车用塑料制品成型工艺技术(doc 7页)

车用塑料制品成型工艺技术(doc 7页)车用塑料制品成型工艺塑料是节能型材料，具有价格低、性能优异(密度低、吸音、隔热、防震、电绝缘性和耐化学药品性优良、可复合增韧增强、生产能耗低等)。

在汽车上的用量越来越大，适应的零部件范围不断扩展。

现在，全塑车已经开始研究开发，将来会推广应用。

汽车塑料件的广泛应用可减轻汽车自重、提高燃料效率、缩短加工周期、降低能耗、提高资源利用效率、保障安全和提供舒适的环境等。

实际上，这类材料必须经过适当的加工成型，才能成为一定形状结构和功能的车用塑料零部件。

在这种意义上，不仅塑料产业的发展推动各类车的更新换代，而且汽车业的快速发展也推动了塑料加工的发展。

可以说，现有塑料制品的成型方法都已经用于制造汽车上的塑料制品。

实际上，相关的制造技术还涉及到高分子材料学和模具等方面。

从工艺上看，相对传统车用金属制件，塑料制件有以下优点：①设计自由度大。

外观多种多样；着色性好，可按设计实现各种各样的颜色；可采用共混、填充增强和层状复合，大大改善机械性能。

可在表面或里层进行涂装、装饰等等。

②复杂形状制品可一次或用尽可能少的工序成型。

很多方法适合大批量生产，生产效率高、成本低(相同的零件，采用塑料制造费用仅为钢或铝的2／3)。

大量使用将会引起传统汽车制造工艺的改变和生产设备的革新。

但也存在一定不足：①导热性差，加工中加热和冷却工序与金属的有很大不同。

②热膨胀系数大，约为金属材料的3～10倍。

同时，收缩率也大，尺寸稳定性差，不容易制备高精度制品。

这些特点赋予了塑料及其复合材料加工成型方法的多样性和特殊性，下面主要阐述一些重要的方法。

一、注射成型注射成型简称注塑，是指物料在注射机加热料筒中塑化后，由螺杆或注塞注射人闭合模具的模腔中经冷却形成制品的成型方法。

它广泛用于热塑性塑料的成型，也用于某些热固性塑料(如酚醛塑料、氨基塑料)的成型。

注射成型的优点是能一次成型外观复杂、尺寸精确、带有金属或非金属嵌件、甚至可充以气体形成空芯结构的塑料模制品；生产效率高，自动化程度高。

新型注射方法的出现更加巩固了其在汽车塑料加工中的地位。

各种车上的硬仪表板一般采用PP、PC、ABS、ABS／PC等一次性注射成型。

就注射技术而言，已经开发了适应性很广的很多新技术。

如采用微型注塑成型自动化生产毫克级的高尺寸精度制品，如汽车传感器等自动控制和电子控制部件。

1．气体辅助注塑成型气体辅助注塑成型技术是一项新兴的塑料注射成型技术，其原理是利用高压气体在塑件内部产生中空截面，利用气体保压代替塑料注射保压，消除制品缩痕，完成注射成型过程。

