汽车塑料内饰门板翘曲变形原因及解决方案

汽车塑料内饰门板翘曲变形因素分析原料性能选材是汽车塑料内饰门板设计及制造环节的基础，不同的材料需采用不同的设计及制造工艺，材料的性能也影响着产品的翘曲变形程度。为保证产品符合使用要求，需要了解所选原料的具体性能。制作薄壁塑件的材料性能指标主要包括流动性、冲击强度、刚度、耐热性、阻燃性等。在实际生产中，汽车塑料内饰门板关键的性能指标是材料的流动性和冲击强度。产品结构塑件的结构主要由功能、工艺及造型3种结构组成。其中核心设计是产品的功能结构，工艺及造型结构的设计必须以满足塑件的功能结构为基本要求。塑件的结构首先要保障其功能的实现，同时尽量保证产品结构简单、稳定，尺寸和强度满足使用要求。在实际生产中，汽车塑料内饰门板结构设计中最常遇到的问题有：塑料内饰门板裙边等强度较弱部位，不能抵制顶出力，或因顶出力不均衡，造成产品变形；裙边区域在动模侧的结构较复杂，限制了冷却系统的布置，导致动、定模产生温度差异，增大产品变形；翻边拐角处易产生应力集中，引起变形；翻边转角处易变形等。对于上述经常出现的问题，一部分可以通过合理设置模具结构来改善，一部分可采取以下措施来改善：在产品内侧适当排布加强筋，提高产品强度，减小变形；加大产品转角尺寸(图1)，提高整体强度，减少应力集中，减小产品在动模上的黏附力，同时减小拐角区域的局部厚度(图2)，使得产品在充填完成后快速冷却，增强拐角强度，从而减小变形；在翻边转角处，增设doghouse(用来安装、固定螺钉的结构)固定点(图3)，有利于拉紧门板，减小装配间隙。模具结构模具结构设计是塑件质量的重要影响因素之一，合理的模具结构可以改善汽车塑料内饰门板的变形程度：(1)由于汽车塑料内饰门板的变形经常出现在裙边、翻边等强度较弱的部位，因此在设计模具时，可采用若干根直径在20mm左右的顶杆来定位产品，并将顶杆的端面车掉一圈，这样会在产品上留有四个圆环筋，圆环筋的厚度要小，不能影响产品装配(图4)，在顶出时可起到固定产品的作用，从而改善顶出时所造成的变形。(2)对于裙边区域，在动模侧一般结构较复杂，导致动、定模产生温差，增加了产品变形，需要设计均匀平衡的冷却系统来减小门板内部的残余应力和翘曲变形。可通过加强动模裙边区域的冷却，设置独立的冷却水管等冷却循环装置，独立控制裙边模温，降低动模与定模的温度差，从而减小塑料内饰门板的变形(图5)。(3)在内饰门板动、定模的翻边处，各设置一条独立的冷却水管(图6)，以便独立控制翻边处模具的温度，从而减小变形程度。(4)模具型芯、抽芯装置设置不合理、强度不足、定位的精度不高会造成产品变形，应对脱模斜度、顶杆数量及位置进行合理设置，增强模具强度，提高定位精度。(5)在必要情况下，可通过翘曲变形规律的针对性设计制作反翘曲的模具，从而抵消变形。注塑工艺注塑工艺是影响汽车塑料内饰门板变形的重要因素。该内饰门板塑件属于薄壁件，其结构要求在射速高、射压高、温度高的条件下成型，因此塑件对工艺参数的变化极为敏感。合理制定注塑工艺参数，对减小汽车塑料内饰门板的翘曲变形非常重要，其中，塑料熔体温度、保压压力、模具温度、注射时间是注塑工艺参数中对塑件翘曲变形影响较大的因素。同时，在内饰门板整个成型过程中，温度、压力、速度三者相互耦合，是一个非常复杂的过程，为优化注塑工艺参数，减小汽车塑料内饰门板的变形等缺陷，可结合实际生产情况建立重要工艺参数经验数据库。浇注系统浇注系统的设计是影响塑件变形的重要原因，尤其是浇口的结构参数、浇口的位置和数量不仅影响流动平衡，还将影响填充后塑件的收缩、变形以及内应力的大小和分布。合理确定浇口的类型、位置和数量，可较大程度地降低内饰门板的翘曲变形。图7是通过moldflow模拟，采用3个浇口和5个浇口的同一内饰门板翻边处的Z向变形量。通过对比可以看出，采用5个浇口的翻边处Z向变形量比3个浇口的小70%。结论汽车塑料内饰门板裙边、翻边等处是变形最大区域，针对这一问题，从原料选取方面应尽量选择流动性较好和冲击强度较高的材料；在产品结构设计方面，可采用增大裙边转角、减小转角壁厚、在裙边外拐角处设置doghouse来改善产品结构；在模具结构设计方面，通过设计合理的顶出机构以平衡顶出力，在动模裙边的局部区域设置独立的冷却装置，在动、定模的翻边处分别增设独立冷却装置