作奠定基础。关键词 汽车B柱；护板；设计；建模IIAbstractDevelopment of the car from the beginning to now have a century. This century, the speed of development of the car is so amazing! Like other high-tech car just is not with a persons strength can be developed out. Car floor is the foundation of the cab, which supports itself and the cab driver, the weight of the occupant, but also bear the load, vibration, shock and torque generated in motor sport. So the design of the floor but the most important car design, its design and research is very meaningful.Design and Modeling of car B-pillar shield is very typical and very representative of the design, we studied design at the beginning of the status quo, development trend of the mold, the composition and characteristics and so have a more in-depth study. According to car B-pillar shield structural features and manufacturability, making the development of the B-pillar guard plate processing line on the basis of full argument, the relevant data for each step are calculated, the process will write out the card, so to using a mold to be produced when the efficiency is greatly improved, so that product quality to meet the requirements of. Drawing Parts Figure B-pillar shield assembly drawings and the main components of two-dimensional drawing by AUTOCAD parts. Finally, the writing of this design specification.In the design of the car after the B-pillar fender mold, it undergoes a bond in the mold, through this process, I know even more depth to the mold, and the mold at the time were designed in how, what steps, during the design time to pay attention to where and so on, it makes me die role of die structure also have a deeper understanding.Keywords automotive B pillar fender design modeling目 录摘要IAbstractII目 录III1 绪论11.1 汽车内饰的由来和当前的情况11.2汽车内饰主要系统介绍11.2.1仪表板21.2.2 座椅系统21.2.3 约束系统31.2.4 侧围装饰系统31.2.5 顶蓬与地毯系统42 汽车B柱护板及周边62.1 汽车B柱护板与车身、顶棚62.2 汽车B柱护板和安全带72.3 汽车B柱护板与侧门、密封条72.4 