馬國(guó)輝，趙寧寧，顧榮

（1.徐州徐工汽車(chē)制造有限公司，江蘇 徐州 221000；2.揚(yáng)州市邗江揚(yáng)子汽車(chē)內(nèi)飾件有限公司，江蘇 揚(yáng)州 225119）

前言

由于聚氨酯（PU）具有綜合理化性能好、密度小、揮發(fā)性有機(jī)化合物綜合指數(shù)(TVOC)低、外觀質(zhì)量好等特點(diǎn)，在汽車(chē)內(nèi)飾件領(lǐng)域有著廣泛的運(yùn)用。而國(guó)外利用長(zhǎng)玻纖與聚氨酯潤(rùn)濕混合注射反應(yīng)（PU-SRIM）形成硬質(zhì)泡沫聚合物，可生產(chǎn)高強(qiáng)度的客車(chē)（如NEOPLAN,VOLVO）和卡車(chē)(如MAN，TGA)儀表板，國(guó)內(nèi)也開(kāi)始大量使用PU-RIM工藝制造汽車(chē)儀表板。

1 工藝說(shuō)明

基本的結(jié)構(gòu)：外表是一層ABS/PVC表皮，里層為PU/GF(聚氨酯和玻纖混和)。

圖1 基本結(jié)構(gòu)圖

基本工藝過(guò)程：首先將表皮（PVC/ABS）加熱后吸真空，形成產(chǎn)品的外觀形狀。然后將成型后的表皮放在凹模內(nèi)，注射混合好的玻纖的PU組合料，結(jié)發(fā)泡生成半成品制件。最后進(jìn)行修切裝配。

關(guān)于聚氨酯-結(jié)構(gòu)增強(qiáng)注射反應(yīng)成型 (PU-SRIM)，此處的聚氨酯為硬質(zhì)，可以保證產(chǎn)品的整體結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，并使用玻纖增強(qiáng)。

表皮有多種制作方式，還可以使用PVC，TPU搪塑工藝，PU噴涂工藝，不在此論述。而真空吸塑成型表皮的材料也可有變化，以提高其理化、外觀及加工性能。

2 表皮真空吸塑成型工藝過(guò)程及優(yōu)化

真空吸塑成型形成了產(chǎn)品外形輪廓。外觀應(yīng)當(dāng)維持基本紋理，并保持顏色不產(chǎn)生變化，外形清晰，特別是陰角處能與模具貼復(fù)。

1）過(guò)程的影響因素：

a、拉伸比m：

m=L1/ L0，（L0為拉伸前長(zhǎng)度，L1為拉伸后斷面長(zhǎng)度）

拉伸比m應(yīng)當(dāng)保持在一定范圍（比如1.1-1.6之間），過(guò)小會(huì)產(chǎn)生起皺現(xiàn)象，過(guò)大會(huì)將材料拉薄，甚至拉通，無(wú)法整體成型。

b、加工溫度

加熱溫度過(guò)高會(huì)導(dǎo)致材料變性及顏色變化，嚴(yán)重的會(huì)使表皮完全塑化變薄。過(guò)低則無(wú)法有效成型。不同材料，厚度的表皮加熱溫度和時(shí)間需要做一定的調(diào)整。

c、真空度

加熱后表皮要借助于真空，才能與模具緊貼合，適度加大真空度用助于提高復(fù)雜模具表皮的貼合程度。

2）表皮成型的優(yōu)化分析

由于吸塑產(chǎn)生拉伸，吸塑過(guò)程中會(huì)引起的表皮變薄、紋理變淺等一系列性能降低是無(wú)法避免的，但可以進(jìn)行優(yōu)化。

典型的拉伸模型：

圖2 盆狀拉伸

圖3 島狀拉伸

1）盆狀拉伸

盆狀拉伸可以考慮進(jìn)行預(yù)拉伸的方法，向周邊借料。

2）島狀拉伸

可以考慮提高坡道長(zhǎng)度。在加工過(guò)程中適度的輔助，包括預(yù)拉伸，牽引，可以提高成型表皮的質(zhì)量。

都可以降低拉伸比在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中也應(yīng)當(dāng)避免過(guò)深的盆狀和過(guò)高的島狀，可以通過(guò)增加輔助件的方式加以解決。

3 發(fā)泡過(guò)程的工藝過(guò)程及優(yōu)化

將成型好的表皮放入凹模內(nèi)，澆注PU與玻纖的混合物合上凸模，進(jìn)行閉模發(fā)泡。發(fā)泡定型后開(kāi)模取出制品，進(jìn)一步熟化。

3.1 一般缺陷及分析

a空料，在發(fā)泡層里出現(xiàn)體積較大的空氣泡，這些氣泡分步在不同位置，其影響不同。A處在表皮層，B泡沫中間層，C內(nèi)表層。A處的影響最大，由于氣壓增大后會(huì)擠壓表皮，使表皮起鼓，一般直徑大于3mm會(huì)形成表面缺陷。B處中間層的氣泡即使形成壓力，也難以使整體變形，因而不是特別大的氣泡，不會(huì)造成太大影響，C處內(nèi)表層可能造成內(nèi)部外觀不好，由于內(nèi)部最容易發(fā)現(xiàn)，所以嚴(yán)重度也最低。

