內(nèi)飾低壓注塑件質(zhì)量控制研究

朱春州

摘 要：針對(duì)低壓注塑成型技術(shù)制造過程中遇到的面料擊穿、零件變形、面料褶皺等問題，通過零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具設(shè)計(jì)、制造工藝等方面的原因分析，從中提供解決方案，表明零件結(jié)構(gòu)優(yōu)化對(duì)低壓注塑件常遇到的缺陷的改善作用，為內(nèi)飾低壓注塑件的質(zhì)量控制提供解決方案。

關(guān)鍵詞：低壓注塑成型；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；工藝改進(jìn)；質(zhì)量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.001

0 引言

目前低壓注塑成型技術(shù)已開始在汽車內(nèi)飾件上應(yīng)用，此技術(shù)使得立柱護(hù)板能夠吸收沖擊，對(duì)駕乘人員進(jìn)行有效的保護(hù)[1，2]，也能夠?qū)囕v內(nèi)部進(jìn)行合理的裝飾。在保證美觀同時(shí)減少了成型工序，節(jié)約成本，環(huán)保性比較好，同時(shí)使汽車內(nèi)飾的精致、舒適、豪華性等感官質(zhì)量明顯提升；但低壓注塑零件在制造過程中經(jīng)常遇到的面料擊穿、零件變形、面料褶皺等問題，如何解決上述問題或避免上述問題的出現(xiàn)，控制好零件的質(zhì)量，成為注塑件的一個(gè)研究熱點(diǎn)。

1 低壓注塑技術(shù)的原理及優(yōu)點(diǎn)

1.1 低壓注塑成型原理

低壓注塑成型方法是使用低壓注塑模具進(jìn)行模內(nèi)置皮、織布等面料進(jìn)行注塑加工，將已塑化好的溶融狀態(tài)的塑膠注射入閉合的模腔內(nèi)，再經(jīng)過固化定型后取得制品的工藝過程[3]。該低壓注塑模具包括熱流道系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和液壓系統(tǒng)，熱流道系統(tǒng)包括多條熱流道，熱流道包括流道、設(shè)置在流道內(nèi)的熱嘴針閥、包圍所述流道的熱嘴體和沿流道方向依次布置的包圍流道的多級(jí)加熱裝置，熱流道還包括對(duì)應(yīng)的熱流道板、電磁閥和針閥時(shí)間控制裝置[4]。低壓注塑成型方法包括開模，在模腔口掛置預(yù)置材料、合模，使動(dòng)頂模輕壓預(yù)置材料四周插入模芯使預(yù)置材料均勻向模腔收縮并到位鎖膜、按時(shí)間段分序多次注膠、冷卻、開模取出產(chǎn)品等步驟[5]，實(shí)現(xiàn)將預(yù)置材料與塑料進(jìn)行復(fù)合注塑的工藝，獲得滿足需要的合格產(chǎn)品。

1.2 低壓注塑的優(yōu)點(diǎn)

低壓注塑表皮所用的材料可以是布料，也可以是PVC面料。與傳統(tǒng)的包覆工藝相比，低壓注塑工藝還具備以下優(yōu)點(diǎn)[6]：

（1）低壓注塑是將表皮材料與塑料基材融為一體，不存在脫落的可能；

（2）由于沒有包覆工藝所必需的涂膠工序，低壓注塑工藝過程更為環(huán)保；

（3）低壓注塑零件的內(nèi)部結(jié)構(gòu)可任意設(shè)計(jì)，表面造型的自由度相比包覆工藝更大，并且造型特征更清晰；

（4）低壓注塑的生產(chǎn)效率更高（相對(duì)其他工藝）。

2 低壓注塑在制造過程中常遇到的質(zhì)量問題

低壓注塑零件在制造過程中通常會(huì)出現(xiàn)面料擊穿、零件變形、面料褶皺（鼓包）、本體缺料等問題，如圖1、圖2、圖3所示。

3 注塑件零件的質(zhì)量控制

3.1 零件面料擊穿問題質(zhì)量控制

低壓注塑件出現(xiàn)面料被擊穿，主要跟零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、零件選用的包覆面料及制造工藝等幾大因素有關(guān)，以下從零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包覆面料的選擇、生產(chǎn)制造工藝等方面闡述避免零件面料擊穿問題。

