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文档简介
汽车中塑料零件可分为三大类,即外饰件、内饰件和功能件。1、汽车内饰塑料件主要有仪表板、门内板、座椅、顶棚、门手柄、门内上下饰条、杂物箱、侧窗防霜器、握把、按钮等。第一页,共41页。2、汽车外饰件主要有汽车保险杠、散热器格栅、挡泥板(轮壳罩)、防撞条(防擦条)、后导流板、各种车灯、轮箍罩、其它零件如门锁、窗玻璃升降器的支承机构及摇手柄、雨刷器和灯的总成、杆、球碗等。第二页,共41页。3、汽车用塑料功能件主要有方向盘、燃油箱、发动机进气岐管、发动机汽缸罩盖、各种塑料齿轮如正时齿轮、凸轮、油管、油管接头等,如表1。第三页,共41页。现将重要的,有特色的零件及其成型方法介绍如下:第四页,共41页。
一、汽车保险杠,大型薄壁塑件。注塑机:由于是长条形制件,模具宽、高、制品重三者不匹配,因此用普通大型注塑机注塑易造成机器的浪费,因此近年来发展了保险杠专用注塑机,模板宽而低,呈长条形,如日本宇部生产的保险杠专用注塑机。注塑模具:大型模具,有内侧抽芯,有外侧抽芯,浇注系统由于制件大,熔体流程长,因此采用多点进浇,热流道+冷流道以保证压力传递,塑料熔体温度均匀,流程不致太长如图第五页,共41页。第六页,共41页。第七页,共41页。但这样熔接痕较多,熔接痕降低了强度,特别是用玻纤增强塑料时,因玻纤不可能越过熔接痕,因而形成强度薄弱点,而且表面有熔接痕,为了克服上述问题并解决压力传递问题,改用气辅注塑成型。第八页,共41页。下图所示为气辅注塑与马自达汽车保险杠,传统保险杠由护条、外杠、内补强杠及油压减震器组成,改为气辅注塑件后上述零件合成一体,表面凹陷圆满解决,用填充PP成型,增设加强筋后其刚性增加了60%,壁厚仅2.8mm,比多个零件组合构成的前后保险杠分别减轻了37%及24%的重量。
第九页,共41页。设计时增加了加强筋,粗大的加强筋在充模时作熔体通道,型腔接近充满时,改作气体通道,浇口只要一个,流程长但压力均匀,内应力小,翘曲变形小,制品质量提高。第十页,共41页。第十一页,共41页。第十二页,共41页。保险杠材料国内多为改性PP,改性的主要目的是增韧,增韧有两类,一类是弹性体增韧加入乙丙橡胶(PP+EPDM),另一类是刚性粒子增韧,加纳米或微米级CaCO3或滑石粉,或同时加入弹性体和CaCO3或滑石粉,这一类保险杠一般染成黑色或灰黑色。第十三页,共41页。例如PP/POE/滑石粉 PP/EPDM/滑石粉
PP(EPF30R) 85 PP 100 (EPS30R)15 EPDM 25POE15滑石粉 35
PP-g-MAH 10Hst 0.4 滑石粉 15 抗氧剂10100.2DLTP(增塑剂)0.5
上述材料成本低,仅16元/Kg,国产,易回收。第十四页,共41页。为了作彩色保险杠有以下几种途径:①材料染色用彩色PP和彩色热塑性弹性体②喷漆、喷漆后回收困难,回头料的伸长率和耐寒性大幅下降。不能再用于制造保险杠,且喷漆涂装性能差,应进一步开发可涂PP。国际上高档轿车多用PC/PBT共混合金材料,成型流动性好,且有高刚性、高抗冲击性(是PP的3倍以上)和耐化学品、耐油性,车身和保险杆可同时一次涂装,保险杠与车身颜色一致,鲜艳夺目,但价格较高,约35元/kg。此外过去还用反应成型(RIM)的办法生产聚氨酯(PUR)保险杠等。第十五页,共41页。二、仪表板:有硬质仪表板和软质仪表板。
硬质仪表板一般用在轻小型货车上,如图,一次注塑成型,产品特点:仪表板外表面多为不规则曲面,上面有形状大小各异的异型孔,模具设计应充分考虑各镶块加工工艺,产品尺寸大,没有蒙皮,表面质量要求很高,耐高温,刚性好,普通注塑要多点进浇,这样制品的外观差,表面易凹陷,熔接痕多,一般需表面涂装,常用材料为MPPO、填充PP、ABS等,ABS耐热性较差,且玻璃倒影等问题无法解决。同样用气体辅助注塑一点进浇可解决熔接痕问题。第十六页,共41页。第十七页,共41页。轿车的仪表板都是软质仪表板、它由表皮、骨架、缓冲材料三部份构成。表皮:中高档次轿车仪表板表皮用粉末PVC搪塑,普通档次表皮用PVC/ABS等片材真空吸塑而成,将表皮和缓冲材料复合在骨架上。骨架:用铁板(奥迪、红旗)、硬纸板(捷达、桑塔纳)也有用ABS、AS、玻纤增强PP,缓冲材料:PUR泡沫等。
缺点:不同材料粘结在一起,难于回收,污染环境。第十八页,共41页。为便于回收,表皮用TPO,骨架用改性PP、缓冲材料用发泡PP。随着轿车上安全气囊的安装,已不必用软质仪表板,只要外观质量好,也可采用低成本硬质仪表板。第十九页,共41页。还有其它汽车零件,如门把手等可用气辅注塑成型。
