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注塑技术在汽车塑件领域的应用与实践
  浏览次数:7575  发布时间:2015年08月24日 17:39:21
[导读] 随着汽车产业的快速发展,在环保与节能的全球经济增长前提下,汽车工业的以塑代钢成为汽车革命的发展趋势。塑料及其复合材料不仅可减轻零部件约40%的质量,还可使生产成本降低40%左右。国际上越来越重视新型车用塑料材料与配件的开发,塑料零件在汽车中的用量迅速上升,发达国家已将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的重要标志,目前国内汽车的材料约10%以上由塑料构成。塑料在汽车中的应用范围正在由汽车内部装饰扩展到汽车外部结构;除聚烯烃材料近来在汽车领域的应用量大增外,聚氨酯、增强复合材料等在汽车行业的运用也日

     随着汽车产业的快速发展,在环保与节能的全球经济增长前提下,汽车工业的以塑代钢成为汽车革命的发展趋势。塑料及其复合材料不仅可减轻零部件约40%的质量,还可使生产成本降低40%左右。国际上越来越重视新型车用塑料材料与配件的开发,塑料零件在汽车中的用量迅速上升,发达国家已将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的重要标志,目前国内汽车的材料约10%以上由塑料构成。塑料在汽车中的应用范围正在由汽车内部装饰扩展到汽车外部结构;除聚烯烃材料近来在汽车领域的应用量大增外,聚氨酯、增强复合材料等在汽车行业的运用也日益增加,“以塑代钢”为塑料工业提供了更加广阔的发展前景。越来越多的汽车零部件正逐步由金属制造转向使用塑料来制造。注塑件在汽车零部件所占的比例越来越高,注塑产业也成为汽车产业供应链上最为关键的环节。

在这一趋势下,泰瑞机器股份有限公司近年来加大在汽车工业相关的配套领域的研发工作,由于汽车复杂零件的塑料件有它的与众不同的特殊性:所以其注塑在设计上,我们充分考虑到如下因素:
     1、如汽车保险杠、仪表板等常用的树脂材料为改性PP和改性ABS等改性树脂,树脂材料有不同的吸湿性,为满足成型时的水份含量要求(一般要求≤0.2%),树脂原料在进入注塑机螺杆预塑计量之前,都要经过热风干燥或除湿干燥处理。改性PP(PP+EPDM)树脂的吸湿性较小,一般采用热风干燥机在80-100℃的条件下2-3h即可。改性ABS(PC+ABS)的吸湿性较强,在成型干燥前,应用除湿干燥机进行除湿干燥处理。我们在设计汽车复杂塑料零件成型系统上充分考虑了除湿干燥系统功能运用。

2、目前国内汽车用塑料件基本上为无玻璃纤维增强的塑料制品。与使用含有短切玻璃纤维增强的树脂相比,成性无玻璃纤维增强塑料件所用注塑机的螺杆的材质和结构有较大的不同。注塑机在设计上,对螺杆料筒的合金材质和特殊的热处理加工工艺,保证它的耐腐性和强度。

3、由于汽车零部件与常规产品不同,它的型腔面十分复杂,受力不等、应力分布不均,在设计中重点考虑它适应产品所需的加工能力。注塑机的加工能力体现在合模力和注塑能力(以最大理论注射容积来表示)两方面。注塑机在成型制品时。其合模力必须大于模具型腔压力产生的开模力,否则模具分型面将会分开而成产生溢料,确定注塑机合模力的公式如下:

P合模≥P型腔×F/100式中:P合模为注塑机的合模力(或称锁模力)KN;
P型腔为模腔平均压力,MPa,与制品结构形状、精度要求和每模型腔数等有关。取值范围一般在25-40MPa之间,F为模具型腔、浇道和进料口的水平重叠投影面积CM3。

为保证可靠的锁模、注塑时的工艺锁模力必须小于注塑机的额定锁模力。注塑机的最大理论注射容积(注塑能力)与注塑机合模力吨位相匹配,是注塑机在出厂前以聚苯乙烯(PS)为基准树脂标称出来的注射容量。