圖4 空料圖

空料的原因與多種因素有關(guān)，比如與發(fā)泡料有關(guān)，發(fā)泡起泡過(guò)快，發(fā)泡倍率高，發(fā)料混和不均二次發(fā)泡。也與模腔形狀有關(guān)，狹長(zhǎng)的溝槽如儀表的表頭容易空料。與澆注軌跡有關(guān)，應(yīng)當(dāng)考慮注料均勻，但也要考慮發(fā)泡料在模的流動(dòng)方向。還與模溫有關(guān)，模具過(guò)高容易使起泡加快。

b產(chǎn)品變形，產(chǎn)品未充分成形就開(kāi)始出模，熟化過(guò)程受力不均。比如試驗(yàn)表明，模具溫度過(guò)低能使發(fā)泡層變脆，產(chǎn)品的強(qiáng)度下降。產(chǎn)品變形與玻纖的填充比有關(guān)，玻纖含量越高，強(qiáng)度越高，但玻纖過(guò)多使發(fā)泡料的流動(dòng)性變差，造成表面外觀不良。

c外觀不良，造成外觀不良的因素也有很多，如前面所述的空料造成的表面起鼓，還有由于模具內(nèi)部雜質(zhì)引起表面小坑，發(fā)泡件整體收縮很小，對(duì)于明顯的壁厚不勻，會(huì)產(chǎn)生收縮痕跡。大平面的發(fā)泡料流動(dòng)引起波浪紋。

3.2 發(fā)泡件的倒扣的處理方法

a正面倒扣的處理，在出模方法上，一般都不可以沒(méi)有倒扣，比如裝儀表，控制面板，出風(fēng)口的位置。為了產(chǎn)品質(zhì)量，可視切邊如下裙邊需用表皮包裹，也會(huì)產(chǎn)生倒扣。和注塑模具不同的是，發(fā)泡儀表板外形更大，并且是在發(fā)泡機(jī)上進(jìn)行制作，一般會(huì)制作活塊完成倒扣處的出模。

b設(shè)定合理的滑塊分模線。原則1，將分模線放在棱角上可以遮擋住。原則2，將分模線放在裝配件內(nèi)部，原則3，設(shè)計(jì)上避免A面的主要可視區(qū)域使用滑塊分模。

為了減少滑塊分模，調(diào)整產(chǎn)品的出模角度，非重要區(qū)域的A面，必要時(shí)可采用塑料件配合裝配，或者整體成凹模左右分模，可以減少大量前后分型的滑塊。

c背面不能形成倒扣，對(duì)于倒扣位置，在出模方向上將其填平。

3.3 預(yù)埋件的處理方法

儀表臺(tái)發(fā)泡件上一般不能像金屬件那樣直接使用螺栓、自攻進(jìn)行裝配。所以需要預(yù)埋金屬件完成裝配功能。

a背面預(yù)埋件的處理，在凸模上安裝磁鐵，可以發(fā)泡前吸附成型鐵件，發(fā)泡后鐵件就與發(fā)泡件結(jié)合在一起。背面預(yù)埋件可以準(zhǔn)確地定位，采用外形限位與裝配孔限位的方式。

b由于發(fā)泡背面預(yù)埋不夠精準(zhǔn)，有部分區(qū)域背面已經(jīng)找不到裝配位置，所以對(duì)于面板，門(mén)件等需要在正面進(jìn)行預(yù)埋，在發(fā)泡凹模上安裝高強(qiáng)磁鐵，也可以起到隔表皮進(jìn)行鐵板預(yù)埋，但一般需要重新打孔裝配。

c結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)件組合，可以使用規(guī)范的預(yù)埋標(biāo)準(zhǔn)件，如柱形螺母，L形折邊鐵件，Π形鐵件，可以有效提高裝配效率。

4 發(fā)泡儀表板的工藝優(yōu)化設(shè)計(jì)

4.1 A面的分型考慮

對(duì)于儀表臺(tái)A面工程師，不僅服務(wù)于造型效果，應(yīng)當(dāng)做好出模方向與分型考慮，這主要是解決A面倒扣問(wèn)題。對(duì)于一次性無(wú)法出模的A面，要做分零件設(shè)計(jì)。比如司機(jī)側(cè)下?lián)醢濉?/p>

4.2 對(duì)產(chǎn)品厚度的進(jìn)行綜合考慮

在基礎(chǔ)厚度的基礎(chǔ)上，盡可能均勻，避免過(guò)深的狹谷。

4.3 整體的脫模斜度的考慮

一般主要區(qū)域與外平面不要脫模角度不要低于3度。

4.4 減少加強(qiáng)筋

不使用過(guò)于高窄的加強(qiáng)筋及裝配平臺(tái)，以防止空料及外部缺陷。

4.5 避免過(guò)大的拉伸

合理減小盆狀造型的深度和島狀造型的高度。