汽车B柱护板与座椅、气囊92.5 汽车B柱护板的分块93 B柱护板主要结构的设计123.1 B柱护板的受力分析123.2 B柱护板的颜色133.3 B柱护板的刚度与强度133.4 B柱护板的尺寸143.5 加强筋的布置143.6 B柱护板的校核154 B柱护板成型工艺及工艺装备154.1 成型方法之注射成型简介164.2 注射制品成型的后处理174.3 B柱护板的加工工艺184.4 材料的选用及原因184.5 加工参数194.6 PP加工工艺及模具注意事项194.7 材料、工艺和模具对制品缺陷的影响204.8 工艺装备215 塑料件的表面处理225.1 塑料件的表面涂装与目的225.2 表面处理的工艺235.3 塑料件的涂装工艺流程23结论23致谢24参考文献25IV1 绪论1.1 汽车内饰的由来和当前的情况汽车第一次出现在世人眼前，它的内外构造都和古代使用的马车类似，汽车构造的来源就是采用王族们的建议，使用了许多的宝贵木料，在座位上缝上兽皮并且外面镶上宝石金属等来显示王族们与众不同之处（图1-1），而到了二十世纪前期，现代汽车内饰布局方式的雏形已经在福特T型车上出现了（图1-2），我们可以在这个图片上看到与汽车刚诞生时的不同之处，就是他现在有了一些明显的功能分区，看上去还是简陋的。 二十世纪二十年代，美国的艺术色彩的出现使得汽车行业得以迅猛发展，它丰富了内外饰。使得汽车的外形和内在发生了巨大的视觉效应，使得汽车开始有了现代汽车的多曲面的车身，半人高以及可以容纳两人宽度的车面，那是的汽车不仅仅是一种可以代步和彰 图1-1老式汽车 图1-2福特T型车显身份的工具了，还是一种当代艺术和品位的体现。而到了二十世纪七十年代，因为当时的世界石油危机所产生的国家财政问题，汽车也受其影响，开始了面向各个行业的势头，开始从民用面向军农用等各个方面，以至于在这段时间汽车行业涌现出了大量的绝品，其中方方正正并且以功能至上的内饰使得个人感觉空间变大，这就符合当时的人们要求实用可靠的要求。之后随着计算机和软件的出现，使得汽车出现各种不同风格的款式，那一时期的内外饰在设计风格上变得逐渐复杂和丰富了。现在，汽车不仅仅是交通工具，还是一种艺术品，可以满足人们代步的同时也彰显一个人的品位和身份，而内外饰的丰富，也会提高人们的艺术欣赏力。而这些都体现出了设计师的整体性和追求，他们通过大量的市场调研发现，颜色的匹配、材料和纹理的选择、工艺制作精致性、造型设计和整体风格的一致性都会影响人们的购车欲望。1.2汽车内饰主要系统介绍但凡汽车里面可以感受到的原件，像是仪表板、地毯、立柱护板等这些都称之为内饰（图1-3） 图1-3汽车内饰1.2.1仪表板仪表板系统主要是由仪表板和副仪表板构成，它是汽车中的重要部件，是人们除了方向盘外首先会面对一部分，目前人们对于仪表板关注的重要部分是安全性、功能性、舒适性与装饰性。其中安全性是重要指标，它关系着购车人是否会选择这款车，而安全性主要体现在仪表板和座椅是否有气囊，但是即使如此，气囊在被使用是时也是会出现人员损伤，尤其对于病人和小孩而言，气囊并不是绝对安全的，所以开始加装气囊屏蔽开关。关于舒适性，又可以将仪表板分为硬塑仪表板和软塑仪表板。其中硬塑因为制造方便、价格低廉等被大量采用于一些中下等的汽车，而软塑则因为外观的美观和采用泡沫的高触感和吸振的原因，被人们广泛的关注，可能成为高等车的主要使用材料。按驾驶方向来区分，仪表板还可分为转向盘左置仪表板和转向盘右置仪表板。1.2.2 座椅系统汽车座椅是汽车中不可缺少的一个组件，它也在汽车的安全中扮演重要角色。座椅就是人在汽车中容纳件，它的舒适度和安全性直接影响到驾驶员的安全，所以，座椅有一定的空间要求和外形，来防止外来物品的入侵并保护驾驶员的安全。汽车座椅可以有多种选择，其中汽车前排座椅要可以调整前后距离以及角度和高度；而中后排的座椅要可以翻转和折叠，这些不是一定要拥有，而是依据车外形的选择而调整。现如今的座椅还兼有一些新功能。比如：可将座椅靠背旋转直至放平，使得靠背和坐垫组成一个平整的空间；在座椅上集成安全带的下部固定点、儿童座椅的安装固定点；三排座椅除了普通的翻转外，还可侧向达到面对面的形式；为了获得更大的储物空间，甚至可以将座椅快速拆卸或收藏到行李箱底板下方等。1.2.3 约束系统方向盘、安全气囊、安全带等部件构成了约束系统，方向盘是由最初的车舵发展而来，而车舵会把汽车行驶过程的产生的剧烈震动传递给掌舵者使得掌舵者产生操作困难，这使得掌舵者要拥有更强大的力量来使用，而转向盘这种设计使得驾驶员可以很方便的操作，不再忍受来自道路的震动。