                    汽车用塑料量已成为衡量汽车设计和制造水平高低的重要标志

4、根据汽车复杂塑料零部件特性而对注塑机的驱动形式和合模机构的设计,国内目前使用较多的为液压机械式或者全液压式的液压曲肘,或者是中心部直压合模机构的注塑机,我们经过多年努力,突破传统框框约束,成功研发出二板合模直压、复合锁模形式机械结构。这种结构的优越性在于它的开模行程远远大于液压曲肘合模结构,至少在2倍以上,满足汽车大型塑件(如保险杠、仪表板等)生产需求。其次锁模采用4个复合油缸同步锁住,用小流量实现大吨位的平稳锁模,锁模力可以高于同吨位的液压曲肘合模结构。对汽车大型复杂塑料零部件的成型复合面精度给予充分保证。

 5、由于汽车零部件的型腔面十分复杂,我们在设计时考虑其特殊性,配置一些特殊的功能程序:如多组抽芯功能、时序控制功能、注塑机配套换模装置功能、配套取件机械手装置功能等等)。这些特殊功能在生产汽车塑料零部件中优势十分明显,用这种机型注塑机在保险杠生产过程中,为了缩短生产节拍,提高生产效率,通过取件机械手自动取出模具开模顶出后的大型塑料制品件,多组抽芯使大型塑料制品平稳整体顶出,不会产生顶白或开裂现象。目前我们在这注塑系统中使用的多为3轴取件机械手,个别使用6轴取件机械手。

汽车复杂零部件的注塑件特殊的外观和尺寸要求提高了汽车注塑件的开发门槛和风险。Moldflow在产品设计阶段,分析塑件的成型可行性,通过对部品的变形及成型工艺的分析,评估并优化产品设计,同时指导了下游厂商的模具及注塑优化。经过泰瑞技术人员坚韧不拔、同心协力的不懈努力,我们公司已经研发成功、推出新一代的D系列汽车复杂塑料零部件专用注塑生产线。在2013广州国际橡塑展上已展示我们部分产品和技术。

在现场生产演示中,充分展现采用汽车复杂塑料零部件专用注塑生产线的注塑过程,体现出运用D系列汽车复杂塑料零部件专用注塑生产线生产汽车塑料件的优势在于:

1、汽车零部件在采用树脂材料进行塑料成型,使得形状复杂的部件加工十分便利。例如仪表台用钢板加工,往往需要先加工成型各个零件,再分别用连接件装配或焊接而成,工序较多。而用塑料可以一次加工成型,加工时间短,精度有保证。

2、塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘员起到保护作用。因此,现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘,以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料,以减轻车外物体对车身的冲击力。另外,塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用,可以提高乘坐的舒适性。
  
     3、塑料耐腐蚀性强,局部受损不会腐蚀。而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板,如果用塑料做车身覆盖件,十分适宜在污染较大的区域中使用。

4、根据塑料的组织成分,通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂来制出所需性能的塑料,改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度,而坐垫和靠背就要采用柔软的聚氨酯泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调出不同颜色,省去喷漆的麻烦。有些塑料件还可以电镀,如ABS塑料具有很好的电镀性能,可用于制作装饰条、标牌、开关旋钮、车轮装饰罩等。

现在泰瑞公司提供的汽车复杂塑料零部件专用注塑生产线,其产品设计注重能耗及速度,不仅能缩短循环周期,相应提高产能;还能降低能耗,直接减低成本,实现了节能环保、高响应速度、高重复精度等优点,保证了产品在市场上的竞争力。

           图注: 泰瑞TRX2800大型伺服注塑机在海南马自达工厂生产汽车保险杠

锁模力由600至3000吨,适用于注塑大型制品如: 汽车部件 - 汽车前端模块、门板、汽车仪表板、座椅底盘和座椅靠背等。应用玻纤增强热塑性塑料制作汽车部件,减轻汽车自重;采用先进的成型技术和设备生产汽车塑料部件,提高产品质量。

