利用軟硬共擠技術加工某新型汽車雨刮器擾流翼

陳興江　史賓　

（1.貴州省工程復合材料中心，貴州 貴陽 550025； 2.貴州普利英吉科技有限公司，貴州 貴陽 550025）

利用軟硬共擠技術加工某新型汽車雨刮器擾流翼

陳興江1，2史賓1，2

（1.貴州省工程復合材料中心，貴州 貴陽 550025； 2.貴州普利英吉科技有限公司，貴州 貴陽 550025）

通過采用軟硬共擠一次成型方式，以及設計專用擠出模具和專用組合結構式定型模具，從而能夠利用軟硬共擠技術開發某新型汽車雨刮器擾流翼，實現裝備該擾流翼的雨刮器具有結合好、強度高、結構簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點。

軟硬共擠；雨刮器；擾流翼

近期，貴州普利英吉科技有限公司承接了貴陽某航空機電有限公司中高端轎車某新型無骨雨刮器擾流翼的開發和生產任務。該擾流翼由裝配骨架和擾流翼主體組成（見圖1），其中裝配骨架為硬度較高的熱塑性塑料，其作用是提供可靠的抱緊力和穩定的裝備尺寸，并對上端的橡膠擾流翼主體起到支撐和牽引的作用；擾流翼主體為較軟的熱塑性彈性體材料，是依據空氣動力學原理設計的圓弧由風面和支撐面組成，可利用汽車運動時的風阻，為汽車刮水片提供均勻的壓緊力，使刮片不會被氣流抬升而使刮水能力下降。裝備這種擾流翼的雨刮器與傳統擾流翼雨刮器相比具有結合好、強度高、結構簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點。

圖1　某新型汽車雨刮器擾流翼結構圖

為保證該產品性能，必須采用兩種不同硬度的高分子材料通過共擠模具擠出實現，即軟硬共擠技術。軟硬共擠技術是指采用兩臺擠出機，分別擠出硬質和軟質材料，通過適當的工藝在共擠出模內復合，形成具有軟硬兩種材質和功能的制品［1］。因此，優化軟硬共擠工藝技術，確保該產品能夠一體成型是本項目的難點和重點。

1　研究過程

1.1制定軟硬共擠工藝流程

軟硬共擠過程根據成型方式的不同，分為一次成型或兩次成型。考慮到本產品結構及應用特點，決定采用一次成型方式，即共擠模具直接共擠出軟硬料，然后經定型模進行定型。具體工藝流程為軟質熱塑性彈性體材料和硬質材料分別通過直徑R1的擠出機主機和直徑R2的擠出機輔機機頭擠出，經過共擠出模具后擠出口模成型；然后在牽引機作用下，經定型模具及冷卻水槽的冷卻定型，之后由牽引機牽引送至切割機切割，最后檢驗包裝完成生產（見圖2）。

圖2　某新型汽車雨刮器擾流翼工藝流程圖

1.2設計擠出模具

當流變性質不同的兩種熔體共同擠出通過共同流道時，由于出料壓力及流動阻力不一致，極容易形成多層流動或混流，可能出現的情況包括硬料占據軟料的流道而使硬料上升，得不到預先設計的硬料和軟料的相對位置尺寸和形狀比例，或者由于兩種物料不宜熔接而導致分離或熔接強度不足，由于主機機頭和共擠機頭的壓力不同，而可能導致溢料等問題。可見，如何保證物料在共同流道中的壓力損失一致，形成兩種物料的穩定平流，是擠出模具設計的核心問題。