目前为止，转向盘已经不再仅仅用于操控方向了，它还集中了其他的功用，使得驾驶员可以在驾驶途中做出其他不同的事情，比如安装了可以接电话的蓝牙系统，安装导航仪的架子等，这些东西可以就在方向盘这个小区域内就被实现，不用因为要做一些其他动作而出现产生危险的可能。汽车的另一个约束是安全气囊，如前所说，其也负责人身安全，安全气囊可以在发生事故时迅速弹出从而抵住驾驶员的身体和头部，以防止驾驶员的身体和头部因事故而接触到汽车的一些较硬的组件，从而防止人身事故的发生，安全气囊主要分布在驾驶员前部和座椅的头枕部及车顶，其在发生事故时的弹起速度也是人们关心的项目，若气囊弹起过快也会使得驾驶员受到先一步的伤害，所以也需要一定的缓冲时间。安全带是最后一个约束部件，它通常是与安全气囊组合使用，起到一定的缓冲作用，与安全气囊一起保护驾驶人的人身安全，它通常与汽车的立柱和座椅相连接，拥有高强度、低伸长、耐磨等特点1.2.4 侧围装饰系统这里的侧围指的是车门、周边护板及装饰板。现在的汽车有A、B、C三个立柱，有些汽车甚至还有D柱，这些立柱都是固定在汽车侧围立柱内钣金件上，主要起着内部美化装饰和保护乘员的作用。立柱护板作为内饰件要安装合理，不能出现飞边毛刺等影响安装和操作安全的问题，其中立柱护板表面也不能有影响美观和安装的波纹、变形等情况，其外观表面不能有光点、裂缝、皱纹等。 图1-4侧围装饰系统一般车型上的立柱护板所采用的材料是塑料，本体采用PP-T20,下护板采用PP-T20+EPDM的材料，亮条可以采用ABS材料，金属装饰板可以使用不锈钢材料，滑道挡板可以采用PVC材料，包布护板会用到针织面料等。在设计立柱护板是要考虑其与钣金的间隙、与前风玻璃的配合间隙、与玻璃黑边的配合，与门洞密封条的配合、与顶蓬的配合、与安全带导向环的配合、与地毯的配合等。1.2.5 顶蓬与地毯系统这部分内饰件主要包含了顶蓬、遮阳板、扶手这些顶盖的时间，以及地毯、减振垫等对整车噪声隔离具有较大贡献的地板饰件。顶棚的作用是提高车内的美观都，同时起到与车外隔热、降低车内噪声，提高吸声功能，提高乘员乘坐的舒适性和安全性的效果。因为顶蓬置于车顶，所以会被外界的条件直接影响，例如光照，天气等，所以要求顶蓬有一定的耐磨性和抗热性。目前的顶蓬材料一般是由基材+缓冲隔热层+表皮层叠一体成型，并且利用大型设备，用热压成型法将它们复合成一个整体，成为具有一定刚性和立体形状的内饰件。顶蓬因为覆盖面积较大，除了自重以外跨幅度也较大，所以也需要一定的刚度，同时也有隔声隔热等效果，也要重量轻、强度高等特点，所以泡沫塑料、蜂窝结构基材就会成为顶蓬未来的发展方向。顶蓬如下图所示。图1-5汽车顶棚车毯因为铺在地板上所以被关注的不多，但车毯也是为了乘员安全的需要而产生的，它主要起着抗寒防潮的功用，并且随着汽车行业的发展，其也成为了一种体现品位的装饰品。现如今的车毯不单单是为了遮挡车厢底部的钣金线束等，随着工业发展也渐渐的拥有了隔声、减振、隔尘、隔热、防水和耐磨等方面的作用。车毯由4个部分组成，A是车踏垫。材料一般为PVC或TPO，主要设置在驾驶员侧，因为此处的使用频率最高，增加一层脚垫可以起到一定的耐磨作用。B是面料层。可以分为针刺地毯、簇绒地毯与其他塑料地毯，最常用的就是针刺地毯；而在豪华车上一般使用的是簇绒地毯，显得更加高档；PVC地毯材料的一些挥发性能不是十分的优良，对汽车的整体性会产生一定的影响，因此只在低档汽车上使用。C为背涂层。起着支撑面料，优化地毯性能的作用。为了使地毯更好的成型，一般会用PE或EVA材料的涂层，这些材料对隔声、隔热等也起到一定的作用。D是填充层，它依据不同的设计要求，会加以PU发泡或是一些废纺毡与毛毡材料进行填充，起到隔声、吸声等作用，主要能改善整车的NVH性能；而踩上去舒适的弹性与脚感，也会提高车的档次。2 汽车B柱护板及周边汽车B柱是汽车内饰的“细节”之一，细节决定成败，这是因为内饰件是用户可以最直观最确切感受到的汽车部分，其汽车的设计和做工质量会影响顾客的购车需求，而其中最重要的是，汽车内饰不仅仅起着装饰作用，还有美观，环保，节能等很重要的功能。2.1 汽车B柱护板与车身、顶棚汽车B柱在汽车上的位置就是在驾驶舱前面的座位还有后面的座位之间的，就是汽车的两个门中间的纵向的杠子，这个杠子从车子的上面一直到车子的下面。这跟b柱不仅对车子的顶部起到了支撑的作用，还要承受车子前面的门，还有后面的门的支撑力。在这跟中间的柱子上面还安装了一些部件，比方说前面座位的安全带，还有一些电线。