淺析汽車內(nèi)外飾件塑料成型模具的研究

徐鵬飛

摘 要：塑料模具是塑料零件制造的支撐工藝裝備，主要包括注射成型、擠出、吹塑、吸附、發(fā)泡、壓注、搪塑等模具類型。其中注射成型模具是應(yīng)用最為廣泛的塑料模具。塑料模具廣泛應(yīng)用于家電、汽車、列車、航空航天、軍工等領(lǐng)域的塑料零件的生產(chǎn)。

關(guān)鍵詞：汽車 內(nèi)外飾 成型 模具

1、概述

國內(nèi)中低端的塑料模具技術(shù)基本成熟，而高技術(shù)含量的大型、精密、復(fù)雜、長壽命塑料模具不能滿足市場需求。未來20年，塑料模具技術(shù)將圍繞通過模具技術(shù)提升塑料制品制造業(yè)水平，帶動模具的上下游產(chǎn)業(yè)的發(fā)展為中心開展研究開發(fā)，主要體現(xiàn)在高效生產(chǎn)、環(huán)保制造、高品質(zhì)外觀三個方向。預(yù)計到2030年，我國塑料模具技術(shù)將達到國際先進水平，部分領(lǐng)先。

2 未來市場需求及產(chǎn)品

2010年，我國人均塑料消費量約為46 kg，僅為發(fā)達國家的l/3，存在較大的差距。塑料制品的快速發(fā)展將帶動塑料模具市場的快速增長。

約90%的汽車內(nèi)外飾塑料零件是通過塑料模具生產(chǎn)的，汽車工業(yè)的快速發(fā)展促使塑料模具技術(shù)向高效生產(chǎn)、環(huán)保制造、高品質(zhì)外觀、以塑代鋼等方向發(fā)展，如低壓一體注塑模具、注塑后壓模具、搪塑模具、發(fā)泡模具、快速模具等。約70%的家電產(chǎn)品零件是通過塑料模具生產(chǎn)的，高端家電產(chǎn)品的制造需要體現(xiàn)高效生產(chǎn)、環(huán)保制造、高品質(zhì)外觀等方向的新型塑料模具技術(shù)，如大型多色注塑模具、免噴涂高光模具、高精超薄、超厚制品塑料模具等。其他行業(yè)，如電子產(chǎn)品、醫(yī)療器械等也需要高精度、高效率、環(huán)保制造的新型塑料模具技術(shù)。

2.1 高效生產(chǎn)的塑料模具技術(shù)

2.1.1 現(xiàn)狀

汽車、電子、電器、包裝品行業(yè)塑料的應(yīng)用日益廣泛，批量生產(chǎn)的零部件規(guī)模往往達到千萬級，甚至億的數(shù)量級，因此要求高的生產(chǎn)效率，以縮短生產(chǎn)周期，降低生產(chǎn)成本。但制件成形必須經(jīng)歷合模、注射、保壓、冷卻、開模制造流程才可達到質(zhì)量要求，所以高效模具技術(shù)成為提高塑料制件生產(chǎn)效率的重要選擇。國外發(fā)達國家已開發(fā)出多種高效模具并用于生產(chǎn)，如一模多腔、疊層模具、高冷速模具等。我國在高效模具研發(fā)方面掌握核心技術(shù)的企業(yè)為數(shù)不多，效率和穩(wěn)定性與國外差距較大。

2.1.2 挑戰(zhàn)

結(jié)構(gòu)設(shè)計、高性能模具材料以及模具使用穩(wěn)定性是高效模具研發(fā)中需突破的關(guān)鍵技術(shù)。

2.1.3 目標(biāo)

l）疊層模具技術(shù)：預(yù)計到2020年，疊層模具技術(shù)研發(fā)成熟，上下游產(chǎn)業(yè)配套到位，預(yù)計到2030年，達到世界先進水平，完成行業(yè)內(nèi)產(chǎn)業(yè)化推廣。

2）高導(dǎo)熱性模具技術(shù)：目前國內(nèi)領(lǐng)頭企業(yè)已經(jīng)開始進行鋁合金、銅合金、金屬燒結(jié)材料等應(yīng)用試驗。預(yù)計到2020年，基本實現(xiàn)新型導(dǎo)熱材料國產(chǎn)化，模具設(shè)計技術(shù)基本成熟。預(yù)計到2030年，達到世界先進水平。

3）快速模具技術(shù)：預(yù)計到2020年，國內(nèi)將研發(fā)出降低快速模具成本的新型技術(shù)，對于汽車原型件、醫(yī)療器械等量少而高附加值的產(chǎn)品，可以應(yīng)用該技術(shù)進行小批量生產(chǎn)。預(yù)計到2030年，達到世界先進水平，實現(xiàn)該技術(shù)在塑料產(chǎn)品研發(fā)制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用。

2.2 環(huán)保制造模具技術(shù)

2.2.1 現(xiàn)狀

低污染、節(jié)能節(jié)材是塑料加工技術(shù)發(fā)展方向，其中模具技術(shù)是實現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵因素。我國在塑料制品環(huán)保制造模具技術(shù)研發(fā)和穩(wěn)定性方面與國外差距較大，許多這類模具仍需進口。