3.1.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：由于零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，會(huì)導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)面料擊穿，常見的有以下幾種：

（1）相鄰兩面棱線倒圓角R設(shè)計(jì)過小，造成腔面急劇變化，導(dǎo)致面料容易擊穿，見圖4；

（2）相鄰兩面（A面）夾角設(shè)計(jì)過小，造成腔面急劇變化，導(dǎo)致面料容易擊穿，見圖4；

（3）零件表面（A面）形狀較復(fù)雜，高部位的基材厚度過大，導(dǎo)致面料容易擊穿；見圖5。

解決措施及設(shè)計(jì)規(guī)范：

（1）相鄰兩面棱線倒圓角R，設(shè)計(jì)R≥3mm，如圖6 a）所示；

（2）相鄰兩面（A面）夾角，設(shè)計(jì)∠B≥90度，如圖6 b）所示；

（3）零件表面（A面）形狀盡可能設(shè)計(jì)簡(jiǎn)潔、平順。

3.1.2 包覆面料的選擇

通常提升包覆面料的密度可以減少面料被擊穿的現(xiàn)象，但是面料密度提升又會(huì)增加零件變形的風(fēng)險(xiǎn)。面料裝飾層根據(jù)客戶選定設(shè)計(jì)，底布通常選用120-160g水刺無紡布，避免產(chǎn)品出現(xiàn)擊穿。具體可以根據(jù)表1參數(shù)進(jìn)行選擇。

3.1.3 生產(chǎn)制造工藝控制

注塑壓力的要求：注塑時(shí)注塑壓力必須小于40Mpa；注塑壓力過大會(huì)造成進(jìn)膠點(diǎn)處產(chǎn)生印記，甚至沖破面料，具體見量產(chǎn)件壓力控制圖（圖7）。

注塑溫度的要求：原材料溫度控制，改性PP溫度≤220℃，ABS溫度≤200℃，溫度太高會(huì)造成無紡布層擊穿，膠口表面滲膠 ，具體見量產(chǎn)件溫度控制圖（圖8）。

注塑模具溫度的要求：模具溫度控制，定模溫度≤60℃，動(dòng)模溫度≤50℃；溫度太高會(huì)造成無紡布層擊穿，膠口表面滲膠，具體見量產(chǎn)件模具溫度圖（圖9）。

3.2 零件變形問題質(zhì)量控制

大多數(shù)是由于零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理，導(dǎo)致零件在生產(chǎn)過程中會(huì)出現(xiàn)零件變形，常見零件的轉(zhuǎn)角處。

3.2.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低壓注塑工藝生產(chǎn)的產(chǎn)品，如果產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處壁厚過大，一是熔態(tài)塑料不能將復(fù)合層推到型腔面，二是冷卻慢，在復(fù)合層的張力作用下，將未凝固料擠壓到模具其他地方，導(dǎo)致產(chǎn)品變形。見圖10。

解決方案：

產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處壁厚設(shè)計(jì)公式：t=t1+t2/2+1mm

t：產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處厚度；

t1：包覆面料的厚度；

t2：產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處發(fā)泡層的厚度。

由于發(fā)泡層在轉(zhuǎn)角處受到模具和復(fù)合層的擠壓，因此實(shí)際厚度只有原來厚度的1/2左右。

3.2.2 包覆面料的選擇

通過降低包覆面料的密度，改善零件的變形。

3.3 零件面料褶皺（鼓包）問題質(zhì)量控制

面料褶皺現(xiàn)象主要與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、模具進(jìn)膠口的設(shè)計(jì)及包覆面料的選擇等因素有很大的關(guān)系，常見出現(xiàn)在零件分型面附近、相鄰兩面交界附近等地方。

