◆李秀峻/ 文

0 引言

乘用車內(nèi)飾上裝零件部分用到PVC陽(yáng)模真空成型工藝，由于成型原理限制，會(huì)造成花紋損失，以致總成上裝PVC花紋同比對(duì)手件（競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品）存在視覺(jué)差異。而隨著市場(chǎng)端質(zhì)量感知能力和要求的不斷提高，此問(wèn)題越發(fā)引起業(yè)內(nèi)的高度重視。

本文從陽(yáng)模成型和陰模成型兩種工藝的分析對(duì)比入手，研究了通過(guò)預(yù)縮原皮花紋改善真空成型后花紋損失的解決方法。

圖1 陽(yáng)模表皮復(fù)合成型過(guò)程圖

1.陽(yáng)模/陰模真空成型工藝工藝分析

1.1 陽(yáng)模真空成型工藝

陽(yáng)模成型過(guò)程是在已印有花紋的表皮上，通過(guò)加熱拉伸并抽真空將表皮復(fù)合到產(chǎn)品骨架上成型的過(guò)程。具體可見(jiàn)圖1。

1.2 陰模真空成型工藝

陰模成型過(guò)程是表皮（無(wú)花紋）先加熱拉伸，再連同帶花紋的模腔一同跟骨架成型復(fù)合的過(guò)程。具體可見(jiàn)圖2。

1.3 陽(yáng)模/陰模真空成型工藝優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

為較全面地體現(xiàn)兩種工藝差異，分別從花紋成型過(guò)程、設(shè)備投資、模具投資、表皮成本及設(shè)備開發(fā)周期等方面進(jìn)行對(duì)比，匯總成表1。

從表1可看出，陽(yáng)模真空成型從投資、產(chǎn)品成本及開發(fā)進(jìn)度上都優(yōu)于陰模真空成型，不過(guò)，還存在個(gè)別問(wèn)題，即成型后表皮花紋由于加熱拉伸會(huì)變形和變淺，與對(duì)手件對(duì)比出現(xiàn)差異！

為解決此問(wèn)題， 以下以一款車型為代表，對(duì)PVC花紋的預(yù)收縮開展了系統(tǒng)的研究。

圖2 陰模表皮成型復(fù)合過(guò)程圖

表1 陰模真空成型和陽(yáng)模真空成型主要差異對(duì)比

2.花紋預(yù)收縮優(yōu)化研究

2.1上裝真空成型軟模開發(fā)及帶百格PVC表皮準(zhǔn)備

真空成型軟模設(shè)計(jì)過(guò)程中，首先根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析，對(duì)左/右兩個(gè)型腔分別按擺放角度為45°和30°進(jìn)行設(shè)計(jì)和制造。通過(guò)驗(yàn)證，擺放角度為45°的效果更好（見(jiàn)圖3），保證了產(chǎn)品兩個(gè)主外觀面拉伸率盡可能的接近。

同時(shí)，從降低誤差的角度出發(fā)，將原皮以印刷代替?zhèn)鹘y(tǒng)手繪的方式完成帶百格 （10mm×10mm方格） PVC表皮材料的準(zhǔn)備工作（見(jiàn)圖4），為軟模真空后花紋拉伸比率計(jì)算打好基礎(chǔ)。

圖3 產(chǎn)品在真空模中擺放角度

圖4 原皮百格材料

2.2 真空軟模試制及百格產(chǎn)品準(zhǔn)備

分別對(duì)兩款車型的上裝準(zhǔn)備了帶百格的真空成型零件（見(jiàn)圖5），并手工進(jìn)行了初步測(cè)量。隨后，通過(guò)掃描測(cè)量和計(jì)算得到最終的預(yù)收縮比率，以此作為驗(yàn)證花輥的開發(fā)制造依據(jù)。