传统注塑工艺不能将厚壁和薄壁结合在一起成型，而且制件残余应力大，易翘曲变形，表面时有缩痕。

新发展的气辅技术通过把厚壁的内部掏空，成功地生产出厚壁、偏壁制品，而且制品外观表面性质优异，内应力低。

轻质高强。

该工艺已用于成型汽车的前后挡板、门把手、保险杠等。

2．水辅助注射成型水辅助注射成型可以直接冷却制品的内部，更适合较厚和较长的制品成型，能生产出均匀的薄壁制品，零件内表面平滑。

可以在更短的成型周期下，减少制品壁厚及减少残留的壁厚，对于大件且较薄的制品可使用较均匀而且较低的压力即可成型。

从而节省了材料，拓展了应用范围。

循环使用水而可降低生产成本，适合成型管状的零件、汽车油管和其他流体系统、把手、行李架、汽车上的仪表盘、缓冲器、门把手、离合器以及驾驶杆支持架等。

3.反应注塑技术反应注塑技术(RIM)是将中间体(预聚体或单体)反应性液进人模具时进行撞流混合，注入模具后进行反应，实现交联或聚合而形成固态部件。

该工艺最早用于聚氨醋泡沫技术，现已经广泛应用制备轻量的结构件。

在相同的反应注射成型机上可生产出性能不同的软泡、弹性体、硬泡制品等。

多用于成型汽车保险杠、方向盘、顶棚、侧围以及其它防振产品或减振的强力回弹塑料产品。

该技术可低温低压成型一体化复杂零件，对树脂可改性、复合、纤维增强。

混入长玻璃纤维的制品尺寸稳定，热膨胀小而刚性却明显提高，尤其适合汽车车身大型覆盖件生产。

4.熔芯注射成型熔芯注射成型的基本原理是:先用低熔点合金铸造成可熔型芯，然后把可熔型芯作为该件放入模具中进行注射成型，冷却后把含有可熔型芯的制件从模腔中取出，再加热将可熔型芯熔化。

当注射成型结构上难以脱模的塑料件，如汽车输油管和进排气管等复杂形状的空心塑料件时，一般是将它们分成两半成型，然后再拼合起来，致使塑料件的密封性较差。

随着这类塑料件应用的日益广泛，人们将类似失蜡铸造的熔芯成型工艺引入注射成型，形成了所谓的熔芯注射成型方法。

BASF公司最早用尼龙树脂去芯成型生产复杂进气歧管。

但该法工艺复杂、成本高、生产效率低，逐渐被其他新工艺替代，推进了制备的工业化应用。

1990年，宝马汽车公司用35%玻纤增强尼龙66制备了一体化气缸盖罩、空气过滤器或排气止逆阀。

其它的新的用途有:汽车水泵、水泵推进轮、离心热水泵和航天器油泵等。

5.注射膨胀成型注射膨胀成型是首先注射填充一定量的树脂以形成膨胀前的初期壁厚，然后将模具一部分或全部后移，由于树脂的回弹特性使树脂的体积增大(在树脂内部形成一些细小的孔隙，从而可得到密度低、刚性好、热绝缘性好的制件)，最后通过低压空气以提高表面平滑性和冷却速度。

膨胀注射技术可广泛应用于生产汽车仪表盘等内饰件等。

6、金属嵌件注塑成型金属嵌件注塑可以把金属嵌件组合在塑料制品中，减少复杂的装配过程，降低成本。

如制备内外饰件的结构件，也可用作锁、窗户升降器和喇叭的支架组件。

至今，总共有17个部件被注塑到门部件之中。

一次成型，可满足非常高的机械要求:良好的强度和韧度，不高的敏感度和优异的耐压力裂化性。

POM是用于该工艺的典型塑料。

7、双组分注塑成型双组分注塑是另一种能消除独立装配工艺的实用技术，它被用于把硬质部件和软质部件联结在一起，例如，把密封圈或挡板直接附在一个部件上，而无需装配或分拆。

适合用于这种工艺的硬质塑料除了POM以外，还有PBT和PPS。

软质部件可从塑料和橡胶中进行选择。

双组份注塑在汽车构造中的应用范围从座舱，到发动装置都有涉及。

Krauss-Maffei公司开发了一种崭新和灵活的双组分注塑系统，国内北京化工大学等也在开展相关研究。

二、挤出成型挤出成型又称挤压模塑或挤塑，即借助螺杆或柱塞的挤压作用，使受热熔化的塑料在压力推动下，强行通过口模而成为具有恒定截面的连续型材的一种成型方法。

能生产管、棒、丝、板、薄膜、电线电缆和涂层制品等这种方法的特点是生产效率高，适应性强，几乎可用于所有热塑性塑料及某些热固性塑料。

在汽车上常用来成型保险杠、燃油箱等部件。

三、压制成型压制成型是塑料成型加工技术中历史最久，适用于流动性差的塑料，比较容易成型大型制品，而且生产的制品收缩率小、变形小，各性能指标比较均匀，但劳动强度大，不易实现自动化。