该生产线与生产汽车塑料件配套的外装饰件主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等,汽车内装饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等。锁模力从600至3000吨,射胶量从1848克至47601克,直正二板设计,比一般大型注塑机约少于30%以上长度,快速15秒调模、节省换模时间,多项专利授权技朮,特快开模行程,可达700mm/s,以8秒完成开锁模,采用与高校合作,自主研发计算器控制器。

一般注塑汽车前后保险杠、仪表板等大型汽车塑料件的成型节拍为60-100秒不等。采用制作精良、冷却系统好的注塑模具以及配合取件机械手会缩短成性周期,提高生产效率。

 随着社会经济的快速发展及人民生活水平的不断提高,塑料在汽车上的应用会越来越广泛,“以塑代钢”也必将成为今后汽车制造业的主流。汽车塑料零部件产品的市场前景广阔。可以预测,全球车用塑料消耗量正在逐年增加,车用塑料部件已从内饰件到外饰件、结构件到功能件、动力系统到转向制动系统等方向发展,特别是模块化制件,因此开发生产汽车复杂零部件塑料件专用注塑成型系统仍将具有很大的发展空间,市场前景良好。

 

相关链接:


     泰瑞注塑机在汽车行业的应用实例 (编者注:以下内容源自泰瑞官网)

东风伟世通汽车饰件系统有限公司

东风伟世通汽车饰件系统有限公司是一家中美合资企业,注册资本3000万美元。该公司生产高技术含量的汽车饰件系统产品,其主要客户为东风日产乘用车公司、东风日产商用车公司、神龙汽车公司、东风本田汽车公司、以及南汽名爵汽车公司。该公司订购泰瑞公司的TRX2800、TRX1500等大型注塑机设备。

 

 

株洲时代工程塑料制品有限责任公司

株洲时代工程塑料制品有限责任公司是株洲时代新材料科技股份有限公司下属子公司,产品广泛应用于铁道器材、机车车辆、摩托车、家电、IT业、日用品、纺织器材、军工业等行业,客户遍及欧洲、北美洲、东南亚及亚洲各国。该公司订购泰瑞的TRX2800等大型注塑机设备。

 


     西诺塑料(长春)有限责任公司
     西诺塑料(长春)有限责任公司是一家德国独资企业(WFOE),成立于 2003年9月。主要产品为汽车天窗塑料件,中控台塑料件及汽车门板塑料件。现在主要客户有伟巴斯特、格拉默、奥托立夫、沈阳金杯江森、鹤傲夫科勒等。该公司订购泰瑞的TRX850、TRX500高性能伺服节能注塑机设备。

 

海南马自达汽车有限公司
马自达汽车公司是日本最著名汽车品牌之一,日本第四大汽车制造商,是世界著名汽车品牌,先后推出了马自达6(MAZDA6)、马自达3(MAZDA3),马自达2(MAZDA2),马自达8(MAZDA8),RX-8,Roadstar,CX-7等一系列新车型,在世界各地都取得了不俗的销售业绩。该公司订购泰瑞的TRX2200、TRX2800等大型高性能伺服节能注塑机设备。

常州永成车业集团
永成车业,目前由4家企业组成,常州市永成车配厂,常州市越达塑胶有限公司,河南开封永成车辆有限公司,海南鑫永成塑胶有限公司。集团公司主要为全国汽车品牌做塑料件配套服务,目前配套企业有北汽集团、上汽集团、东南汽车、海马汽车、华晨汽车、众泰汽车等,在汽车塑料件行业有良好知名度。该公司订购泰瑞的TRX1500、TRX2200、TRX2800等大型注塑机设备。

 

江阴奥派联盛汽车部件有限公司
江阴奥派联盛汽车部件有限公司成立于2001年8月,公司致力于汽车零部件的生产与开发。产品投放市场以来,以良好的质量价格比赢得了广大客户的好评。 公司是上海大众汽车指定配套商之一,现主要产品有POLO,捷达王轿车前后保险杠车门防擦条。该公司主要使用泰瑞的TRX500等中大型注塑机设备。