2.3 計(jì)算拉伸比率及驗(yàn)證花輥加工制造

通過(guò)對(duì)兩款百格產(chǎn)品進(jìn)行測(cè)量計(jì)算，兩個(gè)產(chǎn)品拉伸率分別為110%～130%和110%～155%。從數(shù)據(jù)上看，兩款產(chǎn)品的拉伸率差異較大。那么，驗(yàn)證花輥按照哪種預(yù)收縮比率來(lái)開，同時(shí)保證驗(yàn)證的效率，就成為了關(guān)鍵點(diǎn)。

經(jīng)頭腦風(fēng)暴，考慮到表皮的花輥門幅約1800mm，而產(chǎn)品在實(shí)際真空生產(chǎn)的門幅一般都不超過(guò)900mm，可以將1800mm驗(yàn)證花輥一劃為二，分別以其中單個(gè)產(chǎn)品預(yù)收縮率（125%）和兩個(gè)產(chǎn)品綜合預(yù)收縮率（140%）來(lái)開驗(yàn)證花輥，即一根花輥對(duì)半雕刻兩種預(yù)收縮花紋。

圖5 真空后百格零件

2.4 驗(yàn)證用花輥試制

在兩個(gè)項(xiàng)目上進(jìn)行了新花輥的首次驗(yàn)證試制，花紋預(yù)收縮效果較為顯著（見(jiàn)圖6、圖7，項(xiàng)目B圖略）。

2.5花紋優(yōu)化方案確定

團(tuán)隊(duì)對(duì)預(yù)收縮前/后的上裝零件及對(duì)手件儀表板搪塑表皮，進(jìn)行了對(duì)比，經(jīng)過(guò)預(yù)收縮處理后的零件花紋保持效果明顯，和搪塑表皮間的花紋大小及深度較接近。最終，決定以單個(gè)產(chǎn)品預(yù)收縮比率（125%）來(lái)開正式花輥，正式花輥完成軸套準(zhǔn)備和壓花等后處理，再進(jìn)行正式花輥PVC表皮試制驗(yàn)證，優(yōu)化后的產(chǎn)品能夠滿足客戶需求。

圖6 項(xiàng)目A比率預(yù)收縮前/后原皮對(duì)比

圖7 項(xiàng)目A 比率預(yù)收縮前/后產(chǎn)品對(duì)比

3.成果收益預(yù)估

本次PVC花紋縮放研究工作，從軟?；ㄝ侐?yàn)證的效果看，基本可解決門板上裝真空成型工藝花紋損失的問(wèn)題。如背景簡(jiǎn)介中所描述的，同比陰模成型工藝，當(dāng)前所采取的措施，能較大幅度地節(jié)約開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。

3.1 成本方面

生產(chǎn)成本主要涉及設(shè)備投資、模具投資和表皮單價(jià)成本三方面。

設(shè)備投資

陰模成型設(shè)備同比陽(yáng)模成型設(shè)備更復(fù)雜，需投資滾膠機(jī)等設(shè)備。陽(yáng)模設(shè)備（1套）同比陰模設(shè)備（1套）預(yù)計(jì)成本可節(jié)約50%左右。

模具投資

陰模模具主要依賴進(jìn)口，而對(duì)于陽(yáng)模模具而言，國(guó)內(nèi)部分真空成型設(shè)備廠家都有能力設(shè)計(jì)和制造，以陽(yáng)模為例，同比陰模進(jìn)口（假設(shè)進(jìn)口日本模具），可節(jié)約模具投資30%～50%。

表皮單價(jià)

陰模成型主要使用TPO表皮，陽(yáng)模成型主要為PVC表皮，按預(yù)計(jì)的車型生命周期量綱96萬(wàn)輛、50萬(wàn)輛和75萬(wàn)輛計(jì)，預(yù)計(jì)共可節(jié)約成本上千萬(wàn)。

3.2 開發(fā)周期方面

進(jìn)度方面差異主要體現(xiàn)在設(shè)備開發(fā)周期方面，陰模成型設(shè)備由于復(fù)雜性更高，開發(fā)周期同比陽(yáng)模設(shè)備要長(zhǎng)2個(gè)月左右。

