汽車(chē)玻璃包邊注塑工藝優(yōu)化

＊?dú)W信兵

（福耀玻璃工業(yè)集團(tuán)股份有限公司 福建 350301）

專(zhuān)家根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)進(jìn)行統(tǒng)計(jì)、對(duì)比、分析，數(shù)據(jù)結(jié)果顯示從2016年以來(lái)，我國(guó)汽車(chē)工業(yè)的產(chǎn)銷(xiāo)量超過(guò)了2800萬(wàn)輛。而且我國(guó)的汽車(chē)產(chǎn)量已經(jīng)連續(xù)八年蟬聯(lián)世界第一，穩(wěn)居榜首的位置，我國(guó)的汽車(chē)工業(yè)現(xiàn)在已經(jīng)成了支撐我國(guó)經(jīng)濟(jì)的重要支柱，雖然說(shuō)現(xiàn)在汽車(chē)行業(yè)大環(huán)境不好，但是我國(guó)的汽車(chē)行業(yè)一直處于上升的趨勢(shì)，汽車(chē)玻璃是汽車(chē)表面上重要的零件，所占的比例約占汽車(chē)表面總面積的三分之一。為了降低空氣阻力，降低汽車(chē)快速行駛時(shí)的耗油量，要不斷改進(jìn)汽車(chē)玻璃的表面設(shè)計(jì)。汽車(chē)玻璃的種類(lèi)：擋風(fēng)玻璃、后門(mén)玻璃、前后窗的三角玻璃、天窗玻璃等，因?yàn)樯祫?dòng)作頻繁，除前后窗外，玻璃的其他部分可以以玻璃的形式設(shè)計(jì)。這提高了整個(gè)生產(chǎn)線的工作效率，此外，還可使外觀更具魅力，提高整體的外部裝配質(zhì)量。

1.玻璃整體注塑包邊工藝概述

(1)汽車(chē)玻璃包邊產(chǎn)品概述

一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)玻璃主要是分成以下幾種：擋風(fēng)玻璃、前后窗戶玻璃、三角窗以及天窗玻璃等。汽車(chē)玻璃制品可以根據(jù)整車(chē)的構(gòu)造要求加工成車(chē)載產(chǎn)品，包邊的玻璃不僅密封性好，外觀也好，還能減少風(fēng)的噪音。玻璃的包邊操作工藝有很多，其中包括擠壓模具機(jī)械手接合工藝、包邊條粘結(jié)工藝和一體注塑工藝等，其中一體注塑工藝最穩(wěn)定，操作時(shí)間最短，整合性和精度最好。

整體注塑成型是通過(guò)注塑機(jī)上的炮筒將熱塑性材料加熱成液體。熔融的液體通過(guò)噴射噴嘴被推到表面活性玻璃上，然后在模具內(nèi)冷卻，最后凝固成包裝玻璃以及其他附件等玻璃制品。使用的主要設(shè)備有注塑機(jī)、模具、模溫機(jī)、冰機(jī)、熱流道溫控系統(tǒng)等。

(2)玻璃整體注塑包邊產(chǎn)品制造設(shè)備

臥式注塑機(jī)在以前的注塑設(shè)備中非常常見(jiàn)，主要包括動(dòng)模部分和定模部分。噴嘴是水平的，主噴嘴是固定的。

角窗類(lèi)產(chǎn)品在臥式注塑機(jī)生產(chǎn)的狀態(tài)持續(xù)了很長(zhǎng)一段時(shí)間后，由于臥式機(jī)生產(chǎn)的產(chǎn)品合格率低，玻璃定位困難（因重力關(guān)系容易滑倒），產(chǎn)品出廠后容易脫落，員工難以釋放零部件等，一些專(zhuān)業(yè)供應(yīng)商代替舊的臥式注塑機(jī)開(kāi)始引進(jìn)立式注塑機(jī)。立式注塑機(jī)的主要特征是動(dòng)模部分和定模部分的裝夾及主射嘴均是上下方向的，并且主射嘴位于上側(cè)，即動(dòng)模側(cè)。也正是由于主射嘴在上方的關(guān)系，使得整個(gè)機(jī)臺(tái)的高度大大增加。高度太高不僅增加了對(duì)廠房的要求，而且也增加了設(shè)備維護(hù)的困難。此外還存在取放產(chǎn)品與附件的困難，因此限制了立式機(jī)使用。