这个B柱的的结构是比较复杂的，是一个曲面，并且形状还是不等称的，但是对于强度的要求时很高的，这个柱子里面的零部件深度一定要大，将零件剖开，它的截面会有变化出现，这个变化也是很复杂的，这个b柱下面的地方高度的变化是比较大的，零件的圆角半径也不大。所以在这个柱子的外面凸出来一个半径，这样可以确保力的传递性能是很好的。B柱护板本身的长度是由B柱来决定的，并且B柱起到支撑顶棚的作用，那么护板与顶棚的搭接是属于段差配合还是间隙配合就显得很重要。汽车在行驶过程中会有风顺着顶棚压下而给顶棚一定的压力，这个压力会传递给支撑他的立柱，这样会产生一定的挤压力，由于材料的原因，挤压力通常不会太大，但还是会有一定的上下起伏，如采用间隙配合，则需要计算顶棚自重及风压的条件下产生的挤压力，从而算出间隙配合所要产生的误差是多少。若是段差配合，这只要考虑加工精度的问题。在国际标准中有确定：立柱上护板与顶棚的配合，一般护板压住顶棚边缘至少10mm，压缩量为1.5mm左右；B柱下护板与前后门槛压板配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm。2.2 汽车B柱护板和安全带安全带的安装通常连接在立柱与座椅之间，在立柱上会有一个安全带卷轴器，与立柱钣金之间形成一个稳定空间，可以保证安全带顺利通过。图2-1/2-2、2-3、2-4 图2-1护板安全带连接示意图 图2-2 示意图 图2-3示意图 图2-4B柱下护板断面图B柱护板和安全带之间的配合要留有足够的空间，防止安全带不能回位。并且安全带手柄与护板的表面的距离一般要大于5mm。还有要求护板与安全带织带的配合检验，一般要求护板与安全带织带的最小间隙大于1.5mm，而B柱下护板和织带最小间隙同样大于1.5mm，而这样就可以满足安全带的运动要求。2.3 汽车B柱护板与侧门、密封条下图是B柱上护板和周边侧门的截面图，由图2-5可以看出B柱护板与侧门的配合情况及安装方式。首先安全带上固定点组件靠近顶棚但不接近顶棚，而B柱护板是有一个口来“覆盖”在上面，其固定点组件后部还有加强板。侧围门框的密封条来封住B柱护板与侧门的空隙，使得连接不会出现密封不严的情况，同理，B柱下护板也是与侧围连接并且由密封条来封住间隙。B柱下护板也会与侧围的内板有接触，而密封条也会密封柱侧围外板和前后门门板相连的部分。并且B柱护板与密封条之间是过盈配合，过盈量一般为3-5mm，并且密封条要能均匀的包围覆盖住护板的边缘。而护板边缘与密封条的距离一般为1-2.5mm 图2-5侧围剖切图2.4 汽车B柱护板与座椅、气囊汽车B柱护板如果在空间允许的情况下，与座椅靠背的距离应尽可能的加大，最低限度不能小于40mm。这个最低限度可以保证人在后座的舒适性和安全性，不会让人感觉到拥挤的情况，而且也符合了各种身材人的标准。没有最低标准的存在，就会在一定程度上出现问题。当然距离加大的话，就可以增加空间使人不会有约束感，也能方面乘员在行动时更加的方便，同时，日常生活中人们总有东西要放，这个距离加大的话，一些小而轻的物体就可以不占用后备箱的位置。而对于儿童乘客来说，距离的加大也会让他们有更多的活动空间和视野，不会造成一些不适应的情况。所以加大距离好处还是有很多的。现在的汽车座椅一般都有气囊，前后座都有，那么在出现事故的时候，气囊就会弹出来，通过快速膨胀来使人不先碰到一些硬的物体比如座椅的后背或仪表板之类的地方，而是碰到柔软的气囊，所以空间的要求就会显得很重要，如果太小，那么气囊就会来不及展开完全或者气囊展开过快使人先一步受到伤害，这样安全气囊的价值就体现不出来了。增大了空间就会给人一定的缓冲时间，使得气囊完全展开，那么这个和B柱有何关系。B柱附近气囊的一般安装位置在车门或座椅靠背侧面，如果B柱与座椅靠背的距离很大的话，完全可以使人的安全受到保障。2.5 汽车B柱护板的分块 图2-6、图2-7是汽车B柱护板。汽车B柱护板分为上护板和下护板，B柱上护板包覆中间立柱上半段的钣金、安全带调节器，这些连接件如果暴露在外的话，会使乘员产生不好的视觉效果，同时钣金、安全带调节器这些连接件都是一些较硬的物品，在事故突然发生时，会对乘员的安全造成威胁，所以要使用护板包围覆盖柱，给人以安全的感觉，护板的价值可以体现在侧碰过程中保护驾驶员的头部安全等方面，也可以掩盖排线、管道等，是汽车内部更加美观。 图2-6B柱上护板 图2-7上护板的连接B柱主断面结构图2-8 图2-8B柱主断面图B柱下护板结构与B柱上类似，只是包含了安全带的通过，同时也起到B柱上护板的所有功能。