機(jī)械儀表板設(shè)計(jì)和制造工藝研究

　　一、儀表板的分類
　　
　　儀表板按安全性可分為無氣囊儀表板和附氣囊儀表板。按舒適性可分為硬塑儀表板、吸塑儀表板和半硬泡軟質(zhì)儀表板。儀表板本體以注塑工藝制成的為硬塑儀表板，因其工藝簡(jiǎn)單、投資低等優(yōu)勢(shì)而被廣泛應(yīng)用。其中有局部或全部涂裝飾漆或軟觸漆，以改善外觀、增加色調(diào)或提高質(zhì)感。吸塑儀表板是在注塑或壓制骨架外吸附并粘結(jié)或在注塑時(shí)復(fù)合表皮，使其外觀有皮質(zhì)感。半硬泡軟質(zhì)儀表板是在表皮和骨架之間填充有聚氨酯泡沫，既提高觸感又增加吸收能量的能力。
　　
　　二、儀表板生產(chǎn)的主要工藝
　　
　　針對(duì)不同儀表板，涉及的工藝及流程也有較大差異，可粗略歸納為以下幾種：
　　硬塑儀表板：注塑（儀表板本體等零件）→焊接（主要零件）→裝配（相關(guān)零件）；
　　半硬泡儀表板：注塑/壓制（儀表板骨架）→吸塑（表皮與骨架）→切割（孔及邊）→裝配（相關(guān)零件）；
　　半硬泡儀表板：注塑（儀表板骨架等零件）
　　真空成形/搪塑（表皮）→發(fā)泡（泡沫層）→切割（邊、孔等）→焊接（主要零件，如需要）→裝配（相關(guān)零件）
　　
　　（一）注塑工藝
　　將干燥后塑料粒子在注塑機(jī)中通過螺桿剪切和料桶加熱熔融后注入模具中冷卻成形，是儀表板制造應(yīng)用最廣泛的加工工藝，用來制造硬塑儀表板本體、吸塑和軟質(zhì)儀表板的骨架及其它大部分相關(guān)零件。硬塑儀表板材料多使用PP，儀表板骨架的材料主要有PC/ABS、PP、SMA、PPO（PPE）等改型材料。1、順序閥注塑：在九十年代由附有熱流道模具的注塑演化而來，是通過與設(shè)備連鎖的閥門，控制模具熱流道的不同澆口的開閉，從而控制料流的注塑工藝。該工藝適于薄壁長(zhǎng)流程的產(chǎn)品，降低對(duì)設(shè)備鎖模力的要求，優(yōu)化表面質(zhì)量，縮短成形周期。2、復(fù)合注塑是在注塑模的動(dòng)模一側(cè)放置與模具形狀吻合或無形狀的片材后注塑成形，使產(chǎn)品具有兩層的結(jié)構(gòu)同時(shí)有模具賦予的形狀。其優(yōu)點(diǎn)是減少了加工工序，產(chǎn)品表觀質(zhì)量好，零件間粘結(jié)力強(qiáng)。因其有形狀片材在與模具配合時(shí)需精密控制，而無形狀的平面片材需達(dá)到零件拉伸要求。3、嵌件注塑在家電業(yè)較普及，在儀表板生產(chǎn)中各電器開關(guān)的制造均采用該工藝。它是將需嵌於注塑件的金屬零件在注塑前置於模具內(nèi)，注塑後熔融的塑料將其部分包覆成為零件。4、雙色注塑。在雙色注塑機(jī)上，在同一生產(chǎn)周期內(nèi)向?qū)ｉT的注塑模內(nèi)同時(shí)/先后注射不同顏色/種類的原料，使產(chǎn)品具有不同的外觀/性能。二次注塑就是注塑零件為嵌件的嵌件注塑，主要應(yīng)用于機(jī)械性能和外觀要求較高的零件，材料選擇是該工藝的關(guān)鍵。
　　
　　（二）真空熱成形工藝
　　該工藝將表皮片材加熱到玻璃點(diǎn)軟化溫度，在密閉的型腔內(nèi)加注氣體使其得到一定拉伸，進(jìn)而以真空吸附于有溫控模具冷卻并得到產(chǎn)品。主要用于儀表板表皮和外觀要求高的零件生產(chǎn)，材料主要為PVC/ABS。因環(huán)保的要求，八十年代開始新材料的研發(fā)，近年TPO和TPU在歐、美、亞都有一定的應(yīng)用。
　　
　　（三）搪塑工藝
