機械儀表板設(shè)計和制造工藝研究

　　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，因其工藝簡單、投資低等優(yōu)勢而被廣泛應(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。該工藝適于薄壁長流程的產(chǎn)品，降低對設(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)同時有模具賦予的形狀。其優(yōu)點是減少了加工工序，產(chǎn)品表觀質(zhì)量好，零件間粘結(jié)力強。因其有形狀片材在與模具配合時需精密控制，而無形狀的平面片材需達到零件拉伸要求。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。在雙色注塑機上，在同一生產(chǎn)周期內(nèi)向?qū)ｉT的注塑模內(nèi)同時/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間，使物理、化學(xué)雙重反應(yīng)充分進行后冷卻定性，得到模具形狀的產(chǎn)品。不同的加熱方式對產(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。對儀表板零件進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)展趨勢是將多工位通過模具和油路的設(shè)計向單工位集成。（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，并機器人帶動高壓水噴頭移動形成切割的工藝。其優(yōu)勢是無需模具投入、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，機器人帶動產(chǎn)品移動，形成切割的新興的塑料切割工藝。主要應(yīng)用于嚴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)造無限機會。兩者的結(jié)合給儀表板工藝發(fā)展描繪美好藍圖，同時也給整車填色，滿足消費者多元化和高性價比的要求。
　　（作者單位：大連藍天保溫管業(yè)有限公司雞西分公司）