關(guān)于對(duì)注塑表皮開發(fā)的研究

黃智杰 楊帆

摘 ?要：為了提高生產(chǎn)效率，節(jié)省成本，特將汽車儀表板表皮由原來(lái)的搪塑工藝開發(fā)成為注塑工藝;新工藝的開發(fā)需要大量的前期分析和試驗(yàn)，在此過(guò)程中對(duì)產(chǎn)品開發(fā)、材料選配、澆口位置的模擬分析、模具的選材及精度控制、皮紋的選擇、注塑機(jī)的選定及工藝參數(shù)調(diào)整等等，用了大量的時(shí)間做了充分的準(zhǔn)備工作，后期試模打出的產(chǎn)品結(jié)果完全滿足中國(guó)汽車行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)及企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的各項(xiàng)指標(biāo)要求。

關(guān)鍵詞：新產(chǎn)品;新技術(shù);新工藝;新材料;降成本;高效率;搶占市場(chǎng);注塑表皮

中圖分類號(hào)：U463.83+7 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號(hào)：2095-2945（2019）28-0100-02

Abstract： In order to improve production efficiency and save the cost， we will adopt injection molding technology to make automotive instrument panel skin instead of slush molding technology. Of course， the new process could not be gained without a great deal of preliminary analysis and test， which includes product model development， material selection， the gate location analysis， tooling steel selection， tooling accuracy control， tooling texture selection， injection molding machinery selection and process parameter tuning. We have made a great deal of efforts for preparation so that the actual products would all meet the requirement of Chinese Automotive Industrial Criteria and Corporate Criteria.

Keywords： new product; new technique; new process; new material; save cost; efficient; seize market opportunities， injection skin

1 概述

目前高檔汽車的儀表板摸起來(lái)都是軟軟的，這可以給使用者帶來(lái)更豪華、更舒適的體驗(yàn)，然而大家可能并不知道這些軟皮是通過(guò)什么方式制造出來(lái)的。目前制造軟皮的工藝有很多種，但批量生產(chǎn)的時(shí)候主要還是使用搪塑工藝和陰模吸塑工藝，這兩種工藝所用的生產(chǎn)設(shè)備和模具基本上都是國(guó)外進(jìn)口的，價(jià)格十分昂貴，設(shè)備或模具一旦出了問(wèn)題，修起來(lái)更是麻煩，需要國(guó)外的工程師過(guò)來(lái)或者將設(shè)備或模具直接運(yùn)到國(guó)外維修。搪塑工藝進(jìn)入中國(guó)的時(shí)間已有幾十年了，由于搪塑工藝生產(chǎn)節(jié)拍慢，模具壽命短，從而嚴(yán)重影響了企業(yè)的生產(chǎn)效率;陰模吸塑工藝可有效的避免模具壽命短這一缺陷，但價(jià)格卻是搪塑模具的2倍。由于國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的競(jìng)爭(zhēng)越發(fā)激烈，因此開發(fā)新的工藝來(lái)代替前兩種工藝刻不容緩。注塑工藝可以避免搪塑工藝生產(chǎn)節(jié)拍慢、壽命短等缺陷，同時(shí)也可以避免陰模吸塑工藝昂貴的模具價(jià)格。

2 注塑工藝簡(jiǎn)介

我國(guó)很早就開始運(yùn)用注塑工藝生產(chǎn)各種塑料制品，塑料制品的壁厚一般都是2mm以上，很少有人去注塑1.0mm的大產(chǎn)品，這在行業(yè)內(nèi)看來(lái)是不可能實(shí)現(xiàn)的，因?yàn)槿廴诘乃苣z在1.0mm厚度的模具通道內(nèi)是很難流動(dòng)的，即使流動(dòng)也只是很短的距離，因此行業(yè)內(nèi)有塑膠流長(zhǎng)這一說(shuō)法。本文主要是介紹我司注塑1.0mm厚度汽車儀表板表皮的成型工藝，這種工藝突破了行業(yè)內(nèi)很多的不可能，也為汽車儀表板表皮帶來(lái)了一種新的工藝。