第二十页,共41页。三、门内板:由表皮、骨架和缓冲泡沫材料构成,类似于仪表板,但材质有不同,以奥迪、红旗为例。表皮为针织绦纶缓冲层为PU泡沫骨架为ABS或其它塑料注塑成型用真空吸塑成型的方法复合在骨架上成为一体。
第二十一页,共41页。最近开发成功低压注塑压缩成型法,表皮材料是TPO内衬PP软泡沫层骨架为PP聚丙烯熔体低压注入模腔,将衬有发泡层的表皮和聚丙烯熔体挤压在一起,成型为要求的形状,如图第二十二页,共41页。四、座椅:座椅由表皮、缓冲垫和骨架组成,表皮可以是真皮、合成革、人造革、化纤纺织品,缓冲垫目前几乎毫无例外是软质高弹PU泡沫塑料,一般采用低温发泡成型,为保持座椅良好的形状,必须有软有硬,密度不同,还要有骨架,骨架除钢材外还可用GMT(玻璃纤维毡增强塑料),这样就成为全塑座椅。
第二十三页,共41页。五、车灯类:灯罩用透明塑料,常见透明塑料有PMMA、PC、PS、AS、MBS等,但用作车灯有如下几方面要求:
透光性高
非结晶高聚物,或结晶粒子非常细的聚合物
耐擦伤性好即硬度要大,用表面涂硬膜的PC,
耐冲击性好如PC
耐热性好
焊接性好焊接用振动焊接,超声波焊接,如图,热熔焊接,超声波焊接用于无压力要求的零件反光罩用PC、PPS、PBT后两者不透明,或用热固性的聚酯模塑料BMC,作前大灯的反光罩。第二十四页,共41页。第二十五页,共41页。六、全塑油箱(功能件)全塑燃油箱优点:降重50%,降低成本30%,形状设计自由度大,耐腐蚀性好,生产效率高,成本低,有很好的前景。目前国内已能生产超高分子量聚乙烯油箱如桑塔那,油箱重5.36kg,其渗漏量达到欧洲汽车燃油箱标准(≤20g/24h),而美国标准为2g/24h远高于欧洲标准。要减少渗漏量,欧洲一般是对内层作氟化处理或磺化处理,提高内层防渗能力。要达到美国标准则要生产夹层油箱即箱壁内外层用聚乙烯,中间层为尼龙(PA)或乙烯-聚乙烯醇共聚物(EVOH)为了使层与层之间粘结牢,还要加两个中间粘结层,即五层结构,其管坯就必须作成五层的,图为五层管坯挤出口模。第二十六页,共41页。第二十七页,共41页。七、发动机进气岐管:从20世纪70年代发动机周边零件就已实现塑料化,如冷却风扇,散热器水箱等。进气岐管把空气分配到发动机各气缸里,要承受发动机传来的高温,原件由铸铁或铸铝制成,改用塑料可减轻重量40~60%,此外由于塑料件内表面光滑,空气流动阻力小,从而提高了燃油效率,改善了发动机性能,在降低油耗,降低噪声方面起到一定作用。第二十八页,共41页。第二十九页,共41页。成型方法:熔芯注射,由于进气岐管形状复杂,无法抽芯,采用熔芯注射。首先用压铸模制成低熔点锡铋合金模芯。再将该模芯装到注射模具内进行注塑成型。塑料可采用增强尼龙(PA+30%GF)、聚砜(PSU)、聚苯硫醚(PPS)等塑料。然后用沸水、热油或高频加热的办法迅速将模芯熔出并回收,制品经修饰后即完成。本方法还能成型内部形状复杂的其它制品,能保证制品内腔光滑平整,尺寸精度高,下图为熔芯注塑过程示意图。第三十页,共41页。第三十一页,共41页。美国Belland公司开发了一种替代金属的聚合物型芯材料,以25%矿物填料填充的丙烯酸盐—丙烯酸共聚物作型芯,优点是该材料可溶于水,便于去除,且经烘干造粒后还能重新利用。第三十二页,共41页。模具滑合成型法:为了成型汽车上异形中空制品,日本制钢所开发了DSI-2M中空制品成型法。(DieSlideInjection)①将中空制品一分为二,两部分分别注射成型,②将两部份阴模(半成品保存在型腔内)滑移至对合位置,③闭模后在两部分结合缝处再二次注入树脂,将两者熔在一起,最后得到完整的中空制品,优点:表面精度好,尺寸精度高,壁厚均匀,设计自由度大,与超声波焊接相比,形状精度更高,内应力较低,熔接强度高。如图第三十三页,共41页。第三十四页,共41页。八、管材等连接吹塑成型:用于汽车零件立体弯管的成型,该零件抗振、耐汽油,安装方便,经济。零件壁厚是三层,无飞边,内层为气密性耐油性材料,如尼龙11,中间层为软质聚烯烃热塑性弹性体,两端厚中间薄,外层为硬质聚烯烃热塑性弹性体,两头薄中段厚,如图第三十五页,共41页。第三十六页,共41页。也可经过渡段由一种塑料变成另一种塑料,如图第三十七页,共41页。挤出的型坯直接嵌入
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