淺談吸塑發(fā)泡地板墊的設(shè)計(jì)及成型分析

李歡 樊華

摘 要：文章從吸塑發(fā)泡地板墊的結(jié)構(gòu)要求、成型工藝、模具結(jié)構(gòu)進(jìn)行分析，并采用三維軟件Catia設(shè)計(jì)一款重卡PVC吸塑發(fā)泡地板墊，通過(guò)樣件制作、裝車驗(yàn)證其設(shè)計(jì)的合理性及批量生產(chǎn)要求。

關(guān)鍵詞：吸塑成型;PVC皮革;地板墊;結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：U461.99? 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A? 文章編號(hào)：1671-7988（2020）22-145-03

Abstract： This article analyzed the structural requirements， molding process and mold structure of the blister foam floor mat， and designed a PVC blister foaming floor mat for heavy truck with Catia. Through the sample production and loading， the design is verified to be reasonable and can be mass producted.

Keywords： Blister Foaming; PVC leather; Floor mat; Structural design

CLC NO.： U461.99? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-145-03

1 引言

未來(lái)汽車內(nèi)飾發(fā)展的主要趨勢(shì)為安全、環(huán)保及輕量化，目前汽車內(nèi)飾的輕量化實(shí)現(xiàn)途徑集中在設(shè)計(jì)和材料方面[1]。地板墊作為汽車內(nèi)飾的主要零部件，其目的是提升駕駛室舒適度和安全性，同時(shí)滿足環(huán)保、防滑、阻燃、耐臟等要求。

為提升駕駛舒適度，重卡的地板墊產(chǎn)品現(xiàn)已普遍采用背部發(fā)泡的多層材料壓制而成，以提升觸感。做好地板墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)內(nèi)飾產(chǎn)品高品質(zhì)發(fā)展的前提，也是成型工藝高效作業(yè)的保障。

文中借助Catia三維軟件完成一款重卡地板墊的設(shè)計(jì)，從產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、成型工藝、模具制造等多方面分析，指導(dǎo)地板墊吸塑模具開發(fā)，縮短開發(fā)周期。

2 重卡地板墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該地板墊成型工藝定義為吸塑發(fā)泡成型，其材料為：表皮PVC發(fā)泡革+PU軟發(fā)泡+PVC黑膜，所用PVC表皮厚度為2.5±0.2mm。

整體布局：地板墊位于白車身地板鈑金上。根據(jù)常規(guī)配置，在地板墊兩側(cè)會(huì)安裝左/右門檻壓條，中間有手控閥護(hù)罩、操縱裝置等，中間偏后位置布置有座椅及副座椅，前部則安裝有環(huán)繞式儀表臺(tái)。

因此，設(shè)計(jì)地板墊結(jié)構(gòu)時(shí)，為保證舒適性，可將腳踏區(qū)域的地板墊厚度保證在20-22mm左右;門檻壓條安裝位置處，在保證門檻壓條與地板墊裝配無(wú)間隙情況下將發(fā)泡逐漸減薄，見(jiàn)圖2;座椅安裝位置處可將背部發(fā)泡厚度較薄，方便座椅安裝，保證表面皮革無(wú)拉裂現(xiàn)象;所有開口位置為防止露白，設(shè)計(jì)發(fā)泡層開口處較皮革層周圈縮進(jìn)3-5mm左右。

根據(jù)以上設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)，最終完成的地板墊設(shè)計(jì)數(shù)模見(jiàn)圖3。

3 吸塑發(fā)泡成型工藝

吸塑發(fā)泡成型工藝步驟包括PVC皮革加熱、黑膜夾持、真空吸附、澆注發(fā)泡料、閉模成型、冷卻沖孔等主要工序，其工藝流程見(jiàn)下圖4。

通常生產(chǎn)的地板墊隨放置時(shí)間長(zhǎng)會(huì)出現(xiàn)收縮現(xiàn)象，其影響因素主要有地板墊表面的PVC皮革材料、成型工藝、模具等方面[2]。PVC皮革材料的配方不同，會(huì)導(dǎo)致材料具有高壓縮形變量;成型因素如加熱溫度及時(shí)長(zhǎng)、冷卻時(shí)長(zhǎng)會(huì)導(dǎo)致“表-芯”出現(xiàn)溫度差而產(chǎn)生收縮;模具在X、Y、Z方向的縮放比及吸附孔的數(shù)量、分布等因素也會(huì)影響地板墊與白車身地板鈑金的服帖程度。

因此地板墊收縮現(xiàn)象是多方面因素導(dǎo)致的結(jié)果，車間在生產(chǎn)時(shí)需采取適當(dāng)放大地板墊皮革的下料尺寸、合理控制成型溫度及加長(zhǎng)時(shí)長(zhǎng)、制作定型工裝等措施保證地板墊產(chǎn)品質(zhì)量。