3 表皮基本情況描述（兩款產(chǎn)品）

汽車內(nèi)飾件，為司機(jī)和乘車人員可見零件，需做皮紋，對(duì)外觀以及其各種特性（包括：氣味、光澤度、耐磨性、耐刮擦、耐老化、阻燃、耐高低溫以及抗沖擊性等等）要求較高，產(chǎn)品一最大外形尺寸：1503*390*295，產(chǎn)品平均肉厚1.0mm，工藝邊厚度為0.8mm，產(chǎn)品無(wú)倒扣，模具機(jī)構(gòu)簡(jiǎn)單。產(chǎn)品二最大外形尺寸：1503*454*250，產(chǎn)品平均肉厚0.8mm，工藝邊厚度為0.8mm，產(chǎn)品倒扣較多，嚴(yán)重限制了澆口排布，模具抽芯及頂出機(jī)構(gòu)較多。

4 材料的選擇及相關(guān)特性

以往使用搪塑工藝的時(shí)候，表皮的材料為PVC（聚氯乙烯），其特性在此不做介紹?，F(xiàn)在注塑工藝選擇的材料是TPV（熱塑性三元乙丙動(dòng)態(tài)硫化橡膠），是近期與我們合作的材料商開發(fā)的，其優(yōu)勢(shì)是：其流動(dòng)性極好，其熔融指數(shù)可達(dá)到250g/10min，可用作薄壁件注塑成型，TPV材料相比TPE材料、PVC等塑料材料，在綜合性能、綜合成本方面具備一定替代優(yōu)勢(shì)，為產(chǎn)品設(shè)計(jì)創(chuàng)新、提升產(chǎn)品附加值、提高競(jìng)爭(zhēng)力方面提供新的選擇。相比搪塑工藝，它可以快速方便的加工成型，無(wú)縫隙多色彩組合。TPV擁有良好彈性、延展性、耐環(huán)境相當(dāng)于EPDM，應(yīng)用溫度廣，易染色，優(yōu)良的加工性，回收6次性能無(wú)減，比重輕手感好等特點(diǎn)。

5 澆口數(shù)量及位置的確定

通過(guò)模流分析來(lái)確定澆口的數(shù)量和位置，由于此材料流動(dòng)性較好，流長(zhǎng)比可達(dá)400mm，注塑壓力可控制在60MPA以內(nèi)，為不影響外觀質(zhì)量，需使用熱流道順序閥，開放式大澆口，其澆口直徑為6.0mm，澆口位置和數(shù)量如圖1、圖2所示。

分析結(jié)果：產(chǎn)品一熔料填充順暢、流前溫度較高、變形較小，無(wú)困氣和熔接線，鎖模力為780T，最大注射壓力為61.42MPA，此壓力已達(dá)我們經(jīng)驗(yàn)的上限值，但超出并不多，可接受。產(chǎn)品二由于拐角較厚，熔料填充時(shí)出現(xiàn)跑道效應(yīng)、易產(chǎn)生困氣和熔接線，流前溫度較高、變形較小，鎖模力為976T，最大注射壓力為62.79MPA，此壓力也已達(dá)經(jīng)驗(yàn)的上限值。

6 模具材料的選擇及精度控制

由于產(chǎn)品壁厚較薄，分別為1.0mm和0.8mm，材料流動(dòng)性較好，因此對(duì)模具的精度要求較高，需從模具材料及加工精度兩個(gè)方面考慮：第一，鋼材需使用2738或更好的材料，因?yàn)檩^差材料由于質(zhì)地較軟以及存在沙孔等，加工放置的過(guò)程中可能存在一定的收縮，在做皮紋時(shí)，其質(zhì)量也很差，因此模具鋼材的選擇至關(guān)重要。第二，首先由于這種塑膠材料流動(dòng)性較好，稍有縫隙，熔料便會(huì)鉆進(jìn)去，因此加工精度十分重要;其次活動(dòng)鑲件及滑塊、斜頂需要做的足夠強(qiáng)，否則隨著注射壓力的增大，熔料也會(huì)鉆進(jìn)去;再次所有鑲件、機(jī)構(gòu)與型腔、型芯的面差要控制接近零，否則熔料在經(jīng)過(guò)此處的時(shí)候便會(huì)發(fā)生彈跳，進(jìn)而影響產(chǎn)品外觀。