在角式注塑機(jī)的生產(chǎn)中，模具的安裝方向與立式機(jī)相同，都是上下方向，但是主噴嘴則放在了水平位置，與臥式機(jī)相同。角式機(jī)不僅克服了臥式機(jī)不好放置玻璃、產(chǎn)品取放困難等問(wèn)題，而且還避免了立式機(jī)的設(shè)備高度過(guò)大，不利于維修等問(wèn)題，成為了現(xiàn)代汽車(chē)玻璃制品生產(chǎn)的主要設(shè)備類(lèi)型。

(3)玻璃整體注塑包邊產(chǎn)品使用材料

注塑材料選用的是熱塑性材料。主要包括兩種，一種軟性的聚氯乙烯（PVC），另一種是熱塑性彈性體（TPE）。PVC材料是通過(guò)PVC樹(shù)脂混合增塑劑、抗沖擊改性劑、著色劑、填充劑、防老劑等添加劑后制成的混合材料。此外，PVC材料是一種熱敏性材料，隨著加熱溫度的提高或受熱時(shí)間延長(zhǎng)，會(huì)產(chǎn)生分解和燒焦。

TPE是一種具有橡膠的高彈性，高強(qiáng)度，高回彈性的新型材料，又具有塑料的可加工性。TPE材質(zhì)觸感柔軟，耐候性好，不含增塑劑，是一種環(huán)保無(wú)毒的材料。較PVC優(yōu)勢(shì)在于優(yōu)良的加工性、橡膠的高彈性、良好的適應(yīng)性、低污染性、可多次回收使用、不腐蝕設(shè)備；它包含TPV、TPS、 TPU等。

2.整體注塑包邊工藝的案例、難點(diǎn)及解決對(duì)策

(1)整體注塑包邊工藝的典型案例

一般來(lái)說(shuō)，汽車(chē)角窗主要是由玻璃產(chǎn)品構(gòu)成。根據(jù)車(chē)身上角窗的位置，角窗裝飾單元的構(gòu)成各不相同。把角窗分成兩種，有導(dǎo)槽的角窗和無(wú)導(dǎo)槽的角窗。帶導(dǎo)槽的角窗一般分為以下幾個(gè)部分：導(dǎo)槽、鋼化玻璃、定位銷(xiāo)和軟膠。這幾個(gè)部件都是通過(guò)軟膠包住，形成一個(gè)完整的角窗產(chǎn)品。這類(lèi)帶導(dǎo)槽的角窗產(chǎn)品需要較高的整體精度和吻合度，否則角窗的形狀間隙會(huì)擴(kuò)大，有組裝不良的可能性。帶導(dǎo)槽類(lèi)角窗的車(chē)型諸如上海大眾SANTANANF、一汽大眾GOLFA6/A7等等[3]。

沒(méi)有導(dǎo)槽的角窗口主要分為以下部分：鋼化玻璃、定位銷(xiāo)和軟膠。有些高端車(chē)型還配備不銹鋼裝飾條等。與帶導(dǎo)槽的角窗產(chǎn)品一樣，采用軟膠將這些部件組合粘結(jié)在一起，形成一個(gè)整體。與帶導(dǎo)槽的角窗相同，角窗玻璃的相對(duì)位置也很重要。細(xì)微的偏差會(huì)導(dǎo)致角窗和周?chē)h(huán)境的不恰當(dāng)匹配，可能導(dǎo)致裝配間隙、裝配困難以及風(fēng)噪大等問(wèn)題。不帶導(dǎo)槽類(lèi)角窗的車(chē)型諸如上海大眾帕薩特、朗逸系列、奧迪等等。

(2)角窗類(lèi)產(chǎn)品注塑工藝上的難點(diǎn)及解決對(duì)策

為了更明確地說(shuō)明整體注塑包邊的概念，選擇了典型的模具產(chǎn)品，然后分析了以下關(guān)鍵點(diǎn)。

①角窗的澆口布局方案。角窗產(chǎn)品主要采用鋼化玻璃或夾層玻璃。包邊材料主要是PVC或TPE。整體注塑包邊的注射壓力必須控制在較低的水平。產(chǎn)品模穴數(shù)量和產(chǎn)品結(jié)構(gòu)在整個(gè)模具設(shè)計(jì)中起著極其重要的作用。一般來(lái)說(shuō)，包邊的典型長(zhǎng)度大約是300mm，寬度在5-20mm。因此，采用兩個(gè)進(jìn)膠口的設(shè)計(jì)比較合適。對(duì)于進(jìn)膠口模型，可以側(cè)邊澆口、點(diǎn)澆口以及扇形澆口等。

