汽车保险杠总成注塑成型工艺方法与流程

本发明涉及注塑成型工艺技术领域，特别涉及到一种汽车保险杠总成注塑成型工艺方法。

背景技术：

汽车前后端装有保险杠，不仅有装饰功能，更重要是吸收和缓和外界冲击力、防护 车身保护车身及乘员安全功能的安全装置。保险杠具有安全保护、装饰车辆以及改善车辆 的空气动力学特性等作用。从安全上看，汽车发生低速碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前 后车体；在与行人发生事故时可以起到一定的保护行人的作用。从外观上看，具有装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件；同时，汽车保险杠还有一定的空气动力学作用。随着汽车工业的发展和工程塑料在汽车工业的大量应用，汽车保险杠作为一种重要的安全装置也走向了革新的道路。目前汽车前后保险杠除了保持原有的保护功能外，还要追求与车体造型的和谐与统一，追求本身的轻量化。轿车的前后保险杠都是塑料制成的，人们称为塑料保险杠。塑料保险杠使用的塑料，大体上使用聚酯系和聚丙烯系两种材料，采用注射成型法制成。

当今，注塑成型工艺向着缩短注塑周期，提高生产效率方向发展，一般为了提高生产效率，在注塑模具注塑过程中采用了增加塑化能力，缩短注射时间，加快模板移动速度等，另外，还采取了有关注塑模具注射方式的改进，合模方式的改进，冷却效率方法的改变等，其目的就是为了节约时间，缩短生产周期，增大产量。

汽车保险杠总成因其装配关系众多，而表皮外观要求的面差、间隙等尤为重要，其精度要求较高，出现异常直接造成不合格而报废。另外B面装配关系结构更是要求其尺寸精准，出现异常造成的后果是装配困难或无法装配。究其原因是，大多数保险杠表皮使用的是聚丙烯（PP）改性材料注塑，而该材料的注塑虽成型性优良，但其最大的缺点是收缩，就算模具开模收缩率控制得当，但后续的工艺变化很容易导致尺寸偏差，造成批量不合格和客户投诉时有发生。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的缺陷，提供一种解决汽车保险杠总成注塑过程中由于后收缩影响的因素复杂不稳定，收缩程度无法即时量化判定的问题，提高产品的合格率，提高生产效率的汽车保险杠总成注塑成型工艺方法。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

汽车保险杠总成注塑成型工艺方法，其特征在于，在注塑工艺过程中，包括有如下步骤：

注塑原材料选用：采用的材料PP＋EPDM以及滑石粉（选取填充灰分在10-20‰）的改性产品。聚丙烯PP是一种结晶性材料，具有一定的收缩性，但聚丙烯改性料的成型收缩率较纯聚丙烯小，基本是纯聚丙烯的40%--70%之间，而PP作为结晶材料，填充物及助剂的添加直接破坏了结晶度，在不同的温度下，结晶的速度不同，会造成收缩率存在变化。在油漆过程中，二次烘烤会引PP的再结晶，两次收缩在3-5mm，因此对产品的尺寸而言，存在的变数比较多。成型中的保压补缩导致的收缩和出模的后收缩都将导致尺寸的波动，因此使用10-20‰填充的改性PP料的后收缩尺寸更趋稳定。

模具开模收缩率的确定：材料收缩率的偏差必然导致产品的尺寸不良。对于PP＋EPDM而言除了材料本身的性质外，收缩率还取决于产品形状、模具结构、注塑速度、压力和温度。通常材料供应商提供的材料收缩率是一个范围，如果是某个定值是指对于某个形状的产品而言，有较大工艺窗口的模具收缩率的参考值，通常情况下取中间值：如收缩率0.95-1.05%，取1.0%。；

