CN114179914A - 全塑封闭式仪表板横梁及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种全塑封闭式仪表板横梁及其制造方法，其中的制造方法包括如下步骤：S1、将塑料颗粒制成熔融状态，并高压注入到注塑模具中；S2、注塑模具开始保压，与注塑模具表面接触的塑料开始冷却成型，与此同时向注塑模具内注入高压液体，在预设时间内将未与注塑模具表面接触的处于熔融状态的塑料冲走，形成空心封闭且等壁后的主梁和位于主梁上的安装结构。本发明将主梁注塑成型为封闭的空心结构，既能保证仪表板横梁的强度，又能减轻仪表板横梁的重量。
Description
技术领域
本发明涉及汽车仪表板技术领域，特别涉及一种全塑封闭式仪表板横梁及其制造方法。
背景技术
仪表板横梁是汽车内饰中重要的零部件，在节能减排、轻量化的趋势下，其发展经历了钢制、铝制、铝塑混合、钢塑混合等几个阶段，目前市场上都有应用，通过材料、结构、工艺等的调整，重量越做越轻，最轻的要属全塑的仪表板横梁。
目前在研究的全塑仪表板横梁所采用的基本思路大同小异，受限于注塑的工艺限制，作为产品主要受力结构的主梁，只能采用C型的开口结构，而为了加强主梁的强度，保证产品的性能，需要在C型主梁的内部填充加强筋补充加强，由于加强筋的厚度较厚，导致减重效果并不理想。
发明内容
本发明的目的是为了克服已有技术的缺陷，提出一种全塑封闭式仪表板横梁及其制造方法，将全塑封闭式仪表板横梁的主梁做出空心封闭结构，在保证仪表板横梁强度的前提下，实现轻量化。
为实现上述目的，本发明采用以下具体技术方案：
本发明提供的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，包括如下步骤：
S1、将塑料颗粒制成熔融状态，并高压注入到注塑模具中；
S2、注塑模具开始保压，与注塑模具表面接触的塑料开始冷却成型，与此同时向注塑模具内注入高压液体，在预设时间内将未与注塑模具表面接触的处于熔融状态的塑料冲走，形成空心封闭且等壁后的主梁和位于主梁上的安装结构。
优选地，注塑模具的保压压力为2500～3200t，保压时间为20～30秒。
优选地，预设时间为2～3秒。
优选地，高压液体的注入压力为800～1000Bar。
优选地，注塑模具的入口处的圆度精度控制在±0.01～0.03mm。
优选地，塑料颗粒为尼龙与玻璃纤维的混合物或为聚丙烯与玻璃纤维的混合物。
本发明提供的全塑封闭式仪表板横梁，由上述制造方法制造而成，包括一体注塑成型的封闭式主梁和位于封闭式主梁上的安装结构。
优选地，安装结构包括左侧车身安装支架、右侧车身安装支架、地板安装支架、转向柱安装支架和气囊安装支架；其中，左侧车身安装支架与右侧车身安装支架位于主梁的两端，地板安装支架、转向柱安装支架和气囊安装支架位于左侧车身安装支架与右侧车身安装支架之间。
与现有技术相比，本发明能够取得如下技术效果：
1、主梁为封闭的空心结构，既能保证仪表板横梁的强度，又能减轻仪表板横梁的重量。
2、对比未封闭的全塑仪表板横梁，本发明能够将仪表板横梁的强度提升30-35％，并减重10-15％。
附图说明
图1是根据本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法的流程示意图；
图2是根据本发明实施例提供的注塑模具的结构示意图；
图3是根据本发明实施例提供的注塑模具的横截面示意图；
图4是根据本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的结构示意图。
具体实施方式
在下文中，将参考图描述本发明的实施例。在下面的描述中，相同的模块使用相同的图标记表示。在相同的图标记的情况下，它们的名称和功能也相同。因此，将不重复其详细描述。
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合图及具体实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本发明，而不构成对本发明的限制。
图1示出了根据本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法的流程。
如图1所示，本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，包括如下步骤：
S1、将塑料颗粒制成熔融状态，并高压注入到注塑模具中。
为了保证全塑封闭式仪表板横梁的强度，塑料颗粒选用尼龙与玻璃纤维的混合物或选用聚丙烯与玻璃纤维的混合物，通过玻璃纤维增加材料的性能，保证全塑封闭式仪表板横梁的性能可以达到金属仪表板横梁的性能。
将塑料颗粒放入注塑机在180℃～220℃下制成熔融状态，再用高压方式将熔融状态的塑料注入到注塑模具中，最终冷却成型为全塑封闭式仪表板横梁，如图4所示，全塑封闭式仪表板横梁包括一体注塑成型的主梁和位于主梁上的安装结构，主梁为封闭的空心结构，安装结构为实心结构。
在本发明的一个示例中，向注塑模具注入熔融状态塑料的注入压力为800-1000Bar。
S2、注塑模具开始保压，与注塑模具表面接触的塑料开始冷却成型，与此同时向注塑模具内注入高压液体，在预设时间内将未与注塑模具表面接触的处于熔融状态的塑料冲走，形成空心封闭且等壁后的主梁和位于主梁上的安装结构。
安装结构为常规的注塑工艺，本发明的重点在于如何注塑出空心封闭的主梁。故图2和图3省略了注塑模具中安装结构的型腔，只示出了主梁的型腔。
如图2和图3所示，注塑模具1合模后形成型腔2，型腔2的两端分别为入口3和料包4，熔融状态的塑料和高压液体分别从入口3进入型腔2，料包4用于存储被冲走的熔融状态的塑料和与熔融状态的塑料混合的高压液体。
在将熔融状态的塑料从入口3注入注塑模具1的型腔2后，此时型腔2内熔融状态的塑料5处于实心状态，与注塑模具1表面接触的塑料5冷却较快，会先冷却成型，而未与注塑模具1表面接触的塑料5因冷却较慢还是处于熔融状态，此时向入口3内注入高压液体，高压液体能够将未冷却的处于熔融状态的塑料快速冲到料包4中，从而形成空心封闭的主梁，进入到料包4内的熔融状态的塑料也会冷却成型，在开模后，拿掉废料即可。