為了減少注入壓力，用CAE軟件準(zhǔn)確分析了軟膠成形過(guò)程中的屈服強(qiáng)度以及軟膠填充模具型腔過(guò)程中對(duì)玻璃的壓力。產(chǎn)品進(jìn)入CAE軟件，設(shè)定熱流溫度、模具溫度、材料參數(shù)、V/P轉(zhuǎn)換位置等。CAE軟件可以自動(dòng)分析結(jié)果包括：填充時(shí)間、V/P壓力、前緣溫度、噴射壓力、凝固時(shí)間、氣泡、縮痕、熔接痕、變形方向和尺寸。將分析結(jié)果引入實(shí)際生產(chǎn)中，形成閉環(huán)反饋，保證了生產(chǎn)產(chǎn)品的最佳狀態(tài)。

②角窗的熔接線方案。對(duì)于角窗這樣的產(chǎn)品，合線是不可避免的。通常情況下，通過(guò)CAE分析的結(jié)果可以顯示熔接線的位置和大體外觀情況。對(duì)于一些熔接線明顯的位置，需要通過(guò)增加壁厚，調(diào)整產(chǎn)品結(jié)構(gòu)或模具澆口設(shè)計(jì)位置等來(lái)改變?nèi)劢泳€位置，將其隱藏在隱蔽角落。對(duì)于無(wú)法隱藏的熔接線，可以考慮更換材料、改變產(chǎn)品結(jié)構(gòu)以及提高熔體溫度、模具溫度和提升射速和壓力等來(lái)解決。

(3)模具結(jié)構(gòu)上的難點(diǎn)及解決對(duì)策

注塑成型工藝的發(fā)展一般由臥式注塑機(jī)進(jìn)行，然后逐步轉(zhuǎn)化為角（立式）注塑技術(shù)。為了提高穩(wěn)定性、適用性和生產(chǎn)效率。專(zhuān)門(mén)生產(chǎn)角窗的公司不能一次性購(gòu)買(mǎi)大量的角機(jī)，從而放棄了原來(lái)的臥室注塑機(jī)，因此，制造商對(duì)模具公司提出了更高的要求。即角窗模具必須同時(shí)適應(yīng)角式機(jī)和臥式機(jī)。而角式機(jī)的動(dòng)、定模上下方向裝夾，而主射嘴則設(shè)置在橫向，即從模具的側(cè)邊進(jìn)行注射。為了實(shí)現(xiàn)在兩種注射設(shè)備上的共用，可以采用一種轉(zhuǎn)接板，將臥式機(jī)上使用的模具放在角式機(jī)上使用。

對(duì)于部分角窗產(chǎn)品，其結(jié)構(gòu)涉及產(chǎn)品倒扣等強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)。這種強(qiáng)脫結(jié)構(gòu)的應(yīng)用不同于在硬塑料中的模具結(jié)構(gòu)設(shè)備。由于使用了軟性的塑料，具有柔軟性和耐剪切結(jié)構(gòu)，因此產(chǎn)品能夠順利完成脫模。具體的實(shí)現(xiàn)方法是，采用TPE塑料后，冷卻產(chǎn)品，從A、B、C向上移動(dòng)，D從E向上分離，F(xiàn)的右側(cè)從杠桿向上分離。提供了在二次下降期間軟膠變形的空間如圖1。

圖1

接下來(lái)是第二次脫模運(yùn)動(dòng)，將產(chǎn)品干擾強(qiáng)制分離到樣品孔F和外蓋正上方的塊A，最終完成了產(chǎn)品剝離過(guò)程。在剝離機(jī)全體的第二階段，因?yàn)檐浵鹉z和直塊的分離力大，需要加壓棒。為了引出產(chǎn)品的玻璃部分，如果產(chǎn)品不反轉(zhuǎn)，產(chǎn)品就會(huì)一直貼在頂端，產(chǎn)品的玻璃也會(huì)碎裂。

3.結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在實(shí)際開(kāi)發(fā)過(guò)程中，要想真正發(fā)展，就必須把握角窗整體注塑包邊工藝中注塑這個(gè)中心環(huán)節(jié)，設(shè)計(jì)更合理的工藝。合理使用CAE模型，保證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)和批量生產(chǎn)的穩(wěn)定性。目前汽車(chē)工業(yè)向低成本方向發(fā)展，新老技術(shù)變革的轉(zhuǎn)折點(diǎn)已經(jīng)到來(lái)。導(dǎo)致行業(yè)顛覆，只有不斷關(guān)心、研究和控制的技術(shù)前沿，才能實(shí)現(xiàn)可持續(xù)性發(fā)展。