2.2.2 挑戰(zhàn)

新型高光模具技術(shù)方面，國內(nèi)普通高光模具技術(shù)已基本成熟，但還存在壽命低、制品表面硬度低等問題。在IMD/IML技術(shù)方面，復(fù)雜、深腔的制品的技術(shù)還不掌握，膜片的印刷國內(nèi)無法自給，模具生產(chǎn)自動化水平低。在低壓一體注塑模具技術(shù)方面，需解決模具自動化生產(chǎn)水平低，模具上下游產(chǎn)業(yè)配套不完善，產(chǎn)品設(shè)計水平低等問題。

2.2.3 目標(biāo)

預(yù)計到2020年，我國電磁加熱、紅外加熱等新型加熱方式的高光模具技術(shù)基本成熟。預(yù)計到2030年，新型加熱方式的高光模具達到當(dāng)時的世界先進水平。預(yù)計到2020年，掌握復(fù)雜形狀I(lǐng)MD/IML技術(shù)，預(yù)計到2030年，IMD/IML技術(shù)達到當(dāng)時的世界先進水平，模具實現(xiàn)自動化生產(chǎn)。

預(yù)計到2020年，低壓一體注塑模具技術(shù)將在汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品中廣泛應(yīng)用，模具上下游產(chǎn)業(yè)配套到位。預(yù)計到2030年，低壓注塑產(chǎn)品設(shè)計技術(shù)基本成熟，模具達到當(dāng)時的世界先進水平。

2.3 高品質(zhì)外觀的塑料模具技術(shù)

2.3.1 現(xiàn)狀

汽車內(nèi)飾、車燈和大小家電、自動化辦公設(shè)備、日用品等產(chǎn)品外覆蓋件既要求有美的視覺外觀，又必須滿足與人體接觸中良好的手感和安全性，這就要求開發(fā)新的模具技術(shù)，實現(xiàn)制件的無飛邊、少接縫、手感好、安全性高、視覺美觀。我國在高品質(zhì)外觀的塑料模具技術(shù)研發(fā)方面與國外差距較大，許多這類模具仍需進口。

2.3.2 挑戰(zhàn)

目前大型、復(fù)雜形狀制品的多色注塑模具技術(shù)在國內(nèi)尚未成熟，突出問題表現(xiàn)在大型多色設(shè)備國內(nèi)無法自制，產(chǎn)品設(shè)計水平低。國內(nèi)剛開始進行注塑后壓模具技術(shù)的研發(fā)，還不具備應(yīng)用條件。國內(nèi)尚未掌握搪塑發(fā)泡模具技術(shù)，關(guān)鍵問題是大型電鑄造鎳殼技術(shù)被歐美強國壟斷。

2.3.3 目標(biāo)

預(yù)計到2020年，我國將掌握大型、復(fù)雜多色注塑模具、注塑后壓模具和汽車搪塑發(fā)泡模具的核心技術(shù)。預(yù)計到2030年，達到當(dāng)時的世界先進水平，能夠滿足高品質(zhì)外觀塑料制品的研發(fā)生產(chǎn)需求。

3 塑料模具實例：汽車大燈注射模具設(shè)計（ABS）

塑件質(zhì)量和體積較大，壁較厚，側(cè)壁及盒體的內(nèi)外均有較多孔或凸臺。

3.1 塑件成型工藝分析

型腔數(shù)目的確定：由于該塑件的外形尺寸及質(zhì)量都較大，所以一次所需塑料熔體注射量較大，且四個方向均需要借助側(cè)滑塊成型側(cè)壁的凸起或側(cè)孔，為了使模具與注射機相匹配以提高生產(chǎn)率和經(jīng)濟性，以保證塑件精度，所以初步選定為一模一腔。

3.2 分型面的設(shè)計

根據(jù)塑件的結(jié)構(gòu)形式、尺寸精度、澆注系統(tǒng)形式、推出方式、排氣方式以及制造工藝等多種因素，為保證塑件質(zhì)量，且便于塑件脫模和簡化模具結(jié)構(gòu)，選定塑件分型面如圖，為垂直于開模方向、平面形式的單分型面。選擇此分型面可以減少對塑件外觀的影響，同時有利于設(shè)計排氣和冷卻系統(tǒng)以及成型嵌件的安裝，并且可以使塑件在開模后留在動模，利用注射機鎖模機構(gòu)中的頂出裝置帶動塑件脫模機構(gòu)來實現(xiàn)脫模，簡化了模具結(jié)構(gòu)。

3.3 澆口形式的確定

由于該塑件的外形尺寸及質(zhì)量都較大，壁較厚，盒體較深，所以一次所需塑料熔體注射量較大，且四個方向均需要借助側(cè)滑塊成型側(cè)壁的凸起或側(cè)孔，本套模具采用一模一腔的形式，考慮到塑件尺寸較大，若要使之易于充型，則應(yīng)選擇直澆口，由主流道直接進料，故熔體壓力損失小，成型容易 。

參考文獻 ：

[1]申開智.塑料模具設(shè)計與制造[J].北京：化學(xué)工業(yè)出版社，2006.

[2]李力.塑料成型模具設(shè)計與制造[J].北京：國防工業(yè)出版社，2012.