內(nèi)飾低壓注塑件質(zhì)量控制研究

朱春州

摘 要：針對低壓注塑成型技術(shù)制造過程中遇到的面料擊穿、零件變形、面料褶皺等問題，通過零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具設(shè)計、制造工藝等方面的原因分析，從中提供解決方案，表明零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對低壓注塑件常遇到的缺陷的改善作用，為內(nèi)飾低壓注塑件的質(zhì)量控制提供解決方案。

關(guān)鍵詞：低壓注塑成型；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；工藝改進；質(zhì)量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.001

0 引言

目前低壓注塑成型技術(shù)已開始在汽車內(nèi)飾件上應(yīng)用，此技術(shù)使得立柱護板能夠吸收沖擊，對駕乘人員進行有效的保護[1，2]，也能夠?qū)囕v內(nèi)部進行合理的裝飾。在保證美觀同時減少了成型工序，節(jié)約成本，環(huán)保性比較好，同時使汽車內(nèi)飾的精致、舒適、豪華性等感官質(zhì)量明顯提升；但低壓注塑零件在制造過程中經(jīng)常遇到的面料擊穿、零件變形、面料褶皺等問題，如何解決上述問題或避免上述問題的出現(xiàn)，控制好零件的質(zhì)量，成為注塑件的一個研究熱點。

1 低壓注塑技術(shù)的原理及優(yōu)點

1.1 低壓注塑成型原理

低壓注塑成型方法是使用低壓注塑模具進行模內(nèi)置皮、織布等面料進行注塑加工，將已塑化好的溶融狀態(tài)的塑膠注射入閉合的模腔內(nèi)，再經(jīng)過固化定型后取得制品的工藝過程[3]。該低壓注塑模具包括熱流道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，熱流道系統(tǒng)包括多條熱流道，熱流道包括流道、設(shè)置在流道內(nèi)的熱嘴針閥、包圍所述流道的熱嘴體和沿流道方向依次布置的包圍流道的多級加熱裝置，熱流道還包括對應(yīng)的熱流道板、電磁閥和針閥時間控制裝置[4]。低壓注塑成型方法包括開模，在模腔口掛置預(yù)置材料、合模，使動頂模輕壓預(yù)置材料四周插入模芯使預(yù)置材料均勻向模腔收縮并到位鎖膜、按時間段分序多次注膠、冷卻、開模取出產(chǎn)品等步驟[5]，實現(xiàn)將預(yù)置材料與塑料進行復(fù)合注塑的工藝，獲得滿足需要的合格產(chǎn)品。

1.2 低壓注塑的優(yōu)點

低壓注塑表皮所用的材料可以是布料，也可以是PVC面料。與傳統(tǒng)的包覆工藝相比，低壓注塑工藝還具備以下優(yōu)點[6]：

（1）低壓注塑是將表皮材料與塑料基材融為一體，不存在脫落的可能；

（2）由于沒有包覆工藝所必需的涂膠工序，低壓注塑工藝過程更為環(huán)保；

（3）低壓注塑零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可任意設(shè)計，表面造型的自由度相比包覆工藝更大，并且造型特征更清晰；

（4）低壓注塑的生產(chǎn)效率更高（相對其他工藝）。

2 低壓注塑在制造過程中常遇到的質(zhì)量問題

低壓注塑零件在制造過程中通常會出現(xiàn)面料擊穿、零件變形、面料褶皺（鼓包）、本體缺料等問題，如圖1、圖2、圖3所示。

3 注塑件零件的質(zhì)量控制

3.1 零件面料擊穿問題質(zhì)量控制

低壓注塑件出現(xiàn)面料被擊穿，主要跟零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件選用的包覆面料及制造工藝等幾大因素有關(guān)，以下從零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、包覆面料的選擇、生產(chǎn)制造工藝等方面闡述避免零件面料擊穿問題。

3.1.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計問題：由于零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，會導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)面料擊穿，常見的有以下幾種：

（1）相鄰兩面棱線倒圓角R設(shè)計過小，造成腔面急劇變化，導(dǎo)致面料容易擊穿，見圖4；

（2）相鄰兩面（A面）夾角設(shè)計過小，造成腔面急劇變化，導(dǎo)致面料容易擊穿，見圖4；

（3）零件表面（A面）形狀較復(fù)雜，高部位的基材厚度過大，導(dǎo)致面料容易擊穿；見圖5。

解決措施及設(shè)計規(guī)范：

（1）相鄰兩面棱線倒圓角R，設(shè)計R≥3mm，如圖6 a）所示；

（2）相鄰兩面（A面）夾角，設(shè)計∠B≥90度，如圖6 b）所示；

（3）零件表面（A面）形狀盡可能設(shè)計簡潔、平順。

3.1.2 包覆面料的選擇

通常提升包覆面料的密度可以減少面料被擊穿的現(xiàn)象，但是面料密度提升又會增加零件變形的風(fēng)險。面料裝飾層根據(jù)客戶選定設(shè)計，底布通常選用120-160g水刺無紡布，避免產(chǎn)品出現(xiàn)擊穿。具體可以根據(jù)表1參數(shù)進行選擇。

3.1.3 生產(chǎn)制造工藝控制

注塑壓力的要求：注塑時注塑壓力必須小于40Mpa；注塑壓力過大會造成進膠點處產(chǎn)生印記，甚至沖破面料，具體見量產(chǎn)件壓力控制圖（圖7）。

注塑溫度的要求：原材料溫度控制，改性PP溫度≤220℃，ABS溫度≤200℃，溫度太高會造成無紡布層擊穿，膠口表面滲膠 ，具體見量產(chǎn)件溫度控制圖（圖8）。

