宋勤科

摘要：汽车常规配件注塑加工工艺已经较为成熟，但薄壳注塑件由于壁厚较薄，内熔体冷却过快，具有较大的成型难度。文章主要对汽车薄壳注塑件加工过程中翘曲变形问题进行分析，探讨其主要影响因素。在此基础上，提出几点汽车薄壳注塑件翘曲变形问题的工艺优化措施，以期提升汽车薄壳注塑件的工艺水平。

关键词：汽车薄壳注塑件；翘曲变形；注塑工艺优化

前言：

汽车薄壳注塑件属于典型的加工零件，在其注塑加工过程中，容易出现翘曲变形问题。这一缺陷会对薄壳注塑件的产品质量造成严重影响，有必要对其产生原因进行分析，进而找到工艺优化和改进的具体方法。在实际加工过程中，还要做到对工艺参数的有效控制，使其一直保持在最优设计方案的范围内。

一、汽车薄壳注塑件翘曲变形问题分析

（一）汽车薄壳注塑件的注塑成型过程

汽车薄壳注塑件的注塑加工工艺大体分为四个阶段，第一階段是塑化，将塑料在料筒内加热，达到熔融的流动状态。在此过程中要保证塑化温度的均匀性，避免发生热分解现象。第二阶段是型腔填充过程，将熔融状态的塑料填充进型腔，主要工艺参数包括溶体温度、注射压力和注射速度等。这些工艺参数都会影响注塑件成型质量，比如注射压力出现波动，可能会引起溢料问题。第三阶段是保压，即溶体充满型腔后，保持稳压状态进行冷却，此时料筒内溶体还会持续注射到型腔内，补充冷却收缩产生的空隙。该阶段的主要工艺参数包括保压压力、保压时间等。第四阶段即冷却，主要工艺参数为冷却时间，具体是指浇口塑料完全冻结到注塑件从型腔顶出的时间[1]。

（二）薄壳注塑件翘曲变形的原因

从上述汽车薄壳注塑件的注塑工艺流程来看，许多工艺参数都会对薄壳注塑件的成型质量产生影响，因参数设计不合理而引发翘曲变形问题。翘曲变形具体是指注塑件形状与型腔模具形状发生偏离，进而影响其外观和使用性能。从其形成原因来看，由于在注塑加工过程中，注塑件的收缩主方向和收缩量不同，出模后制品就容易出现与型腔模具形状不同的情况。如果其尺寸偏差超过允许范围，会影响汽车装配精度。具体而言，这主要是由于三方面原因导致的，一是分子取向的影响，容易导致注塑件水平与垂直方向的收缩量不一致。二是区域收缩问题，即注塑件不同区域的收缩量不同。三是冷却不均匀的影响，如果温差较大，制品会在顶出后的二次收缩过程中出现较大收缩差异，进而产生弯曲力矩，引发翘曲变形问题。因此，在实际生产过程中，塑料材料、模具材料、注塑件结构、加工精度、工艺条件等，都会对其翘曲变形问题产生影响[2]。

二、汽车薄壳注塑件注塑工艺的优化措施

（一）正交试验方法

为实现汽车薄壳注塑件工艺优化目标，本次研究采用正交试验方法，克服单因素优化的局限性。正交试验方法在工艺优化中已经得到了较为广泛的应用，其一般流程为确定试验指标，根据影响因子及水平制作因素位级表，然后选用正交表进行试验，最后对试验结果进行分析。按照这一流程，本次对汽车薄壳注塑件工艺的优化试验主要是为了验证各参数对其翘曲变形问题的具体影响，进而得出有效的工艺参数优化方案。可以直接将薄壳注塑件的翘曲变形量作为衡量指标，然后将上述可能引起翘曲变形问题的因素列为影响因子，用A、B、C进行编号，若单个因子在一项试验中有不同状态，则按A1～Ak进行编号。在此基础上，分别确定注塑温度、模具温度、注塑时间、保压时间、冷却时间、注塑压力、保压压力和锁模力的参数取值范围，制作因素位级表，开始进行正交试验。

（二）工艺参数优化

从单因素影响试验结果来看，模具温度对于注塑件翘曲量的影响较小，虽然提高模具温度能够在一定上减少翘曲变形量，但是减少效果不显著。这主要是由于温度提升后其冷却时间也会延长，而且会导致生产效率下降。从溶体温度对其翘曲变形量的影响来看，溶体温度高容易造成体积收缩，但对体积收缩率影响不大，在260℃时可以获得最小的翘曲变形量。流动充模时间对塑料平板的翘曲变形量影响也较小，在充模时间为0.7s时，出现最大翘曲变形量。对翘曲变形问题影响较大的参数是保压压力，随着压力增加，注塑件的翘曲变形量先出现缓慢下降，达到一定值后，开始缓慢增加，在压力为110MPa时获得最小的翘曲变形量。这主要是由于保压时间的增加，具有补缩作用，能够让更多溶体进入型腔，弥补收缩过程中产生的空隙。在保压时间开始增加时，制品密度会随之增加，但到一定值后，会停止增加，此时继续增加保压时间则会引起相反效果。此外，冷却时间也对汽车薄壁塑件的翘曲变形量有较大影响，冷却时间较短时，产品收缩较为严重，增加冷却时间，则可以降低翘曲变形发生几率。

（三）仿真试验结果

从正交试验结果来看，影响汽车薄壳注塑件翘曲变形问题的关键因子为保压压力，其次为溶体温度和冷却时间，经过试验确定，保压时间和模具温度对汽车薄壳注塑件的翘曲变形影响较小。由试验确定的最佳工艺参数为模具温度70℃，保压压力100MPa，溶体温度260℃、冷却时间16s，保压时间1.5s，流动充模时间0.1s。按照该方案对各项参数进行优化，可以使存在翘曲变形问题的废品率明显下降，产品通过率从87.5%提升至97.0%，不需要对制品进行二次加工。

结束语：

综上所述，翘曲变形是汽车薄壁注塑件注塑加工过程中容易出现的质量问题。通过对其生产工艺及影响因素进行分析，并采用正交试验方法对注塑工艺进行优化，合理确定各项工艺参数，能够有效降低翘曲变形问题的发生几率，从而提升产品合格率，满足汽车薄壁注塑件的使用要求。

参考文献

[1]苏慧祎.汽车进气歧管下壳注塑模设计及加工工艺[J].工程塑料应用，2015，43（10）：75-78.

[2]王戈. 汽车后视镜注塑成型工艺优化研究[D].昆明理工大学，2014.

（作者单位：浙江世纪华通车业有限公司）