表2 預(yù)縮放比率同花紋深度及PVC致密層剩余厚度的關(guān)系

4.總結(jié)

研究過(guò)程中，對(duì)以下幾項(xiàng)技術(shù)進(jìn)行了深入探究。

4.1 花紋預(yù)收縮比率極限值的計(jì)算

在預(yù)收縮過(guò)程中，花紋深度也會(huì)進(jìn)行相應(yīng)加深以保證拉伸后的紋理顆粒。不過(guò)，由于過(guò)深的壓花對(duì)材料本身也有一定的損壞作用，即過(guò)大比率的預(yù)收縮會(huì)造成后續(xù)生產(chǎn)/試驗(yàn)中表皮拉破的風(fēng)險(xiǎn)。其實(shí)，花紋預(yù)收縮比率極限是一個(gè)變量，其會(huì)根據(jù)PVC表皮致密層厚度（PVC致密層=花紋深度+剩余厚度）的不同而變化。PVC致密層厚度普遍在0.3mm左右。以此為依據(jù)，協(xié)同表皮供應(yīng)商進(jìn)行了計(jì)算，表2為PVC原皮拉伸比率同花紋深度及致密層剩余厚度的關(guān)系。

4.2 軟件計(jì)算的拉伸率適用性

在花紋預(yù)收縮過(guò)程中，確定重開花輥的預(yù)收縮比率無(wú)疑是關(guān)鍵中的關(guān)鍵。確定預(yù)收縮比率的方式主要有兩種：一種是前面已提及的將帶有百格的表皮，通過(guò)真空前后對(duì)比測(cè)算而得出；另一種是在模具供應(yīng)商端建模，以軟件模擬計(jì)算得出拉伸比率。

通過(guò)軟件模擬測(cè)算軟模/正式模的拉伸比率，主要的兩大面拉伸率在117%到133%的范圍內(nèi)。

兩種對(duì)比方式研究發(fā)現(xiàn)：

（1）軟件測(cè)算只要有模具3D數(shù)模就可進(jìn)行，在進(jìn)度上優(yōu)于模具加工完成后的百格法。

（2）兩種測(cè)算方式在主要大面的拉伸率數(shù)值上較接近。同時(shí)，軟件測(cè)算方式也可用來(lái)比對(duì)軟模和正式模不同位置的拉伸差異（僅考慮趨勢(shì)），作為正式模設(shè)計(jì)的評(píng)估依據(jù)。不過(guò)，通過(guò)預(yù)收縮后的實(shí)物復(fù)測(cè)，百格法更準(zhǔn)確些，即最終開花輥的預(yù)收縮率建議以百格測(cè)算值為準(zhǔn)。

（3）軟件測(cè)算由于須以完成真空模具結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)為前提，和百格測(cè)算方式一樣都會(huì)消耗較多的費(fèi)用和時(shí)間，因此在沒(méi)有模具固定投資（軟模或正式模）的情況下，推進(jìn)也會(huì)非常困難。

5.結(jié)語(yǔ)

本文基于對(duì)預(yù)縮原皮花紋的過(guò)程研究，找到系統(tǒng)改善真空成型后花紋損失的方法，并得到了以下結(jié)論：

（1）花紋預(yù)收縮比率極限是一個(gè)變量，其會(huì)根據(jù)PVC表皮致密層厚度（PVC致密層=花紋深度+剩余厚度）的不同而變化的, 如果PVC致密層厚度小于0.1mm，在隨后真空成型或試驗(yàn)過(guò)程中PVC層被拉破風(fēng)險(xiǎn)較大。

（2）確定花輥的預(yù)收縮比率是關(guān)鍵。預(yù)收縮比率可以通過(guò)真空前后對(duì)比測(cè)算而得出，另一種方法是通過(guò)軟件模擬計(jì)算得出。

參考文獻(xiàn)（略）