工艺参数的控制，工艺参数的对尺寸的影响主要由以下方面：

采用多浇口顺序注射：在其它工艺参数一定的情况下，多浇口顺序阀开启位置或时间的控制直接导致产品局部或整体尺寸的变化。由于保险杠多为多浇口顺序注射，这样每个浇口的胶量变化直接导致局部的尺寸波动，保险杠整个尺寸偏长，会出现底轮弧高出，翼子板面差高出，通过重新设置浇口，浇口分布位置为：在保险杠上表面和下表面均为等距离均匀分布，并对上下表面中间位置处的浇口的进胶量设定最大限制值，其中下表面中间位置处的浇口的胶量限制在200-245mm后再保压，上表面中间位置处的浇口的限制胶量在180mm，该位置处浇口不参加保压；上下表面中间位置处的浇口可为单浇口或者双浇口。这样通过控制表皮中间部位进胶量来调整上检具装车尺寸正常，符合要求，对尺寸的调整立竿见影，在模流上分析体积收缩率可以看出中间部位的胶体密实程度直接导致后收缩的程度。

注射速度：注射速度对产品的表面质量和产品尺寸有着较大的影响。注塑机的注射过程控制部分包括有速度控制和压力控制，其中，压力范围在70-120bar，速度分为四挡，一挡为最高速度的30-60%，二挡为最高速度的40—60%，三挡为最高速度的20-50%，四挡为最高速度的10-30%，注射过程中，根据设定的需要选取其中的一个挡的速度进行注射。如果所需的注射压力不超过设定的注射压力，注射过程按设定的速度进行控制，如果所需的压力高于设定的压力，注射过程由速度控制转为压力控制，将注射压力进行调节直至进入压力范围，注射速度公差范围在正负10%，注塑速度过快，熔体流动过程中会夹杂部分气体，在产品表面形成气泡等，同时产品的致密度下降，容易形成缩瘪和尺寸偏小。但是，如果速度过慢，熔体的流动会在注塑后期受到阻碍，容易形成注射过程后期的缺料和缩瘪，同时产品应力相对集中在浇口附近，烘烤后应力释放，可能造成局部变形和压力线，影响外观和产品尺寸。鉴于聚丙烯材料在工艺上对注射压力最为敏感，适当的控制注射速度变得尤为重要。

模具温度: 利用冷水机保持模具温度的恒定，能减少成型收缩率的波动，提高尺寸精度的稳定性。在可能的情况下采用较低的模具温度能有利于减小成型收缩率。因为模温较低，结晶度低，较低的结晶度可以降低收缩率。但是结晶低不利于尺寸的稳定性，从尺寸的稳定性出发，又需要适当提高模具温度，使产品结晶均匀，恒定的模温利于尺寸的稳定，冷水机设定温度通常在18-25摄氏度，模具表面温度在25-45摄氏度之间较为适宜。

料筒温度，将料筒分为多段，按照中间温度高，往两边温度递减的原则进行温度控制。

在上述方案中，原材料的进货检监控，原材料填充物灰分比例控制，该配比无公差，为绝对值，只允许误差为千分之0.05-0.1，可通过灰分检测仪进行测量。

在上述方案中，注塑产品重量称重控制，表皮重量一般在产品重量的上下千分之四内控制。

在上述方案中，还可以利用三坐标测量机进行表皮数据检测，事先对表皮数据按照出模时间分时间段进行测量录取基础数据，可按时间段10分钟、30分钟、2小时段测量注塑产品的尺寸是否合格，2次烘烤后，再次分别进行测量。

在上述方案中，注射时间为6-12s、保压时间为6-15s，查看注塑机实际动作时间和参数，根据这个监控表和曲线表与受控工艺卡比对可以看出过程的变化或变异，及时的发现问题，可以让不良消除在启动阶段。

在上述方案中，还包括有模具水路设计，模具水路设计做到均匀一致，各部位温差控制在5℃以内最好，如遇结构设计所限，尽量避免水路路径太长，单条水路控制在2m以内，也可将所有水路进行长短组合，长短均匀布置，动定模各两组总进总出，两台冷水机分别控制动定模。