B柱上下护板配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm，护板与钣金有要求孔位正确，夹子与钣金孔是过盈配合，一般过盈量是0.5mm3 B柱护板主要结构的设计3.1 B柱护板的受力分析 图3-1汽车外总成 从图3-1我们可以看出，B柱在整个汽车的中部位置，位于底板上方与顶棚下方，前后门的中间位置，这样他就是一个上面受到顶棚的压力，下面受到来自底板的支持力，左右受到车门的挤压和剪切力，所以需要的部件强度及任性都较高，同理，B柱的护板也会受到这部分力的影响。但由于B柱护板是内饰件，并且有一定的弯矩，所以分为上下两个护板，这样可以分开受力，使得塑料护的寿命得到延长。这只是其一，其二在汽车里，人是坐在车里的，难免会受到碰撞，由于B柱护板是是个覆盖件，由塑料制成，并不能承受较大的侧撞力，所以不会做成板型，而是做成有一定弯曲幅度的截面呈现碗状的形态，这样可以缓解一定的冲击，使人的安全得到一定的保障。同时，如果设计人员进一步考虑到人的侧碰，那么就一定会在护板内安装缓冲筋或缓冲块，而这些也需要一定的空间来安装，那么这种形状的设计就显得很重要了。3.2 B柱护板的颜色B柱护板的设计主要考虑的是护板与四周相符合以及对应于整个汽车内部的颜色，使得护板与汽车内部的其他饰品不会出现色差，值得注意的是B柱护板的周边的搭接关系与刚度强度，而这个已经在上面交代过，那么这里就考虑的就是颜色的选用。然而不同的客户有不同的需求，而不同的地区也有不同的风格，对于较冷的北方，由于冷的时间较长，汽车内部的装饰颜色的选择就不能还是使用象征者冷天气的冷色调，所以可以选择暖色调的淡黄、黄色等色调，而对于南方地区，因高温时间较长，也不能选用象征高温的暖色调，这样会使人感到不适应，本来就高温的天气再加上暖色调的汽车，会使人出现视觉的不良感受，可能会使人产生不良情绪，使乘员出现驾车事故的几率增加就不好了，所以经常出现浅灰、灰色的色调，来调节并且平衡视觉感受。3.3 B柱护板的刚度与强度B柱护板的强度与刚度只要与其材料和本身的形状有关，那么B柱护板在应用于汽车内饰时，满足刚性（1900MPa）和韧性（23，缺口冲击20KJ/m）平衡的要求，强度则与汽车的形状，而通常的汽车的基础强度是没有什么问题的。3.4 B柱护板的尺寸 图3-2零件图上图是一般汽车B柱护板的尺寸。对于B柱护板并没有一套固定的数据，而是根据当前汽车的要求而确定，但是壁厚一般均是3mm左右。上图的零件展开尺寸计算 72mm 式3.3 料宽 式3.4 3.5 加强筋的布置加强筋对于注塑件起到十分重要的作用，它也是不可或缺的功能部分，因为加强筋能够有效的增强产品的刚性和强度，并且也不是很需要大幅增加产品的切面面积，对于一些经常受到压力、扭力、弯曲的塑料饰品是十分实用的，此外，加强筋更可以充当内部流道，有助于模腔充填，对帮助塑料流入部件的支节部分有很大的作用。从生产角度考虑，实用大量短而窄的加强筋优于使用一些深而阔的加强筋。模具生产时对于加强筋的阔度和数量通常都会有一定的余额，这样可以在实验产品的刚度强度是发现是否有不足，可以依据这个来适当的使用加强筋，并且这个在使用上比较便宜。而B柱护板的加强筋的位置一般在与各个周边的连接处，应为本身就是塑料饰品，强度和刚度难免会在某一个方面不足。图3-5的加强筋位于安全带连接件的右下方，这样可以增强一定的刚度和强度。 图3-5加强筋位置3.6 B柱护板的校核有法则校核，根据目标市场确定数据，如兼顾国内、欧洲、美国等标准，且要满足国标GB11562-1994以及GB11552-1999，立柱护板内部满足法规FMVSS201的头部伤害值要求，护板内部要增加加强筋。4 B柱护板成型工艺及工艺装备材料本身的制造过程以及从材料到所能利用的产品的过程，都必须通过一定的工艺才能实现，而材料通过各种加工手段渐渐的变成现在的成品，成品才能体现出其存在的意义及价值。通过B柱护板本身的材料与现如今常用的工艺手法，我们可以确认其成型工艺的选用，而成型工艺主要包含两方面的内容，一是成型方法，二是加工工艺，而在其中，材料工艺往往和机器及模具联系在一起，而其中的发展的程度则又代表了当前国家的工业制造水平。因此十分重要，在这里，通过一定的经验分析出，B柱护板采用的成型方法是注射成型。4.1 成型方法之注射成型简介塑料在注塑机中的加热料筒中塑化后，由柱塞或往复螺杆注射到闭合模具的模腔中形成制品的塑料加工方法。这种方法能加工外形复杂、尺寸精确或带嵌件的制品，并且生产效率高。大多数热塑性塑料和某些热固性塑料(如酚醛塑料)均可用此法进行加工。用于注塑的物料须有良好流动性，才能充满模腔以得到制品。 