根据材料的性状和成型加工工艺的特征，又可分为模压成型和层压成型。

模压成型又称压缩模塑，这种方法2．连续纤维注塑成型连续纤维增强塑料复合材料中较典型的有玻璃纤维增强塑料(GFRP)和碳纤维增强塑料(CFRP)。

玻璃纤维增强塑料(GFRP)俗称“玻璃钢”，具有强度高、工艺性能好、价格低等特点，可用于制造保险杠、发动机罩、挡泥板，甚至整个车身壳体。

克莱斯勒公司于1992年推出的蝰蛇牌跑车，其整个车体都是用玻璃纤维增强塑料(GFRP)压铸模塑成型的。

美国的雪佛兰子弹头车的车身壳体也是采用玻璃钢材料。

碳纤维增强塑料(CFRP)是汽车轻量化和高性能化更理想的材料，但由于成本太高，CFRP零件尚未实现批量生产。

例如，美国福特公司用碳纤维增强塑料CFRP制造的板簧零件强度高，模量大，热膨胀系数小，减磨性好，质量只有14kg，比现有材质减轻76％。

一旦解决了成本问题，将有大量的CFRP用于汽车工业中，应用部件包括发动机系统中的推杆、连杆、摇杆、水泵叶轮，传动系统中的传动轴、离合器片、加速装置及其罩等，底盘系统中的悬置件、弹簧片、框架、散热器等，车体上的车顶内外衬、地板、侧门等。

用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。

一方面是由于天然纤维是环保材料，另一方面植物纤维比玻纤轻40%，减轻车重可降低油耗。

用亚麻增强PP制作车身底板。

材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤增强材料，制件更易于回收。

对操作工人，可免除因玻纤引起的皮疹和呼吸性疾病。

中国江阴一些企业已经开始生产这类材料。

对连续纤维增强塑料复合材料，树脂传递模塑(RTM)在汽车行业工艺逐渐受到重视。

随着低黏度树脂的不断开发而逐渐成为一种低成本制造技术。

它是在一定压力下，将基体树脂(不饱和聚醋、乙烯基醋树脂、环氧树脂等)注人预先铺设好增强材料的封闭型腔而固化成型的工艺过程。

RTM可一次成型大型复杂结构的制件，生产效率高，投资小，可满足汽车工业的大型覆盖件，如车身板、车顶、车箱、地板、排气管等的需要，还可一次成型帆板壳体等。

近年来，RTM对RIM,SMC形成强大的竞争，在美国、西欧、日本得到了很快的发展，如美国三大汽车公司RTM的应用以每年20%一50%的速度增长。

国内RTM在汽车行业也得到了一定的发展，如用RTM生产汽车车顶、尾翼等。

3．玻纤毡增强热塑性塑料GMT)由于GMT具有很多的优异性能，如耐化学性好、比强度大，在高、低温环境中的抗冲击性能优良等，GMT产品广泛应用于汽车工业。

欧美1997年GMT销量仅为2.4万吨，2003年则增加到5.3万吨。

在我国，20世纪90年代后期上汽帕萨特轿车、北京切诺基吉普车、一汽奥迪轿车等少数汽车开始采用GMT片材制造发动机罩，车顶盖，行李箱盖等。

GMT的最大用途被认为是汽车前端组件，现仍在大幅增长。

GMT 车底保护板具有良好抗冲击和刚度性能，在欧洲有很大市场。

另外，根据新的安全要求，中部座位的乘客也须佩带安全带。

新的设计将此安全带固定装置与座位整体成型。

在这方面，GMT比钢材更具有成本和重量优势，在美国，已采用GMT制造的5形梁代替传统的一形截面保险杠。

这种5形梁性能好，成本低，重量轻。

备胎仓也是GMT的一大应用，新用途还有车门组件等。

目前，GMT成型工艺有两种。

一种是干法成型，即利用玻璃纤维针刺毡或连续原丝毡与聚丙烯等热塑性塑料复合成片材，在裁切成所需形状后经红外加热使树脂至塑熔状态，置于模具中加压成型为最终产品。

这种片材所制的产品等用于汽车部件，如保险杠衬里等。

另一种成型工艺为湿法成型，其工艺类似造纸工艺。

它是将短切玻璃纤维(6一25mm)与热塑性塑料(如聚丙烯)粒子在水中混合，借助于助剂的作用使塑料颗粒悬浮在水中，将此浆料进行网上脱水形成片材，该片材经特制的加热系统使塑料粒子达到塑熔状态，将纤维固结在一起最终形成干的片材。

用这种片材经模压可以制出各种外观良好的汽车外装饰部件，其强度虽低于干法制品，但是却高于短纤维增强热塑性塑料注塑制品。