在上述方案中，将所述料筒均匀分为七段，按照中间温度高，往两边温度递减的原则，七段的温度范围分别为：喷嘴210-240 ℃，一段220-240℃，二段225-240 ℃，三段230- 240 ℃，四段210-220 ℃，五段200-210℃，六段190-200℃，七段170-190℃，下料口80-120℃。

本发明方法与传统相比，具有如下显著优势：

本发明方法能够解决汽车保险杠总成注塑过程中由于后收缩影响的因素复杂不稳定，收缩程度无法即时量化判定的问题，能够提高产品的合格率，提高生产效率。

附图说明

图1是本发明实施例后保表皮浇口顺序点位图

图2是本发明实施例前保表皮浇口顺序点位图

图中：1,2,3,4,5,6,7,8,9,11,12,13,14,15,16,17,18,19,20均为注射浇口的编号。

具体实施方式

为了使本发明的内容更容易清楚地被理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明。

本实施例的产品结构设计：对于面差、间隙要求较高的部位在设计阶段充分考虑结构设计，以最大限度的屏蔽其影响效果。

注塑原材料选用：保险杠等外饰零件主要采用的材料PP＋EPDM以及填充灰分在10-20‰的滑石粉的改性产品。原材料的进货检监控，原材料填充物灰分比例控制，该配比无公差，为绝对值，只允许误差为千分之0.05-0.1，可通过灰分检测仪进行测量。

材料收缩率取中间值：收缩率0.95-1.05%，取1.0%。

模具的水路设计：模具水路设计各部位温差控制在5℃以内，单条水路控制在2m以内。

工艺参数的控制，工艺参数的对尺寸的影响主要由以下方面：

采用多浇口顺序注射：由于保险杠多为多浇口顺序注射，浇口分布位置为：在保险杠上表面和下表面均为等距离均匀分布，注射时间为6-12s，保压时间为6-15s，如图1所示后保表皮为九点进胶，这样每个浇口的胶量变化直接导致局部的尺寸波动，保险杠整个尺寸偏长，会出现底轮弧高出，翼子板面差高出，通过工艺参数将3号浇口胶量限制在200mm，4号浇口胶量限制在240mm，限胶量后再保压，7号浇口限制胶量在180mm，7号浇口不参加保压。

前保表皮的调试方法也如此，如图2所示前保表皮为十点进胶，通过工艺参数将18号浇口胶量限制在220mm，限胶量后再保压，13号浇口限制胶量在180mm，13号浇口不参加保压。

注射速度：注塑机的注射过程控制部分包括有速度控制和压力控制，其中，压力范围在70-120bar，速度分为四挡，一挡为最高速度的30-60%，二挡为最高速度的40—60%，三挡为最高速度的20-50%，四挡为最高速度的10-30%，注射过程中，根据设定的需要选取其中的一个挡的速度进行注射。如果所需的压力高于设定的压力，注射过程由速度控制转为压力控制，将注射压力进行调节直至进入压力范围，注射速度公差范围在正负10%之内。

模具温度: 利用冷水机保持模具温度的恒定，冷水机设定温度在20摄氏度，模具表面温度在30摄氏度较为适宜。

料筒温度，将料筒均匀分为七段，按照中间温度高，往两边温度递减的原则，七段的温度分别为：喷嘴210-240 ℃，一段220-240℃，二段225-240 ℃，三段230- 240 ℃，四段210-220 ℃，五段200-210℃，六段190-200℃，七段170-190℃，下料口80-120℃。

注射结束后还可以利用三坐标测量机进行表皮数据检测，事先对表皮数据按照出模时间分时间段进行测量录取基础数据，按时间段10分钟、30分钟、2小时段测量注塑产品的尺寸是否合格，2次烘烤后，再次分别进行测量。

以上所述的具体实施例，对本发明解决的技术问题、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。