20世纪70年代以来，出现了一种带有化学反应的注射成型，称为反应注射成型，发展很快。注射成型依据注射设备的不同通常分为柱塞式注射法和螺杆式注射法。注射成型是热塑性树脂最典型的一种成型工艺，现已广泛适用于汽车行业。注射工艺流程：干燥原料、加料、塑化、注射（包括冲模、保压、倒流、冷却、顶出）、修边去料把、后处理。注射成型的工艺参数有注射压力、锁模力、螺杆背压、机筒温度、喷嘴温度、模具温度、注射速度、螺杆转速、成型周期等。注射压力：注射压力是指在注射时，螺杆或柱塞端面处作用于熔料单位面积上的力。对于二台注塑机而言，所能达到的最高注射压力是一定值，而注射时的实际注射压力，是由克服熔料流往喷嘴、流道和模腔的流动阻力所决定的。因此，实际注射压力均小于所用注射机的最高注射压力。锁模力：锁模力是指注射时为克服型腔内熔体对模具的涨开力，注射机施加给模具的锁紧力 。当原料以高压注入模穴内时会产生一个撑模的力量,因此注塑机的锁模单元必须提供足够的锁模力使模具不至于被撑开。锁模力计算：撑模力量=成品在开关模方向的投影面积(cm2)模穴数模内压力(kg/cm2);螺杆背压：为了增进熔融材料的塑化和混炼，注射机螺杆后退时注射机机筒内保持一定的压力，且控制螺杆一遍后退一遍旋转，就把这个时候加于注射机机筒内的压力称为螺杆背压。这种压力的大小是可以通过液压系统中的溢流阀来调整的。在注射中，塑化压力的大小是随螺杆的转速都不变，则增加塑化压力时即会提高熔体的温度，但会减小塑化的速度。此外，增加塑化压力常能使熔体的温度均匀，色料的混合均匀和排出熔体中的气体。一般操作中，塑化压力的决定应在保证制品质量优良的前提下越低越好，其具体数值是随所用的塑料的品种而异的，但通常很少超过20/c。料筒温度：注射模塑过程需要控制的温度有料筒温度，喷嘴温度和模具温度等。前两程温度主要影响塑料的塑化和流动，而后一种温度主要是影响塑料的流动和冷却。每一种塑料都具有不同的流动温度，同一种塑料，由于来源或牌号不同，其流动温度及分解温度是有差别的，这是由于平均分子量和分子量分布不同所致，塑料在不同类型的注射机内的塑化过程也是不同的，因而选择料筒温度也不相同。喷嘴温度：喷嘴温度通常是略低于料筒最高温度的，这是为了防止熔料在直通式喷嘴可能发生的流涎现象。喷嘴温度也不能过低，否则将会造成熔料的早凝而将喷嘴堵死，或者由于早凝料注入模腔而影响制品的性能。模具温度：模具温度对制品的内在性能和表观质量影响很大。模具温度的高低决定于塑料结晶性的有无、制品的尺寸与结构、性能要求，以及其它工艺条件(熔料温度、注射速度及注射压力、模塑周期等)。注射速度：注射速度是指把熔融状态的材料射入模具的速度。一般注射速度高一点较好，但是过高则会产生银纹、毛头等缺陷；注射速度太低就会应为速度太慢使得冷却快而使材料出现明显的熔合线，同时还会对材料的强度造成影响。螺杆转速：螺杆转速直接关系注射物料在螺杆中输送和塑化周期等因素的重要参数，它直接影响塑化能力、塑化质量和成型周期。随着螺杆转速的提高，塑化能力提高，溶体温度及熔体温度的均匀性提高，但螺杆转速过高则会影响塑化作用，会使其下降。成型周期：完成一次注射模塑过程所需的时间称成型周期，也称模塑周期。成型周期直接影响劳动生间率和设备利用率。因此，在生产过程中应在保证质量的前提下，尽量缩短成型周期中各个有关时间。在整个成型周期中，以注射时间和冷却时间最重要，它们对制品的质量均有决定性的影响。注射时间中的充模时间直接反比于充模速率，生产中充模时间一般约为35秒。注射时间中的保压时间就是对型腔内塑料的压力时间，在整个注射时间内所占的比例较大，一般约为20120秒(特厚制件可高达510分钟)。在浇口处熔料封冻之前，保压时间的多少，对制品尺寸准确性有影响，若在以后，则无影响。保压时间也有最惠值，已知它依赖于料温，模温以及主流道和浇口的大小。如果主流道和浇口的尺寸以及工艺条件都是正常的，通常即以得出制品收缩率波动范围最小的压力值为准。冷却时间主要决定于制品的厚度，塑料的热性能和结晶性能，以及模具温等。冷却时间的终点，应以保证制品脱模时不引起变动为原则，冷却时间性一般约在30120秒钟之间，冷却时间过长没有必要，不仅降低生产效率，对复杂制件还将造成脱模困难，强行脱模时甚至会产生脱模应力。成型周期中的其它时间则与生产过程是否连续化和自动化以及两化的程度等有关。4.2 注射制品成型的后处理在注射过程完成并脱模后，制品内部还有一定的内应力，由此导致塑件在使用过程中产生开裂或变形。因此，注射成型后需要用退火处理或调湿处理来去除内应力。