關于對注塑表皮開發的研究

黃智杰 楊帆

摘 ?要：為了提高生產效率，節省成本，特將汽車儀表板表皮由原來的搪塑工藝開發成為注塑工藝;新工藝的開發需要大量的前期分析和試驗，在此過程中對產品開發、材料選配、澆口位置的模擬分析、模具的選材及精度控制、皮紋的選擇、注塑機的選定及工藝參數調整等等，用了大量的時間做了充分的準備工作，后期試模打出的產品結果完全滿足中國汽車行業標準及企業標準的各項指標要求。

關鍵詞：新產品;新技術;新工藝;新材料;降成本;高效率;搶占市場;注塑表皮

中圖分類號：U463.83+7 文獻標志碼：A 文章編號：2095-2945（2019）28-0100-02

Abstract： In order to improve production efficiency and save the cost， we will adopt injection molding technology to make automotive instrument panel skin instead of slush molding technology. Of course， the new process could not be gained without a great deal of preliminary analysis and test， which includes product model development， material selection， the gate location analysis， tooling steel selection， tooling accuracy control， tooling texture selection， injection molding machinery selection and process parameter tuning. We have made a great deal of efforts for preparation so that the actual products would all meet the requirement of Chinese Automotive Industrial Criteria and Corporate Criteria.

Keywords： new product; new technique; new process; new material; save cost; efficient; seize market opportunities， injection skin

1 概述

目前高檔汽車的儀表板摸起來都是軟軟的，這可以給使用者帶來更豪華、更舒適的體驗，然而大家可能并不知道這些軟皮是通過什么方式制造出來的。目前制造軟皮的工藝有很多種，但批量生產的時候主要還是使用搪塑工藝和陰模吸塑工藝，這兩種工藝所用的生產設備和模具基本上都是國外進口的，價格十分昂貴，設備或模具一旦出了問題，修起來更是麻煩，需要國外的工程師過來或者將設備或模具直接運到國外維修。搪塑工藝進入中國的時間已有幾十年了，由于搪塑工藝生產節拍慢，模具壽命短，從而嚴重影響了企業的生產效率;陰模吸塑工藝可有效的避免模具壽命短這一缺陷，但價格卻是搪塑模具的2倍。由于國內汽車行業的競爭越發激烈，因此開發新的工藝來代替前兩種工藝刻不容緩。注塑工藝可以避免搪塑工藝生產節拍慢、壽命短等缺陷，同時也可以避免陰模吸塑工藝昂貴的模具價格。

2 注塑工藝簡介

我國很早就開始運用注塑工藝生產各種塑料制品，塑料制品的壁厚一般都是2mm以上，很少有人去注塑1.0mm的大產品，這在行業內看來是不可能實現的，因為熔融的塑膠在1.0mm厚度的模具通道內是很難流動的，即使流動也只是很短的距離，因此行業內有塑膠流長這一說法。本文主要是介紹我司注塑1.0mm厚度汽車儀表板表皮的成型工藝，這種工藝突破了行業內很多的不可能，也為汽車儀表板表皮帶來了一種新的工藝。

3 表皮基本情況描述（兩款產品）

汽車內飾件，為司機和乘車人員可見零件，需做皮紋，對外觀以及其各種特性（包括：氣味、光澤度、耐磨性、耐刮擦、耐老化、阻燃、耐高低溫以及抗沖擊性等等）要求較高，產品一最大外形尺寸：1503*390*295，產品平均肉厚1.0mm，工藝邊厚度為0.8mm，產品無倒扣，模具機構簡單。產品二最大外形尺寸：1503*454*250，產品平均肉厚0.8mm，工藝邊厚度為0.8mm，產品倒扣較多，嚴重限制了澆口排布，模具抽芯及頂出機構較多。

4 材料的選擇及相關特性

以往使用搪塑工藝的時候，表皮的材料為PVC（聚氯乙烯），其特性在此不做介紹。現在注塑工藝選擇的材料是TPV（熱塑性三元乙丙動態硫化橡膠），是近期與我們合作的材料商開發的，其優勢是：其流動性極好，其熔融指數可達到250g/10min，可用作薄壁件注塑成型，TPV材料相比TPE材料、PVC等塑料材料，在綜合性能、綜合成本方面具備一定替代優勢，為產品設計創新、提升產品附加值、提高競爭力方面提供新的選擇。相比搪塑工藝，它可以快速方便的加工成型，無縫隙多色彩組合。TPV擁有良好彈性、延展性、耐環境相當于EPDM，應用溫度廣，易染色，優良的加工性，回收6次性能無減，比重輕手感好等特點。