空心封闭的主梁包括内壁和外壁，外壁与注塑模具1表面接触最先冷却成型，此时成型为内壁的塑料还处于熔融状态，通过高压液体将处于熔融状态的塑料快速冲走，以此形成空心封闭的主梁。
形成空心封闭的主梁的另一个关键点在于实现主梁的等壁厚。本发明通过高压液体冲走熔融状态的塑料与控制入口3的圆度来实现主梁的等壁厚。
本发明采用高压液体冲走熔融状态的塑料而未采用高压气体来吹走熔融状态的塑料，其原因有如下几点：
1、压力不稳定
高压气体的压力不够稳定，无法保证将多余的塑料全部吹走，残留的塑料冷却从成型后，会导致主梁各处的壁厚不等。
本发明采用高压液体通过稳定的压力将多余的塑料全部冲走，实现主梁各处的等壁厚。
2、冷却速度慢
高压气体对形成主梁内壁的塑料的冷却速度慢，处于熔融状态的塑料会发生流动，导致冷却成型后主梁各处的壁厚不等。快速冷却才能实现主梁的等壁厚，而高压液体相比高压气体，能够加快对塑料的冷却速度，实现主梁的等壁厚。
注塑模具内型腔的圆度也会影响主梁的等壁厚，如果型腔的圆度圆度不一致，则会存在直径较小区域的塑料冷却较快，而直径较大区域的塑料冷却较慢的问题，最终导致主梁各处的壁厚不等。因此本发明需要将注塑模具内型腔的圆度精度控制在±0.01～0.03mm内。
高压液体的注入压力和注入时间同样会主梁的等壁厚，本发明将高压液体的注入压力控制在800-1000Bar，注入时间控制在2～3秒，即在800-1000Bar压力下，2～3秒内完成注液过程，使构成主梁内壁的塑料快速冷却。
在本发明的另一个示例中，注塑模具的保压压力为2500～3200吨，保压时间为20～30秒。
上述内容详细说明了本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，与该制造方法相对应本发明实施例还提供一种由上述方法制造而成的全塑封闭式仪表板横梁。
图4示出了根据本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁的结构。
如图4所示，本发明实施例提供的全塑封闭式仪表板横梁，包括一体注塑成型的封闭式主梁6和位于封闭式主梁上的安装结构，安装结构与封闭式主梁6通过注塑模具一次注塑成型。
封闭式主梁6为全塑的空心封闭结构，封闭用于保证全塑仪表板横梁的强度，空心用于实现减轻全塑仪表板横梁的重量。对比未封闭的全塑仪表板横梁，本发明能够将全塑仪表板横梁的强度提升30-35％，并减重10-15％。
安装结构包括左侧车身安装支架7、右侧车身安装支架8、地板安装支架9、转向柱安装支架10和气囊安装支架11；其中，左侧车身安装支架7与右侧车身安装支架8位于主梁6的两端，左侧车身安装支架7和右侧车身安装支架8分别用于与车身的两侧固定连接，地板安装支架9、转向柱安装支架10和气囊安装支架11分别位于左侧车身安装支架7与右侧车身安装支架8之间，地板安装支架9用于与车身底板连接，转向柱安装支架10用于安装转向柱，气囊安装支架11用于安装气囊。
本发明制作的全塑封闭式仪表板横梁通过模拟验证转向柱Z向刚度达到1000N/mm，转向柱Y向刚度达到1500N/mm，模态达到140Hz以上，达到产品性能。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“另一个示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。
以上本发明的具体实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何根据本发明的技术构思所作出的各种其他相应的改变与变形，均应包含在本发明权利要求的保护范围内。
Claims (8)
1.一种全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，包括如下步骤：
S1、将塑料颗粒制成熔融状态，并高压注入到注塑模具中；
S2、注塑模具开始保压，与注塑模具表面接触的塑料开始冷却成型，与此同时向注塑模具内注入高压液体，在预设时间内将未与注塑模具表面接触的处于熔融状态的塑料冲走，形成空心封闭且等壁后的主梁和位于主梁上的安装结构。
2.如权利要求1所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，注塑模具的保压压力为2500～3200t，保压时间为20～30秒。
3.如权利要求1所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，预设时间为2～3秒。
4.如权利要求1所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，高压液体的注入压力为800～1000Bar。
5.如权利要求1所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，注塑模具的入口处的圆度精度控制在±0.01～0.03mm。
6.如权利要求1～5中任一项所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法，其特征在于，塑料颗粒为尼龙与玻璃纤维的混合物或为聚丙烯与玻璃纤维的混合物。
7.一种全塑封闭式仪表板横梁，由权利要求1～6中任一项所述的全塑封闭式仪表板横梁的制造方法制造而成，其特征在于，包括一体注塑成型的封闭式主梁和位于封闭式主梁上的安装结构。
8.如权利要求7所述的全塑封闭式仪表板横梁，其特征在于，安装结构包括左侧车身安装支架、右侧车身安装支架、地板安装支架、转向柱安装支架和气囊安装支架；其中，左侧车身安装支架与右侧车身安装支架位于主梁的两端，地板安装支架、转向柱安装支架和气囊安装支架位于左侧车身安装支架与右侧车身安装支架之间。
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