7 產(chǎn)品皮紋的選擇

產(chǎn)品皮紋的選擇對(duì)其外觀影響也是不容忽視的，在滿足開發(fā)要求的前提下，盡量選擇均勻過(guò)度的皮紋，這樣熔料在經(jīng)過(guò)皮紋的時(shí)候可以順暢流動(dòng)，不會(huì)發(fā)生彈跳，也能夠更好的復(fù)制皮紋。另外皮紋生產(chǎn)商的選擇也很重要，需要選擇大品牌的生產(chǎn)商，這樣才能保證皮紋的質(zhì)量以及后續(xù)的服務(wù)。

8 注塑機(jī)選定及關(guān)鍵工藝參數(shù)

根據(jù)之前的模流分析結(jié)果，對(duì)于這兩款產(chǎn)品我們選擇注塑機(jī)噸位為1000T及以上才符合要求，實(shí)際試模時(shí)我們選擇的注塑機(jī)型號(hào)是海天注塑機(jī)1300T，由于產(chǎn)品較薄，模具較大，因此我們?cè)谠嚹５臅r(shí)候需使用油溫機(jī)輔助加熱模具，防止產(chǎn)品出現(xiàn)短射。

試模的過(guò)程中關(guān)鍵的工藝參數(shù)是模具溫度、熔膠溫度以及順序閥的開閉時(shí)間等，模具溫度為50℃以上，熔膠溫度為210℃以上，實(shí)際打出的產(chǎn)品如圖3、圖4所示。

9 產(chǎn)品開發(fā)及注意事項(xiàng)

在此過(guò)程中我們做的兩款產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)有所不同，由不斷的試制-改進(jìn)-再試制，數(shù)十次的試驗(yàn)，摸索出了很多相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。最重要的是產(chǎn)品開發(fā)階段需要注意的事項(xiàng)，具體如下：第一，由于材料較軟、彈性較好，在撤去外力束縛以后，在厚度方向上會(huì)有較大的膨脹，具體膨脹系數(shù)要看產(chǎn)品的壁厚以及注射壓力大小。據(jù)我們測(cè)試在注射壓力65MPA時(shí)，壁厚為0.8mm的產(chǎn)品，其膨脹系數(shù)為1.25;壁厚為1.0mm，其膨脹系數(shù)為1.30;因此想要得到合適的壁厚，需注意膨脹系數(shù)。第二，產(chǎn)品越簡(jiǎn)單越好，最好不要設(shè)計(jì)倒扣及卡扣，這樣模具只需上下模成型，不需相關(guān)機(jī)構(gòu)。因?yàn)樵谠嚹５倪^(guò)程中我們發(fā)現(xiàn)有機(jī)構(gòu)的地方，如果配合精度不夠高，那么在熔料填充的時(shí)候易漏膠以及易在產(chǎn)品表面上產(chǎn)生明顯的機(jī)構(gòu)線條。第三，壁厚設(shè)計(jì)要均勻，否則會(huì)產(chǎn)生跑道效應(yīng)，以至于產(chǎn)品填充末端困氣。第四，預(yù)留澆口位置，由于產(chǎn)品較薄，因此澆口之間的距離一定要控制在320mm以內(nèi)，否則產(chǎn)品很難打滿以及產(chǎn)品表面產(chǎn)生熔接線及流痕。

10 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)上述分析可以了解注塑表皮開發(fā)的基本情況，此產(chǎn)品注塑工藝的開發(fā)不但為公司節(jié)省成本，而且可提高公司的競(jìng)爭(zhēng)力，讓公司提早搶占市場(chǎng)先機(jī)。因此要不斷創(chuàng)新，增強(qiáng)研發(fā)人員的創(chuàng)新意識(shí)，這樣才能促進(jìn)企業(yè)的進(jìn)步以及國(guó)家的發(fā)展。

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