5 澆口數量及位置的確定

通過模流分析來確定澆口的數量和位置，由于此材料流動性較好，流長比可達400mm，注塑壓力可控制在60MPA以內，為不影響外觀質量，需使用熱流道順序閥，開放式大澆口，其澆口直徑為6.0mm，澆口位置和數量如圖1、圖2所示。

分析結果：產品一熔料填充順暢、流前溫度較高、變形較小，無困氣和熔接線，鎖模力為780T，最大注射壓力為61.42MPA，此壓力已達我們經驗的上限值，但超出并不多，可接受。產品二由于拐角較厚，熔料填充時出現跑道效應、易產生困氣和熔接線，流前溫度較高、變形較小，鎖模力為976T，最大注射壓力為62.79MPA，此壓力也已達經驗的上限值。

6 模具材料的選擇及精度控制

由于產品壁厚較薄，分別為1.0mm和0.8mm，材料流動性較好，因此對模具的精度要求較高，需從模具材料及加工精度兩個方面考慮：第一，鋼材需使用2738或更好的材料，因為較差材料由于質地較軟以及存在沙孔等，加工放置的過程中可能存在一定的收縮，在做皮紋時，其質量也很差，因此模具鋼材的選擇至關重要。第二，首先由于這種塑膠材料流動性較好，稍有縫隙，熔料便會鉆進去，因此加工精度十分重要;其次活動鑲件及滑塊、斜頂需要做的足夠強，否則隨著注射壓力的增大，熔料也會鉆進去;再次所有鑲件、機構與型腔、型芯的面差要控制接近零，否則熔料在經過此處的時候便會發生彈跳，進而影響產品外觀。

7 產品皮紋的選擇

產品皮紋的選擇對其外觀影響也是不容忽視的，在滿足開發要求的前提下，盡量選擇均勻過度的皮紋，這樣熔料在經過皮紋的時候可以順暢流動，不會發生彈跳，也能夠更好的復制皮紋。另外皮紋生產商的選擇也很重要，需要選擇大品牌的生產商，這樣才能保證皮紋的質量以及后續的服務。

8 注塑機選定及關鍵工藝參數

根據之前的模流分析結果，對于這兩款產品我們選擇注塑機噸位為1000T及以上才符合要求，實際試模時我們選擇的注塑機型號是海天注塑機1300T，由于產品較薄，模具較大，因此我們在試模的時候需使用油溫機輔助加熱模具，防止產品出現短射。

試模的過程中關鍵的工藝參數是模具溫度、熔膠溫度以及順序閥的開閉時間等，模具溫度為50℃以上，熔膠溫度為210℃以上，實際打出的產品如圖3、圖4所示。

9 產品開發及注意事項

在此過程中我們做的兩款產品，其結構有所不同，由不斷的試制-改進-再試制，數十次的試驗，摸索出了很多相關經驗。最重要的是產品開發階段需要注意的事項，具體如下：第一，由于材料較軟、彈性較好，在撤去外力束縛以后，在厚度方向上會有較大的膨脹，具體膨脹系數要看產品的壁厚以及注射壓力大小。據我們測試在注射壓力65MPA時，壁厚為0.8mm的產品，其膨脹系數為1.25;壁厚為1.0mm，其膨脹系數為1.30;因此想要得到合適的壁厚，需注意膨脹系數。第二，產品越簡單越好，最好不要設計倒扣及卡扣，這樣模具只需上下模成型，不需相關機構。因為在試模的過程中我們發現有機構的地方，如果配合精度不夠高，那么在熔料填充的時候易漏膠以及易在產品表面上產生明顯的機構線條。第三，壁厚設計要均勻，否則會產生跑道效應，以至于產品填充末端困氣。第四，預留澆口位置，由于產品較薄，因此澆口之間的距離一定要控制在320mm以內，否則產品很難打滿以及產品表面產生熔接線及流痕。

10 結束語

通過上述分析可以了解注塑表皮開發的基本情況，此產品注塑工藝的開發不但為公司節省成本，而且可提高公司的競爭力，讓公司提早搶占市場先機。因此要不斷創新，增強研發人員的創新意識，這樣才能促進企業的進步以及國家的發展。

參考文獻：

[1]何曼君.高分子物理[M].上海：復旦大學出版社，2007.

[2]潘祖仁.高分子化學[M].北京：化學工業出版社，2007.