工业技术
科技创新导报 Science and Technology Innovation Herald
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宁波汽车网DOI：10.16660/jki.1674-098X.2018.31.050
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彭福聪
(宁波信泰机械有限公司 浙江宁波 315800)
摘 要：作为国家的重要产业支柱，汽车行业正在激烈的竞争中蓬勃发展。人们对日益丰富的各种注塑制品的品质要求越来越高，一些常规工艺制造的注塑制品已经不能满足市场的需求；随着工业技术水平的进步，注塑制品的制造技术瓶颈也不断被突破，这使得一些特殊的制造工艺被开发出来。包布低压注塑模具技术就是在这个基础上应运而生。包布低压模具是一种在注塑模具内放置布匹或皮革等来装饰塑胶外观表面的新技术。该技术不仅省去了后包布的工序，而且使得布料、皮革的利用率达到最大化，同时又使得产品质量相当稳定。本文主旨是通过对普通包布饰件和包布低压注塑工艺对比、包布低压注塑工艺特点的剖析论述，来映射整个行业的发展趋势。关键词：汽车 低压 注塑 包布 模具中图分类号：U466 文献标识码：A 文章编号：1674-098X(2018)11(a)-0050-02
1 汽车包布低压注塑背景
1.1 汽车玻璃包边产品主要分类随着时代的进步，汽车行业也经历着快速的发展，人们对汽车的品质要求也越来越高，特别是汽车内饰件，更是直接影响着驾乘人员对汽车的直观印象。以前，轿车的立柱、门板等内饰件通常为普通的注塑件，表面为硬质塑料，外观、手感较差。为了改善其外观及手感，目前一般汽车的立柱、门板等内饰件的表面都覆盖有一层织物面料，提高了产品质量及表面美观度，同时大大减少了生产成本以及提高了市场竞争力。
2 汽车包布低压注塑工艺特点
2.1 汽车包布低压注塑饰件与普通注塑包布饰件的优缺点概述
2.1.1 普通注塑饰件的基本工艺及优缺点普通注塑饰件的基本工艺，在面料与塑料件本体的结合方法上，主要采用的是粘接工艺：首先将胶水涂覆于面料背面，然后将面料通过人工粘接在塑料件表面。采用这种传统工艺，虽然光板注塑件在生产上模具结构及工艺简单，产品基本没有外观要求，但是增加了人工粘接的工序。
2.1.2 低压注塑饰件的基本工艺及优缺点
为了避免普通注塑饰件的基本工艺所带来的问题，汽车行业新兴了一种全新生产工艺—低压注塑工艺。低压注塑是将装饰面料（以下简称布料）经过一定的排布，冲裁成一定的形状后，再将面料固定于专用的注塑模具内的型腔侧，然后直接整体注塑成型。该工艺是将塑料熔体直接注塑在面料的背面，塑料熔体在熔融状态下与面料粘接，然后冷却开模，此时得到面料与塑料本体完好粘接的产品。
最初的低压注塑模具与普通模具类似，没有设计特殊的结构来压紧面料，导致在合模的过程中，面料被压破或者出现皱褶，产品注塑成型合格率非常低，而且非常难调节。
在内饰件低压注塑工艺逐渐普及的趋势下，其模具结构也在不断推陈出新。为了更好的控制产品表面布料的状态，我们在整体金属弹板的基础上，又增加了弹块，进而
增加预紧效果。增加了该结构的注塑模具，其面料在零件
表面产生皱褶等缺陷的概率大大降低，使产品的表面外观质量达到客户的要求，产品的合格率也维持在较高的水平。因此此种工艺广泛的受到了当今主流汽车零部件供应商的青睐。
2.2 汽车包布低压注塑饰件的工艺特点概述
2.2.1 产品面料的延展性和张性
现在低压注塑用的面料都是底层无纺布＋泡沫层＋表面面料层，其中复合工艺国内是热熔复合。这些都影响到面料整体的延展性：纵向静态延伸率、纵向残余延伸率、横向静态延伸率、横向残余延伸率。由于受到模具的压缩与熔融塑料的挤压，面料纵向、横向的延伸性不同，反映到产品上的现象也就不同。其中最为突出的问题是：渗料、击穿、破损。就是说在模具状态恒定、工艺条件恒定的情况下，面料的特性对产品的质量有着很大的影响。同样延伸率纵向、横向对不同的模具也有不同的适配性，有的模具由于设计上的限制可能对纵向延伸率要求高，有的模具可能对横向延伸率要求高。所以在试制新产品、新模具时需要综合考虑这个问题。
2.2.2 产品塑料流动性
评定塑料流动性的指标是：熔融指数MI值。大家都知道在面料上塑料的流动比在光滑的模具型腔上流动
