重庆长安汽车股份有限公司  李明 李仁勇 赵良军 苏童

1.组合仪表罩结构及色差问题

图1所示为组合仪表罩结构，整体为椭圆筒状，外侧有不均匀的翻边，外形尺寸为370 mm × 170 mm × 130 mm，基本壁厚为2.5 mm，表面处理为细皮纹。塑件内侧为高可视区域，背面有卡扣、加强筋等特征，材料选用PC+ABS，收缩率为0.5%，推荐加工工艺参数如表1所示。

图1 组合仪表罩结构

表1 推荐加工工艺参数

图2方框所示为组合仪表罩色差问题，局部区域的颜色与周围不一致。

图2 色差问题

2.色差问题影响因素分析

塑件A面（外观面）的一部分色差形状和其上加强筋所处的位置基本一致，塑件结构可能是影响因素之一，如图3所示。

图3 色差缺陷1处塑件局部结构

塑件A面的一部分色差形状和模具上的滑块成型处形状一致，如图4所示，成型塑件此处并无其他特征，此处滑块是成型塑件的安装点，不能取消。模具上将斜导柱拆除，滑块变成镶件，此处色差问题无变化，说明色差和滑块运动无关。由于滑块尺寸较小，未设计冷却水路，成型塑件时滑块温度与周边区域不一致，局部温度差异可能是影响因素之一。在实际成型塑件过程中还发现保压压力、保压时间及模具温度对色差问题也有影响。

图4 色差缺陷2处模具局部结构

3.试验设计分析

经初步分析，确定影响成型塑件色差问题的关键因素有5项，分别为塑件结构（A）、局部温度差异（B）、保压压力（C）、保压时间（D）及模具温度（E）。根据推荐的成型工艺参数及实际生产情况，定义关键设计参数的高低水平如表2所示。

表2 工艺参数的高低水平

在Minitab软件中创建5因子2水平的试验设计（design of experiment，DOE）分析，试验得出结果如表3所示。图5所示为试验过程的照片，评分值为主观评价，10分制，1分为最佳，该试验仅关注色差问题，熔接痕等缺陷不在评价范围，实际生产时需综合考虑。

表3 试验结果

图5 试样照片及评价结果

对试验结果进行分析，根据图6得出结论：塑件结构对色差问题无影响，局部温度差异、保压压力、保压时间及模具温度为显著因子，影响力排序为局部温度差异＞保压压力＞保压时间＞模具温度。

图6 Pareto图

试验得出的回归方程如式（1）所示，根据回归方程可知色差与4个因子的函数关系，将已知各因子数值代入函数可以得出色差值，运用回归方程可以在不进行实际操作的情况下，根据设定的目标色差值反推因子最优解，节省制造成本。

用响应优化器进一步分析得到最优解如图7所示。根据图7最优解可知：在材料物性、模具结构及实际生产允许的前提下，局部温度差异越小越好，保压压力越小越好，保压时间越短越好，模具温度越高越好。

图7 最优解

4.解决方案

4.1局部温度差异优化

局部温度差异优化是靠冷却系统优化实现，为了保证模具各个区域温度均匀，动、定模的冷却水路排布要充分^[5]，重点是滑块的冷却水路设计，小滑块冷却水路设计容易被忽略，可视区域的滑块必须设计冷却水路，滑块空间不足可以采用“水井”形式的冷却水路^[6]，如图8所示。

图8 滑块冷却水路

4.2保压压力及保压时间优化

如果只调整注射工艺参数而保持其他参数不变，降低保压压力及缩短保压时间会产生熔接痕等其他缺陷，导致成型塑件不合格。最终优化的方向是在低保压的情况下达到高保压的效果，同时不产生其他缺陷，这就需要从塑件壁厚和进浇方案两方面同时进行优化。

4.2.1塑件壁厚优化

塑件壁厚优化的重点是防止产生熔接痕，主体壁厚需均匀一致，避免突变，加强筋位厚度小于0.4倍主体壁厚，重要的安装结构考虑根部厚度减薄，通过抽芯机构脱模，如图9所示。

图9 塑件壁厚优化

4.2.2进浇方案优化

进浇方案优化的重点是减少浇注系统的压力损失，缩短流道长度，同时避免流道内熔体过早凝固影响补缩，因此热流道浇口数量要充足，浇口尺寸要尽量设计大些，普通流道截面积也要尽量设计大些，流道长度尽量缩短。优化后的进浇方案如图10所示，为了规避传统方案的缺点，优化方案增加了1个热流道，普通流道长度缩短至50 mm，浇口深度增加为0.5倍主体壁厚，总体流道长度缩短至250 mm以内。

图10 进浇方案优化

4.3模具温度优化

模具温度优化的重点是提升模具温度，故用热水来冷却，不能使用常温水（25 ℃左右）冷却。模具水管需更换为耐高温水管，生产时接模温机，按实际需求设置模具温度。

5.优化后效果

图11 优化后效果

按上述方案优化后的塑件外观品质有大幅提升，无明显色差缺陷，满足质量要求，如图11所示。实际生产中，模具温度设置为75 ℃，滑块通冷却水，保压压力设置为50 MPa，保压时间设置为3 s，与DOE试验分析结果相符。