退火处理：退火热处理分为完全退火，不完全退火和去应力退火，扩散退火，球化退火，再结晶退火。退火材料的力学性能可以用拉伸试验来检测，也可以用硬度试验来检测。许多钢材都是以退火热处理状态供货的，钢材硬度检测可以采用洛氏硬度计，测试HRB硬度，对于较薄的钢板、钢带以及薄壁钢管，可以采用表面洛氏硬度计，检测HRT硬度.把钢加热到临界点Ac1以上或以下的一定温度，保温一段时间，随后在炉中或埋入炉中或导热性较差的介质中，使其缓慢冷却以获得接近平衡状态的稳定的组织。调湿处理：有些刚注射完成的塑料制品在高温下与空气接触会氧化变色，而有些在空气中使用会出现吸收水分的膨胀。所以把刚从模具中取出来的制品放在热水中，使之吸湿并且与空气隔绝，防止氧化。4.3 B柱护板的加工工艺汽车B柱护板使用的材料主要是非金属材料，其中包括塑料、橡胶以及织物等，其中塑料用量最大，其次是纤维织物。在这里的B柱护板主要是使用的是塑料，所以下面介绍塑料知识。塑料除了密度小以外还有许多优点，比如可以自由变化的造型和颜色、不会腐蚀和生锈、可绝热和保温、成型容易且能大批量生产、触觉和视觉效果好等，这就使得塑料成为了汽车内饰的首选材料，对于现在人各种对内饰品位不同和欣赏能力及汽车的安全性方面的要求的不同，内饰所选用的材料特性也会不同，尤其以B柱护板来说，更要掌握一定的塑料成型工艺和模具的知识，才能满足不同人的要求。4.4 材料的选用及原因鉴于B柱护板本身的特性，我们通常选用PP类塑料作为制作B柱护板的主材料，那为什么要使用PP类塑料呢，下面就介绍一下PP类塑料适合B柱护板的原因。塑料是以合成树脂为主要成分，加入一些助剂制成的一种人工材料，合成树脂决定塑料的类型和主要性能，如机械性能、物理性能、电性能、化学性能等，合成树脂在塑料中的比例一般不低于40%。助剂是指塑料成型加工前或加工过程中，为有利于制品生产和性能改善而加入的各种辅助性材料。PP类塑料性能及介绍：聚丙烯（Polypropylene，简称PP）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。并且无毒、无臭、无味，是一种高密度、无侧链、流动性好，易成型；4、原料来源丰富，价格便宜；5、耐化学性能好、耐温性能好。而B柱护板在应用于汽车内饰时，要满足刚性（1900MPa）和韧性（23，缺口冲击20KJ/m）平衡，耐老化性（150条件下，400h）和高低温性不发生变形或脆裂这些条件，并且国家要求内饰拥有一定的环保要求，而PP类塑料也有低气味（3.5级）、低碳散发（50ugC/kg）、低雾度（2mg）这些条件，可以使得汽车内的环境具有一定的清洁性。汽车专用工程塑料添加材料（增强材料主要起加强作用，使树脂达到使用要求）：1、 滑石粉（碳酸钙）、云母粉、石英粉：流动性好，塑料性脆，比容小2、 木粉：流动性好，塑料性脆，比容小，易吸湿；3、 棉纤维、碎布纸屑、石棉纤维：流动性差，易吸湿，塑件强强好，树脂流动性 过大时易发生填料分头聚积，易发生填充性不良；4、 玻璃纤维：加入过多会造成材料变脆4.5 加工参数PP塑料加工参数1 表4-1材料材料收缩率干燥温度干燥时间前部料筒温度中部料筒温度后部料筒温度PP0.8%-2.0%80-902h200-220220-240160-190 PP塑料加工参数2 表4-2材料成型压力下段成型压力保压压力模具温度PP60-80MPa前段压力80%40-60MPa40-804.6 PP加工工艺及模具注意事项PP材料的注射工艺的注意事项有4项，分为干燥处理、注射温度、注射压力及冷却时间。干燥处理：聚丙烯材料虽然吸水率低，但是在加工前应该尽量进行干燥处理。而这个处理对于减少制品缺陷（如银丝、气泡），提高生产效率非常重要，如果存储的方法用的好的话，就不是很需要干燥处理。注射温度：聚丙烯树脂材料的结晶度高，因此加工温度需要较高，一般来讲料筒最高加热温度不超过260，考虑到聚丙烯材料的流动性能好，收缩率大，为了避免制品发生飞边、收缩等缺陷，料筒温度通常低于料筒最高加热温度30左右，料筒的后部加热温度要求则更低。同时聚丙烯材料是B柱护板塑料件加工的主要塑料，在加工过程中要防止聚丙烯材料在料筒中的停留时间过长，使得聚丙烯分解而影响B柱护板本身所要求的散发性能。注射压力：注射压力的设置需要兼顾欠料注射和飞边，由于聚丙烯材料的流动性能好，会产生较大的压力从而产生飞边，也会使得内应力增加，以致后来随着温度的变化发生变形和开裂现象，而一般来讲聚丙烯材料的成型压力在60-80MPa，如果压力太小，则可能发生欠注和饰品收缩严重。