一種輕型車門嵌飾板的設(shè)計及應(yīng)用

張露平++丁閏

微發(fā)泡注塑嵌飾板可以達(dá)到輕量化目的，并且能夠在其他內(nèi)飾結(jié)構(gòu)上進(jìn)行推廣。

關(guān)鍵詞：嵌飾板；微發(fā)泡注塑；輕量化

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.24.022

隨著汽車節(jié)能減排要求越來越高，輕量化設(shè)計已經(jīng)成為汽車設(shè)計首要考慮因素，由于內(nèi)飾件多為塑料件，本身密度就不大，重量所占比例就比較小，所以輕量化難度相對較大。為了保證產(chǎn)品的性能，傳統(tǒng)的注塑工藝，從結(jié)構(gòu)和料厚上優(yōu)化的空間較小，鑒于此，出現(xiàn)了微發(fā)泡注塑成型工藝的應(yīng)用。微發(fā)泡注塑成型技術(shù)突破了傳統(tǒng)注塑的諸多局限，在基本保證產(chǎn)品性能的基礎(chǔ)上，相比低密度材料以及麻纖板工藝，具有更高的減重率（低密度材料減重率為5%～10%，麻纖板為30%～50%，EIPP減重率為10%～30%）。

1 輕量化原理

微發(fā)泡注塑：簡稱EIPP（ Expanded Injection Polypropylene即注塑發(fā)泡聚丙烯）其原理是將聚丙烯原材料和小蘇打類發(fā)泡劑均勻混合后進(jìn)入料筒，熔融塑化射入模具型腔內(nèi)，瞬間打開模具型腔一個精確位置，利用熔料中間層尚未凝結(jié)，并在發(fā)泡劑分解產(chǎn)生的氣體推動下，迅速膨脹發(fā)泡，最終形成正常壁厚的產(chǎn)品。所以相比于傳統(tǒng)注塑，更利于實現(xiàn)輕量化。

本文以車門嵌飾板的設(shè)計為例，說明微發(fā)泡工藝的可行性以及可推廣性。

2 車門嵌飾板設(shè)計

2.1 門嵌飾板微發(fā)泡注塑造型約束條件定義及確認(rèn)

（1）微發(fā)泡是通過定模沿拔模方向微開來實現(xiàn)的，例如，動定模先保持1.8mm間隙，同時注入含發(fā)泡劑的原材料，然后定模微開0.7mm，材料冷卻過程中沿定模移動方向發(fā)泡，產(chǎn)品厚度由1.8mm變?yōu)?.5mm，達(dá)到正常設(shè)計厚度。所以車門嵌飾板的A面不能設(shè)計抽芯、滑塊的結(jié)構(gòu)，否則模具無法實現(xiàn)微開，例如門板上索環(huán)螺釘安裝孔結(jié)構(gòu)，抽芯方向與微開方向干涉，就不能采用此工藝；

（2）微發(fā)泡產(chǎn)品是沿著模具脫模方向發(fā)泡的，產(chǎn)品表面拔模角越大，發(fā)泡率越高，拔模角為α的面 ，發(fā)泡率為sin α，例如拔模角為30°，發(fā)泡率為50% 。所以車門嵌飾板在開發(fā)時，將A面盡可能做平（除了必要的造型特征），以達(dá)到最佳的發(fā)泡效果。

2.2 門嵌飾板微發(fā)泡材質(zhì)定義

基于對傳統(tǒng)注塑材料PP+EPDM-T20的性能要求，門嵌飾板微發(fā)泡選用的材料性能不能低于傳統(tǒng)材料，經(jīng)過篩選，采用PP/PE-T20。

2.3 門嵌飾板產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計要點

（1）由于零部件發(fā)泡是沿著脫模方向發(fā)泡的，所以產(chǎn)品盡量是一個大平面，可以最大的發(fā)揮微發(fā)泡輕量化的優(yōu)勢，對于喇叭網(wǎng)、Boss柱、doghouse等受力要求高的區(qū)域，不能有發(fā)泡層，否則會影響到產(chǎn)品局部強(qiáng)度，需要增加模具隨動機(jī)構(gòu)，保證受力要求高的區(qū)域不發(fā)泡；

