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        內(nèi)飾低壓注塑件質(zhì)量控制研究

        2018-12-27 10:00:22朱春州
        山東工業(yè)技術(shù) 2018年23期
        關(guān)鍵詞:工藝改進(jìn)結(jié)構(gòu)優(yōu)化質(zhì)量控制

        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(zhǎng),會(huì)導(dǎo)致面料在模具型腔表面隨膠料移動(dòng)過長(zhǎng),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。

        參考文獻(xiàn):

        [1]鄧?guó)P霞,劉勇.汽車注塑件典型外觀缺陷分析及消除對(duì)策[J]. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào),2015,29(01):47-51.

        [2]林建兵.基于CAE平臺(tái)的汽車注塑件工藝仿真與質(zhì)量控制[J]. 塑料工業(yè),2015,43(05):39-42.

        [3]栗雪娟,史加榮,楊春曉.基于IMOPSO方法的注塑件熔接痕質(zhì)量的多目標(biāo)優(yōu)化[J].塑性工程學(xué)報(bào),2016,23(04):173-179.

        [4]趙果,辛勇.基于多指標(biāo)綜合評(píng)價(jià)的注塑工藝參數(shù)優(yōu)化[J].工程塑料應(yīng)用,2008(01):31-34.

        [5]鐘明生,陳國(guó)強(qiáng),孫賢初.低溫環(huán)境下注塑件工藝質(zhì)量變化的研究及對(duì)策[J].工程塑料應(yīng)用,2013,41(02):39-42.

        [6]周雪峰.注塑件熔接痕的形成及控制[J].常熟理工學(xué)院學(xué)報(bào),2012

        ,26(02):63-65+75.

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