肯定缓慢许多，这就是为什么面料低压注塑模具比普通模具有更多浇口的原因。而流动速度的缓慢势必影响到产品其它外观问题，如结合痕、缺料等。一般PP料的MI值在20～55之间，这就要求我们在产品开发时不要盲目的使用进口面料、进口塑料粒子。因为这些是需要组合后应用的，只要和模具配合好，国产料照样能做出合格产品。
3 汽车包布低压注塑原理剖析
3.1 汽车包布低压注塑饰件产品原理剖析
为了较为清楚的阐述低压注塑模具注塑产品的主要生产环节，我在这里选取一类典型的轿车A柱产品及其模具，并对各个要点进行具体分析。通常根据车型的不同，A柱的
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尺寸大小有所不同。但通常，其断面为C形，并且两头贯通，这样就能保证其布料不会褶皱。产品下部两端装配处有一圈倒扣，产品的结构复杂，由于产品外观为布匹，如果用人工包裹，将会大大提高了生产成本和周期.所以我们将模具设计成低压注塑模具。（将布匹直接放入模具内生产）。 3.2 汽车包布低压注塑饰件模流分析
利用业界流行的有限元分析软件，我们针对包布低压注塑饰件进行模流分析。如此长条状零件，主浇口设置在一端，中间设置两处点位辅助。注塑过程中，材料从一端开始填充，料流前沿经过第二点时，通过顺序阀（电磁阀）控制，打开第二点浇口，使其不会因为料流过长冷却，导致产品打不满。第三点依然如此。我们可以通过填充分析图清楚的看到料流情况，和料流末端的位置（见图1）。
同时，通过V/P转换图（图2），可以清楚了抓取到注塑机速度和压力切换点的瞬间压力峰值，这个值的大小也正好体现了低压注塑的注塑压力小的特点。因为注塑压力大，将导致布料被击穿，从而使得产品表面如同光板件，而毫无绒毛布料手感。
在模流分析结果之中，对饰件来说，比较致命的要数熔接痕和翘曲变形了。塑料熔体在模具内会发生两个方向以上的流动，当两股熔体相遇时，就会在制品中形成熔合线（肉眼不可见），或是熔接线（肉眼可见），尽管熔接线是在模具充填过程中形成的，但它们的结构、形状和性质与整个注塑成型过程相关。熔接线的存在不仅影响到制品的外观品质，而且对制品的力学性能影响很大。我们可以通过模流分
析来识别熔合线和熔接线。汇合角大于135°时形成熔合线，小于135°时形成熔接痕。当熔接痕出现在关键部位时候，需要我们引起足够的重视，去合理的调整更改结构。
翘曲变形通常也是最致命的，包布低压注塑模具也不例外，由于A柱产品通常内部附带安全气囊，因此翘曲不仅会影响产品美观、影响产品性能、装配，严重的甚至影响整车的安全性。我们可以通过仿真软件的翘曲变形分析结果中，看到产品的不足。通常体现在刚性不足上。可以借助其结果考虑适当的设置加强筋或者其他加强结构。3.3 汽车包布低压注塑饰件模具结构剖析
根据产品形状和注塑工艺，模具采用3点进胶，设计采用针阀式热流道技术，缩短成型周期、提高了生产效率，改善熔接痕的同时也节省了原料。在低压模具设计中通常都针阀
式热流道系统设计。因这样可以减少进胶口处有料拉丝，使
得产品外观布匹有痕迹.还可以适当来调节浇口填充。
模具采用倒装的方式，即进胶口放在公模侧，该模具形式与常规母模侧进胶方式相反，通常用油缸来驱动顶针板顶出产品。布料的装夹固定设置在公模侧。会在公模侧的弹板上设置气动夹具，生产过程中，由机械手将布抓至弹板上靠近气动夹头，然后由气阀控制气动夹头牢牢地抓住布料。同时，公模侧还会设置相应的弹板和弹块，在合模过程中，与型腔周边分型面共同作用，压住布料，不让布料起皱。
而母模侧，由于公模侧弹板的存在，为了使产品脱模顺利，并且让弹板在开模后恢复到弹出状态，需要设置四处拉钩，即定距分型机构。它在开模顶出过程中拉动顶板，使顶板随着开模一起运动到一定程度，然后脱开，继而母模继续打开。最终让产品能被顺利取出，而且弹板复位。
4 结语
根据整车设计和环境件的要求，内饰件饰柱生产工艺通常可以用包布低压注塑、包皮革低压注塑、后手工包覆等各种手段来实现。而这些手段通常也都有自身的优缺点。而运包布、皮革低压注塑，以其稳定性高、与车身配合好、外观良好、工序简单等的特点，越来越受到各大零件供应商及主机厂的青睐。其本身也将取代手工包覆工艺，成为内饰柱类型产品的主流工艺。
参考文献
[1] 何继敏．新型聚合物发泡材料及技术[M].北京：化学工业出版社,2008.[2] 李尹熙，骆秀云．《汽车塑料应用手册》[M].北京：机械工业出版社,1989.[3] 郭广思．注塑成型技术[M].北京：机械工业出版社,2002.
图1 填充分析图图2 V/P转换图
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