在设置多段压力注射时，第二段注射压力通常为第一段注射压力的80%，而保压压力则为最大注射压力的80%左右。冷却时间：冷却时间的长短直接决定注射成本。冷却时间过短，制品易发生变形、收缩，冷却时间过长则会影响生产效率，增加注射成本。因此设置合理的冷却时间意义重大。而减少冷却时间可以从两个方面着手：一是由于聚丙烯材料的热稳定性好，可以适当的提高螺杆转速、减少背压，加快螺杆后退时间（螺杆的后退所需要的时间通常比冷却时间长）来缩短冷却时间；二是通过模具的冷却来缩短制品的冷却时间（由于型腔体积比型芯体积大，因此往往都是型腔先冷却，型芯后冷却从而使制品发生翘曲变形，因此型芯的温度要比型腔的温度低5左右，防止型腔先冷却，模具温度要在生产过程中进行测定和记录）PP材料的模具设计注意事项有3项，分为模具温度、流道及分型面间隙。模具温度：树脂结晶程度主要由模具温度决定，模具温度偏低，则塑料件表面光泽度差，模具温度过高，则易发生翘曲变形、收缩。对聚丙烯材料而言，模具温度一般设置在40-80之间。模具的温度通过冷却水的温度来控制，冷却水道的设置应尽量靠近型腔和型芯，且应该布置均匀，保证模具温度的均匀性。流道：聚丙烯材料适合使用热流道系统，对于大型注射零件如保险杠、仪表板都应使用热流道系统，对于其他小型部件若使用冷流道，应注意其流道直径，常用的流道直径范围是4-7mm。分流面间隙：由于聚丙烯材料流动性能好，为防止飞边产生，分流面间隙一般来讲应小于0.03mm。4.7 材料、工艺和模具对制品缺陷的影响这里对制品也就是B柱护板的影响最多的遇到的也就是缩痕及飞边，下面详细了解下这两个缺陷对制品的影响。缩痕：也叫缩水、凹痕、塌坑、憋型等，是指制件在壁厚处出现表面下凹的现象，若收缩不成，则形成空洞。缩痕的影响和控制措施见表4-2。 质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标缩痕壁厚不均匀主要是加强筋的厚度，其厚度不能超过壁厚的三分之一表面处理外观无缩痕，特别喷漆件和电镀件表面无缩痕。材料收缩率大降低壁厚，壁厚不能超过4mm降低模具和树脂温度，提高注射压力，延长保压时间离胶口位置太远扩大胶口或流道加强发生缩痕处的冷却 表4-2飞边：飞边又称溢料、溢边、披锋等，大多发生在模具的分合位置上，有时在顶杆和镶块等位置也有。飞边的影响因素及控制措施见表4-3。质量缺陷影响因素控制措施工艺和模具改善目标飞边锁模力不够必要的锁模力=制品投影面积成型压力降低注射压力，降低树脂温度，降低模具温度，降低注射速度无飞边产生模具刚性不够或模具错位型芯和型腔采用高硬度模具钢和模具矫正材料流动性能太好主要靠模具精密程度来保证，成型工艺难于补偿 表4-34.8 工艺装备注射机是将热塑性塑料或热固性料利用塑料成型模具制成各种形状的塑料制品的主要成型设备。注射成型是通过注塑机和模具来实现的。注塑机的类型有:立式、卧式、全电式，但是无论那种注塑机，其基本功能有两个：1）加热塑料，使其达到熔化状态；2）对熔融塑料施加高压，使其射出而充满模具型腔。按螺杆类型划分有柱塞式注射机、螺杆式注射机和排气式注射机等。5 塑料件的表面处理内饰塑料件在加工过程中不可避免的会出现一些问题，如色差、银纹、融合痕等问题，而这些问题都需要表面处理来完善。5.1 塑料件的表面涂装与目的当塑料件表面出现问题时我们需要考虑的就是如何去除或掩盖掉这些问题，那么表面涂装会帮到我们。表面涂装会起到三个作用，分别是装饰作用、保护作用及特殊功能。装饰作用和保护作用顾名思义，装饰作用是为了掩盖表面问题，保护作用这是为了提高塑料件的寿命，而特殊作用就是涂上一些特种涂料，例如耐磨涂料、耐划涂料等。5.2 表面处理的工艺塑料件的涂装会有一定的难点，主要是由于塑料的表面附着力小，涂料不易吸收，还有因为塑料的热变形温度低，因而涂料的干燥固化也受到一定的限制。再可能有些塑料表面会出现有油质的脱模剂，这就更加是涂料的附着难上加难。因此要在涂装前进行一些处理。表面处理可以有三个方面，分为表面清洁化、表面活性化和表面功能化。表面清洁化：使去除表面的灰尘、颗粒、油分等杂物。表面活性化：使用药剂、火焰、涂底漆等处理方法使涂膜附着。表面功能化：是指防止带电，金属表面化等。5.3 塑料件的涂装工艺流程根据塑料的材质及特性、涂装技术要求和涂膜附着优良的原则，选用表面处理工艺、所使用的涂料、油漆、稀料、烘干规范等可以确定塑料件的涂装工艺流程，并根据生产量的大小选择适宜的生产
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