本工序開發了擾流翼專用擠出模具，它由導流板、分流板、口模板、主流道、副流道、物流熔接段、分流芯組成（見圖3），其中物流熔接段的長度為5～6mm，口模板總厚度、副流道的轉向處的導流孔直徑、導流孔深度之比為30:（2.5～3.5）:（7～9），這樣的尺寸關系可以克服擾流翼軟料尖角處流動阻力過大，難于成型的問題。實際生產中，將用于成型擾流翼主體的材料通過主擠出機的加熱擠出后，依次通過機頭的連接法蘭，從導流板進入主流道；而用于成型擾流翼裝配骨架的材料則通過共擠出機的加熱擠出后，從口模板進入副流道中，兩種物料沿各自獨立的流道流動，在接近口模的出口處的物流熔接段匯合，共同擠出口模，即可得到包括硬度較高的裝配骨架和硬度較低的擾流翼主體的型坯。

圖3　擾流翼擠出模具結構示意圖

這種具有兩個獨立的流道的模具結構，兩個流道僅在口模板中銜接交匯，能使兩種物料沿各自獨立的流道流動，而僅在接近口模出口處匯合，共同擠出口模，得到包含硬度較高的裝配骨架和硬度較低的擾流翼的產品，這樣既能有效保證產品尺寸，又使兩種物料的結合處更穩定，提高產品合格率，也就是保證了產品的加工精度，又滿足了兩種物料結合的分離或熔接強度，并避免溢料問題。

1.2設計定型模具

在定型工序，可根據其原材料、表面要求或形狀不同，有多種定型方式，如密閉真空定型、加壓定型、開放式滑動定型及中空內定型等，同時其定型裝置也是大不相同，各種不同的方式都有其優點，但密閉真空定型最常用，如何優化定型模的結構，使其能發揮更好的效果，是本工序重點研究的問題。

本工序開發了擾流翼專用組合結構式定型模具，它由安裝底板、夾緊板、壓緊板、冷卻水道、潤滑水簾、模具型腔組成，其中潤滑水簾的寬度0.1～0.2mm（見圖4）。這種組合式結構的定型模，在每個組成部件上都設有相應的冷卻水道，且各位置冷卻流道截面盡量相等，保證定型模中的冷卻效果均勻，同時在定型模上設置了潤滑水槽，它能在生產過程中，使定型模的型腔表面產生一層水膜，胚料在通過定型裝置時得到充分潤滑，并在逐步將生產工藝調整到滿足產品尺寸的同時，避免由于摩擦阻力過大而導致的粘接、變形、卡模等現象，提高了產品的表面質量，并保證定型過程的穩定性。

圖4　擾流翼定型模具結構示意圖

2　結語

通過完善軟硬共擠工藝技術，貴州普利英吉科技有限公司完成了新型無骨雨刮器擾流翼開發和產業化工作（見圖5），實現裝備該擾流翼的雨刮器具有結合好、強度高、結構簡單緊密、體積小、安裝方便、使用壽命長等特點，產品得到了客戶的高度認可，也為公司創造了良好的經濟效益。

［1］肖運海，劉斌.淺析塑料異型材軟硬共擠出技術［J］.塑料科技，2008，36（8）:94.

［欄目責任編輯邵冰欣］

The Use of Soft and Hard Coextrusion Technology forProcessing a New Car Wiper Spoiler

Chen Xingjiang1，2Shi Bin1，2
（1.Guizhou Composite Materials Engineering Center，Guiyang Guizhou 550025；2.Guizhou Puli Yingji Technology Co.，Ltd.，Guiyang Guizhou 550025）

Theusing soft and hard coextrusion molding mode，and the design of special extrusion mold andshape moldwith special combination of structure，can take advantage of hard and soft coextrusion technology to develop a new type of car wiper spoiler，the achievedwiper spoiler has good binding force，high strength，simple and com?pact structure，small size，easy installation，long life and other characteristics.

soft and hardcoextrusion；wiper；spoiler

U463

A

1003-5168（2015）05-0054-3

2015-0-00

貴陽國家高新技術產業開發區管理委員會科技合作計劃《軟硬共擠技術的開發》（GXYF2014-005）。

陳興江（1965-），男，本科，高級工程師，研究方向：高分子改型材料、新型化工材料的研究和開發。