3.3.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：

（1）相鄰兩面形成的角度設(shè)計(jì)偏小，導(dǎo)致注塑過程中，面料在模具型腔表面較難移動(dòng)到位，出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，如圖11所示。

（2）產(chǎn)品翻邊的設(shè)計(jì)高度超出合理高度，也會(huì)在分型面附近出現(xiàn)出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，如圖12所示。

解決方案：

（1）設(shè)計(jì)零件存在兩相鄰相交時(shí)，兩相鄰面形成的角度∠B≥120°（見圖11）；

（2）設(shè)計(jì)產(chǎn)品存在翻邊時(shí)，翻邊高度應(yīng)不能太高，避免在分型面附近出現(xiàn)出現(xiàn)面料褶皺現(xiàn)象，具體按下要求執(zhí)行（見圖12）：

轉(zhuǎn)角處產(chǎn)品的高度設(shè)計(jì)L1≤60mm；

直角處產(chǎn)品的高度設(shè)計(jì)L2≤95mm；

3.3.2 包覆面料的選擇

面料特性對(duì)褶皺也有影響，通常情況下，面料越厚、延伸率越小，褶皺問題越嚴(yán)重，要求翻邊高度相應(yīng)低一些。所以，要結(jié)合實(shí)際情況來選擇確定面料特性。

3.3.3 模具設(shè)計(jì)

在模具上，若進(jìn)膠口之間的距離設(shè)計(jì)過長，會(huì)導(dǎo)致面料在模具型腔表面隨膠料移動(dòng)過長，出現(xiàn)褶皺問題，所以，模具進(jìn)膠口之間的距離設(shè)計(jì)要合理，具體可參照?qǐng)D13所示的建議。

3.4 零件缺料問題質(zhì)量控制

零件缺料現(xiàn)象主要與零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及生產(chǎn)工藝等因素有很大的關(guān)系，常見出現(xiàn)在零件厚度突變的附近等地方。

3.4.1 零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

常見零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)問題：產(chǎn)品壁厚發(fā)生由大到小突變，由于壁厚太小，導(dǎo)致注塑時(shí)膠料無法到達(dá)小壁厚處，造成產(chǎn)品發(fā)生缺料。如圖14所示，產(chǎn)品壁厚由T突變，減少至t。由于低壓注塑復(fù)合層會(huì)占用模具型腔空間，因此壁厚較小，注塑時(shí)膠料無法到達(dá)小壁厚處，發(fā)生產(chǎn)品缺料。

解決方案：更改設(shè)計(jì)，加大壁厚（見圖14）。

產(chǎn)品最小壁厚設(shè)計(jì)公式：t-a-b≥1±0.1（mm）

t：產(chǎn)品最小壁厚；

a：包覆面料回彈量；

b：包覆面料壓緊時(shí)厚度；

1±0.1（mm）：膠料可以流動(dòng)的模具型腔最小厚度。

3.4.2 生產(chǎn)制造工藝控制

通常提高注塑壓力和速度可以減少出現(xiàn)缺料的可能性，但是壓力和速度的提高又會(huì)增加包覆面料擊穿的風(fēng)險(xiǎn)，所以，在實(shí)際生產(chǎn)過程中要兼顧兩者來考慮選擇適當(dāng)?shù)墓に噮?shù)。

4 結(jié)論

汽車內(nèi)飾低壓注塑作為一項(xiàng)新興技術(shù)，要把該技術(shù)應(yīng)用好，嚴(yán)格控制好零件的質(zhì)量，就必須要從零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、包覆面料的選用、模具的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)制造工藝等方面進(jìn)行具體分析、把控及結(jié)合實(shí)際情況采用適當(dāng)措施，從而有效控制內(nèi)飾低壓注塑件的零件質(zhì)量。

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