4 吸塑成型模具

4.1 吸塑模具分類

吸塑成型模具分為金屬材質(zhì)模具、玻璃鋼模具、木模三種[4]。目前市場(chǎng)上常用的發(fā)泡地板墊金屬模有鋼模和鋁合金模具兩種，鋼模成型效果佳、壽命長(zhǎng)，可將吸塑及沖切工藝一體化，效率高，但其制造成本較高，約為鋁合金模具成本的二倍。鋁合金模具因其良好的導(dǎo)熱和散熱快性能也被市場(chǎng)廣泛使用，其制造成本比鋼模低，不足之處是材質(zhì)本身較軟，需依次經(jīng)歷“吸塑成型→產(chǎn)品冷卻→手工沖切孔”工序。

一般在大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)中，以金屬模具為主，而在小批量生產(chǎn)中以玻璃鋼模具為主[3]。玻璃鋼模具壽命短，受熱容易變形[4]。

木模主要用于產(chǎn)品試制階段，一般用于主機(jī)廠短時(shí)間內(nèi)驗(yàn)證產(chǎn)品T0階段的裝車效果。模具精度差且壽命最短，但開模周期短，約一周左右即可完成，成本低，滿足主機(jī)廠時(shí)間節(jié)點(diǎn)。

4.2 鋁模的制作步驟

綜合考慮產(chǎn)品結(jié)構(gòu)、市場(chǎng)銷量等，本文定義正式模具開發(fā)為鋁膜，材質(zhì)為ZL104。其模具制作的主要步驟如圖5所示。

4.3 鋁模的制造要求

（1）要求模具型腔表面及分型面光滑，無(wú)毛邊，沙眼，氣孔，縮凹，裂紋，加工痕等缺陷。

（2）因下模為吸塑模，故要求型面壁厚最小厚度不得小于25mm，其內(nèi)設(shè)冷卻系統(tǒng)，采用循環(huán)水冷卻，需預(yù)埋不銹鋼管。

（3）產(chǎn)品開孔需手工沖裁，故其切割邊界及孔位應(yīng)在模具上加工壓痕，模具所有孔位做成可拆卸式，方便調(diào)整位置。

（4）吸塑孔可采用標(biāo)準(zhǔn)氣塞，合理布置吸塑孔的位置以及數(shù)量，氣塞，需大小統(tǒng)一，分布均勻。

（5）模具導(dǎo)向裝置要求使用“導(dǎo)柱+導(dǎo)套”的導(dǎo)向方式，且滿足自潤(rùn)滑。

（6）模具上下模合模后密封性良好，無(wú)溢料，產(chǎn)品邊緣和沖孔處不能露白。

（7）模具外表面防銹處理，模具須有起吊裝置和鎖模裝置，方便模具的吊運(yùn)。

5 制造的吸塑模具及產(chǎn)品實(shí)物

結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，制作成型模具并生產(chǎn)輸出產(chǎn)品樣件，吸塑模具實(shí)物見(jiàn)圖6，地板墊產(chǎn)品實(shí)物見(jiàn)圖7。

通過(guò)樣件裝車驗(yàn)證，地板墊實(shí)物外觀平整、無(wú)褶皺，裝車效果好，與白車身鈑金服帖，滿足批量生產(chǎn)要求。

6 結(jié)語(yǔ)

地板墊為汽車內(nèi)飾產(chǎn)品的重要組成部分。本文借助Catia三維軟件從專業(yè)角度分析產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，設(shè)計(jì)完成一款重卡發(fā)泡地板墊，簡(jiǎn)要說(shuō)明吸塑成型工藝的注意事項(xiàng)及模具制造的細(xì)節(jié)要求，并通過(guò)模具制造、樣件試制、裝車驗(yàn)證等環(huán)節(jié)，驗(yàn)證產(chǎn)品設(shè)計(jì)的合理性，滿足批產(chǎn)要求。

參考文獻(xiàn)

[1] 楊冰冰，焦小甫，翁明勝.淺談汽車內(nèi)外飾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝[A].第十二屆河南省汽車工程科技學(xué)術(shù)研討會(huì)，277.

[2] 楊詩(shī)潤(rùn)，程濤.汽車PVC發(fā)泡地墊革高溫收縮問(wèn)題的分析及解決[J].汽車工藝與材料，2015（8）：47-50.

[3] 曾毅，汪祥.吸塑成型工藝在軍車內(nèi)飾開發(fā)中的應(yīng)用[J].汽車工藝與材料，2018（5）：29-32.

[4] 歐永杰.吸塑成型在客車上的應(yīng)用[J].商用汽車雜志，2006（1）：104- 105.