　　將粉末原料均勻撒布于加熱的模具表面，使其熔融并保持一定時(shí)間，使物理、化學(xué)雙重反應(yīng)充分進(jìn)行后冷卻定性，得到模具形狀的產(chǎn)品。不同的加熱方式對(duì)產(chǎn)品質(zhì)量、模具壽命等起決定作用，主要有風(fēng)加熱、油加熱和砂加熱等方式。該工藝主要用于高檔車儀表板等手感、視覺效果要求高的產(chǎn)品。目前材料主要是PVC，也是基于環(huán)保要求，TPO、TPU等材料的開發(fā)基本完成，等待產(chǎn)品的驗(yàn)證階段。
　　
　　（四）發(fā)泡工藝
　　將聚醚和異氰酸酯充分混合后注入模具的表皮與骨架中間、交聯(lián)固化，在其間形成要求形狀泡沫的加工工藝，泡沫連接了表皮與骨架，又改善零件的手感。該工藝是軟質(zhì)儀表板生產(chǎn)的必須工藝，分開模澆注和閉模澆注。1、開模澆注是在模具開啟狀態(tài)下將發(fā)泡料澆于表皮內(nèi)側(cè)，然后放置骨架、關(guān)閉模具，使其交聯(lián)固化，該工藝寬容性高，設(shè)計(jì)自由度大。2、閉模澆注是在模具中放好的表皮與骨架之間注入發(fā)泡料，使其交聯(lián)固化的發(fā)泡工藝。
　　
　　（五）油漆工藝
　　油漆工藝是在零件表面噴涂油漆，使油漆在與基材反應(yīng)的同時(shí)自身交聯(lián)固化形成漆膜。油漆有單組份油漆和雙組份油漆；基材有金屬和塑料件之分，儀表板制造多指塑料件，塑料件又分極性和非極性材料。極性材料多可直接噴涂，如ABS、PVC/ABS等；非極性材料需預(yù)處理或噴底漆，火焰處理和等離子處理等預(yù)處理技術(shù)也日臻成熟。對(duì)儀表板零件進(jìn)行油漆主要是改善外觀，根據(jù)主要不同由有裝飾漆和軟觸漆之分。軟觸漆不僅改善外觀，而且大大改善手感，成為近年中高檔車追求的工藝。
　　
　　（六）切割工藝
　　（1）冷沖是利用上下金屬模的剪切作用分割零件的傳統(tǒng)切割工藝，發(fā)展趨勢(shì)是將多工位通過模具和油路的設(shè)計(jì)向單工位集成。（2）熱刀切割是利用加熱的刀具切割塑料零件的工藝，主要用于脆性材料或控制深度的切割。（3）水刀切割利用高壓水在細(xì)小的噴頭釋放，形成高壓高速的水柱沖擊產(chǎn)品使其斷裂，并機(jī)器人帶動(dòng)高壓水噴頭移動(dòng)形成切割的工藝。其優(yōu)勢(shì)是無需模具投入、多種產(chǎn)品共用、高柔性。（4）激光切割是利用激光束攜帶的能量灼燒產(chǎn)品，機(jī)器人帶動(dòng)產(chǎn)品移動(dòng)，形成切割的新興的塑料切割工藝。主要應(yīng)用于嚴(yán)格控制切割剩余厚度的產(chǎn)品，目前主要是硬塑無縫氣囊儀表板制造。（5）銑切割是將金屬加工工藝在解決高速灼燒和纏繞后應(yīng)用於塑料的典型工藝。
　　
　　（七）焊接工藝
　　焊接工藝將兩個(gè)相同或不同熱塑性材料的零件，通過一定方式將其連接處熔融后重新交聯(lián)形成一體的成形工藝。根據(jù)能量來源不同可分為超聲波焊接、振動(dòng)摩擦焊接、熱風(fēng)焊、熱板焊等。
　　
　　（八）裝配工藝
　　裝配工藝是通過卡角、螺絲、粘結(jié)、焊接等方法將各種零件組合在一起形成產(chǎn)品。儀表板的生產(chǎn)中針對(duì)不同的零件和要求，還有很多工藝門類，如水轉(zhuǎn)印、吹塑、植絨、電鍍等，在儀表板的制造中起著不可或缺的作用。隨著現(xiàn)有工藝經(jīng)驗(yàn)的積累，各工藝門類日臻完善；科學(xué)技術(shù)的發(fā)展給新工藝的產(chǎn)生創(chuàng)造無限機(jī)會(huì)。兩者的結(jié)合給儀表板工藝發(fā)展描繪美好藍(lán)圖，同時(shí)也給整車填色，滿足消費(fèi)者多元化和高性價(jià)比的要求。
　　（作者單位：大連藍(lán)天保溫管業(yè)有限公司雞西分公司）