汽車門內飾板的成型性能分析

于海陽+楊寶奎

摘要：隨著國家經濟的不斷發展，汽車銷量的不斷增加使得市場競爭日益激烈，汽車輕量化的趨勢使得汽車塑料制品的應用變得更加廣泛，可以說汽車的塑料化是衡量汽車行業水平的重要標志。在注塑零件中，薄殼類注塑制件是較為常工見的類型之一，主要缺陷是翹曲變形，嚴重的情況下會使產品尺寸產生偏差，影響產品裝配質量。因此需要采用改進的澆注系統和優化的工藝參數，降低汽車門飾板的翹曲變形程度。

關鍵詞：注塑成型；車門內飾板；翹曲

汽車內外飾件是汽車零部件中的極為重要的組成部分之一，在整體框架中不僅起到承擔減震的功能，同時還承擔著隔熱、吸音和隔音的能夠加強用戶體驗的功能。隨著汽車市場的逐漸發展，對于汽車內部的零部件要求也有所提高，要求內飾需要能夠滿足手感、舒適性以及可視性等要求，在激烈的市場競爭中，內外飾的性能和質量直接影響到汽車的整體性能好壞和汽車的市場競爭力。

一、汽車門內飾板有限元模型的建立

（一）分析前處理

有限元這一理論的基本思想是將連續的物質進行結構離散化，通過有限的個體單元來表達這一結構。因此，在有限元分析時需要進行網格劃分的工作，網格劃分的好壞和適宜與否直接影響著分析計算的精準度。汽車門內飾板屬于結構較為復雜的薄壁型零件，整體結構中存在加強筋、導向結構以及BOSS柱等結構，在進行抽取中面的過程中具有一定難度，因此在進行網格劃分的時候需要采取能夠應對復雜結構分析的表面網格劃分對汽車門內飾板進行分析。

（二）澆注系統的建立

簡單來說澆注系統就是塑料溶體由注射噴嘴進入模具型腔的路徑通道，作用就是通過精準導向引流熔融狀態的塑料進行模具型腔內部。澆注系統一般分為三個部分：主流道、流道、澆口，因此澆注系統在設計階段需要對主流道、分流道的截面形式以及尺寸大小、澆口位置和澆口形式、交口截面尺寸這四部分進行合理的規劃和選擇。澆注系統的設計質量直接影響著制件的質量和制件的批量化生產，就這一點而言，汽車門的內飾板作為重要的汽車內飾制件，需要進行大批量的生產，因此需要重視澆注系統的設計環節，需要滿足汽車制造時的細節要求。

（三）冷卻系統的建立

在進行制件的澆筑和調整工作時候，需要經由冷卻系統進行冷卻成型處理。冷卻系統是由冷卻介質和一系列管道組成的封閉的循環系統，主要作用的就是進行模具和注塑件的冷卻定型以保證產品的質量和注塑制品的性能穩定。冷卻系統的設計會影響制件的表面光潔度、殘余應力、結晶度以及熱彎曲等注塑產品的相關品質因素，對于頂出溫度以及循環時間等工藝參數也有著較大的影響。如果冷卻系統的設計缺乏合理性，就會直接導致制件的冷卻不均勻，引起制件的翹曲等情況影響制件的品質，在后期組裝的過程中會造成汽車整體的性能不穩定質量不過關。合理的冷卻系統的設計需要減小型芯和型腔之間的溫差，使二者盡量保持一致，對于大型或是復雜的制件需要通過周密計算加大冷卻管道的數量。

對于汽車門內飾板而言，一旦制件出現嚴重的翹曲變形，就會影響汽車的組裝。門內飾板需要滿足消費者對于外觀美觀性的要求，因此需要保證在外觀面盡量減少縮痕的概率、體積收縮率等缺陷的可能性。在實際進行澆口工作時需要遠離薄壁區，在厚壁區進行澆口設計，這樣做能夠有利于保證壓力，減少缺陷的產生概率。

二、汽車門內飾板的質量優化

汽車門內飾板作為注塑制件，很容易產生翹曲變形。簡單來說，翹曲變形就是當注塑件的形狀偏離的模具型腔的形狀，是塑料制件中最常見的質量缺陷之一。汽車門內飾板對于翹曲變形的要求很高，因為在車體進行組裝的過程中，汽車門內飾板需要與鈑金和立柱飾板等材料結構進行配合，因此車門內飾板的翹曲變形是越小越好的，為此需要進行模流分析以降低汽車門內飾板的翹曲缺陷。

（一）模流分析驗證分析

在進行產品的實際生產、產品開發和科學研究中經常需要進行實驗來保證其質量，如果將其進行全面試驗，受制于各方面因素的限制，而且實驗結果也不太理想。鑒于此，只有通過特殊的試驗設計才能在最大限度降低試驗次數的情況下達到預期的試驗目標。模流分析驗證作為一種高效的優化試驗設計方法能夠滿足多因素、多變量的研究，是能夠滿足進行汽車門內飾板質量研究的試驗設計形式。模流分析驗證借助數據模擬軟件，通過計算機技術就可以完成注塑成型的模擬仿真，并對模具注塑整個過程進行模擬，從而得到一組數據，在此基礎上對汽車門內飾板方案的可行性進行評估，以更好的確保汽車門內飾板的整體質量。

（二）借助模流來分析翹曲變型

在進行汽車門內飾板翹曲變形試驗時，可以借助模流來對其翹曲變型的變形量進行分析，通常情況下，影響汽車門內飾板翹曲程度的變量主要由塑料、模具結構、塑件結構、注射工藝等四個方面決定。然后進行數據填充，將需要考察的因素分別借助模流來進行系統性的分析和驗證。注意在模流分析驗證的過程中需要固定開模時間以及注射機的型號，只有這樣才可以獲得有效的試驗數據。得到試驗數據之后需要對試驗結果進行細致分析，通過均值響應表以及主效應圖分析四項參數對于翹曲影響程度的重要性。

（三）采用模流分析的方法驗證

試驗結束之后發現，在進行汽車門內飾板成型過程中，塑件內部將會產生較大的內應力，其是導致塑件翹曲變形的主要因素。在進行注射成型定型之前，如果未對其成品內部應力進行有效的調整，將會導致其注射壓力過高，進入模內過程中雖然經歷了澆口、流道、成品之間的阻力，并且在成品逐漸冷卻過程中會使其壓力逐漸降低，但是由于成品內部遠端及進料口的壓力存在一定的差異，從而在內應力漸漸釋放之后就會出現翹曲變形的現象，因此在汽車門內飾板成型過程中要對其給予高度的重視。

三、小結

汽車的內外飾大部分都是塑料制件，因此塑料之間的成型性能直接影響著制件的質量。在進行汽車門內飾板的成型性能的研究時，首先通過網格劃分方法修補簡化其模型，進而研究澆注系統以及冷卻系統，并對澆注系統的改進和優化提出了一定見解，最后為了減小汽車門內飾板的注塑成型的翹曲缺陷，通過模流分析進行了車門內飾制件的優化。

參考文獻：

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（作者單位：華晨汽車工程研究院）