注塑模具溫度的要求：模具溫度控制，定模溫度≤60℃，動模溫度≤50℃；溫度太高會造成無紡布層擊穿，膠口表面滲膠，具體見量產(chǎn)件模具溫度圖（圖9）。

3.2 零件變形問題質(zhì)量控制

大多數(shù)是由于零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理，導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中會出現(xiàn)零件變形，常見零件的轉(zhuǎn)角處。

3.2.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

低壓注塑工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處壁厚過大，一是熔態(tài)塑料不能將復(fù)合層推到型腔面，二是冷卻慢，在復(fù)合層的張力作用下，將未凝固料擠壓到模具其他地方，導(dǎo)致產(chǎn)品變形。見圖10。

解決方案：

產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處壁厚設(shè)計公式：t=t1+t2/2+1mm

t：產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處厚度；

t1：包覆面料的厚度；

t2：產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處發(fā)泡層的厚度。

由于發(fā)泡層在轉(zhuǎn)角處受到模具和復(fù)合層的擠壓，因此實際厚度只有原來厚度的1/2左右。

3.2.2 包覆面料的選擇

通過降低包覆面料的密度，改善零件的變形。

3.3 零件面料褶皺（鼓包）問題質(zhì)量控制

面料褶皺現(xiàn)象主要與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計、模具進膠口的設(shè)計及包覆面料的選擇等因素有很大的關(guān)系，常見出現(xiàn)在零件分型面附近、相鄰兩面交界附近等地方。

3.3.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計問題：

（1）相鄰兩面形成的角度設(shè)計偏小，導(dǎo)致注塑過程中，面料在模具型腔表面較難移動到位，出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，如圖11所示。

（2）產(chǎn)品翻邊的設(shè)計高度超出合理高度，也會在分型面附近出現(xiàn)出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，如圖12所示。

解決方案：

（1）設(shè)計零件存在兩相鄰相交時，兩相鄰面形成的角度∠B≥120°（見圖11）；

（2）設(shè)計產(chǎn)品存在翻邊時，翻邊高度應(yīng)不能太高，避免在分型面附近出現(xiàn)出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，具體按下要求執(zhí)行（見圖12）：

轉(zhuǎn)角處產(chǎn)品的高度設(shè)計L1≤60mm；

直角處產(chǎn)品的高度設(shè)計L2≤95mm；

3.3.2 包覆面料的選擇

面料特性對褶皺也有影響，通常情況下，面料越厚、延伸率越小，褶皺問題越嚴(yán)重，要求翻邊高度相應(yīng)低一些。所以，要結(jié)合實際情況來選擇確定面料特性。

3.3.3 模具設(shè)計

在模具上，若進膠口之間的距離設(shè)計過長，會導(dǎo)致面料在模具型腔表面隨膠料移動過長，出現(xiàn)褶皺問題，所以，模具進膠口之間的距離設(shè)計要合理，具體可參照圖13所示的建議。

3.4 零件缺料問題質(zhì)量控制

零件缺料現(xiàn)象主要與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計及生產(chǎn)工藝等因素有很大的關(guān)系，常見出現(xiàn)在零件厚度突變的附近等地方。

3.4.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計問題：產(chǎn)品壁厚發(fā)生由大到小突變，由于壁厚太小，導(dǎo)致注塑時膠料無法到達小壁厚處，造成產(chǎn)品發(fā)生缺料。如圖14所示，產(chǎn)品壁厚由T突變，減少至t。由于低壓注塑復(fù)合層會占用模具型腔空間，因此壁厚較小，注塑時膠料無法到達小壁厚處，發(fā)生產(chǎn)品缺料。

解決方案：更改設(shè)計，加大壁厚（見圖14）。

產(chǎn)品最小壁厚設(shè)計公式：t-a-b≥1±0.1（mm）

t：產(chǎn)品最小壁厚；

a：包覆面料回彈量；

b：包覆面料壓緊時厚度；

1±0.1（mm）：膠料可以流動的模具型腔最小厚度。

3.4.2 生產(chǎn)制造工藝控制

通常提高注塑壓力和速度可以減少出現(xiàn)缺料的可能性，但是壓力和速度的提高又會增加包覆面料擊穿的風(fēng)險，所以，在實際生產(chǎn)過程中要兼顧兩者來考慮選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)。

4 結(jié)論

汽車內(nèi)飾低壓注塑作為一項新興技術(shù)，要把該技術(shù)應(yīng)用好，嚴(yán)格控制好零件的質(zhì)量，就必須要從零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、包覆面料的選用、模具的設(shè)計、生產(chǎn)制造工藝等方面進行具體分析、把控及結(jié)合實際情況采用適當(dāng)措施，從而有效控制內(nèi)飾低壓注塑件的零件質(zhì)量。

參考文獻：

[1]鄧鳳霞，劉勇.汽車注塑件典型外觀缺陷分析及消除對策[J]. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2015，29（01）：47-51.

[2]林建兵.基于CAE平臺的汽車注塑件工藝仿真與質(zhì)量控制[J]. 塑料工業(yè)，2015，43（05）：39-42.

[3]栗雪娟，史加榮，楊春曉.基于IMOPSO方法的注塑件熔接痕質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化[J].塑性工程學(xué)報，2016，23（04）：173-179.

[4]趙果，辛勇.基于多指標(biāo)綜合評價的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化[J].工程塑料應(yīng)用，2008（01）：31-34.

[5]鐘明生，陳國強，孫賢初.低溫環(huán)境下注塑件工藝質(zhì)量變化的研究及對策[J].工程塑料應(yīng)用，2013，41（02）：39-42.

[6]周雪峰.注塑件熔接痕的形成及控制[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報，2012

，26（02）：63-65+75.