（2）由產(chǎn)品發(fā)泡率與拔模角的關(guān)系可知，產(chǎn)品拔模角越小，發(fā)泡率率越低，同時結(jié)構(gòu)設(shè)計時需要考慮將產(chǎn)品的基礎(chǔ)料厚根據(jù)拔模角調(diào)整，產(chǎn)品的設(shè)計料厚為2.5mm，注塑原始壁厚為1.8mm，EIPP皮層厚度約為0.6mm，兩層皮層約為1.2mm，中間可供發(fā)泡的厚度約為0.6mm，中間發(fā)泡層發(fā)泡由0.6mm發(fā)泡到1.3mm。發(fā)泡率一般控制在2-3倍，可保證發(fā)泡層均勻同時實現(xiàn)理想減重效果；

（3）分型線處不能有發(fā)泡層，否則會出現(xiàn)飛邊毛刺。分型線處料厚設(shè)計成1.2mm，注塑后只有皮層，不發(fā)泡。

2.3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)確定

（1）輪廓尺寸的確定。嵌飾板外輪廓根據(jù)造型要求確定，前門嵌飾板外形尺寸為567mm×220mm，后門嵌飾板外形尺寸為665mm×213mm。

（2）安裝點的確定。EIPP嵌飾板與普通注塑嵌飾板安裝點設(shè)定一致，通過BOSS柱與門板本體和扶手面板連接，保持各個安裝點距離≤100mm布置，拐角處一般需要布置安裝點。

2.4 門嵌飾板CAE分析

對嵌飾板進(jìn)行剛度分析：模擬肘部推開車門，選擇肘部與門嵌飾板接觸點分析，要求使用Φ20的壓頭，施加50N的力，最大允許變形量5mm。

經(jīng)過分析，前門嵌飾板變形量2.5mm，后門嵌飾板變形量3.6mm，均滿足設(shè)計要求。

3 車門嵌飾板理論減重值和減重率

（1）在車門嵌飾板結(jié)部件構(gòu)設(shè)計時，含BOSS柱，doghouse、加強(qiáng)筋等部分不發(fā)泡，大面發(fā)泡，假設(shè)大面占零部件總重量比例為b；

（2）假設(shè)EIPP注塑原始壁厚為T，傳統(tǒng)注塑零部件料厚為2.5mm；

（3）零部件的減重比例變化說明： ① 若零部件結(jié)構(gòu)復(fù)雜，不能發(fā)泡的結(jié)構(gòu)占零部件的比重越高，則b值越低，EIPP減重比例就會降低； ② 依據(jù)（1.1產(chǎn)品的發(fā)泡率與拔模角的關(guān)系），拔模角越小，發(fā)泡率越小，原始壁厚T設(shè)計越大，也會降低減重比例。

經(jīng)計算，四門嵌飾板理論減重0.228kg，理論減重率為22%。

門嵌飾板模具開發(fā)完成后，實物稱重，共減重0.24kg，減重率為23%，滿足輕量化指標(biāo)，且不低于理論減重率。

4 微發(fā)泡注塑的擴(kuò)展

EIPP嵌飾板目前已經(jīng)成功開發(fā)完成，減重率也達(dá)到目標(biāo)值，經(jīng)過試驗驗證，各項性能也都達(dá)到試驗標(biāo)準(zhǔn)，由此證明了微發(fā)泡工藝的可行性，在新開發(fā)的車型中，已經(jīng)開始擴(kuò)展到門內(nèi)飾板本體使用。在后期項目中，會考慮在尾門內(nèi)飾板本體、地圖袋內(nèi)板、副儀表板側(cè)邊板等尺寸更大的產(chǎn)品中應(yīng)用，將會擁有更大的減重量。

5 結(jié)論

本文主要論述了一種輕型車門嵌飾板的設(shè)計及應(yīng)用，該結(jié)構(gòu)采用微發(fā)泡注塑工藝，微發(fā)泡注塑技術(shù)僅通過特定設(shè)備與模具的回退動作實現(xiàn)輕量化，具有良好的尺寸穩(wěn)定性、改善零部件翹曲變形等優(yōu)點，與傳統(tǒng)注塑相比，減重率可達(dá)10%～30%，該嵌飾板的成功應(yīng)用，為注塑件提供了有效地減重方法，可以在其他車型、其他結(jié)構(gòu)上進(jìn)行擴(kuò)展使用，實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化設(shè)計。

參考文獻(xiàn)：

[1]夏青.微孔發(fā)泡注塑工藝研究[M].北京化工大學(xué)，2012.

[2]胡廣洪.微細(xì)發(fā)泡注塑成型工藝的關(guān)鍵技術(shù)研究[J].上海交通大學(xué)，2009.

作者簡介：張露平（1989-），女，工程師，從事內(nèi)飾設(shè)計工作。