淺談吸塑發泡地板墊的設計及成型分析

李歡 樊華

摘 要：文章從吸塑發泡地板墊的結構要求、成型工藝、模具結構進行分析，并采用三維軟件Catia設計一款重卡PVC吸塑發泡地板墊，通過樣件制作、裝車驗證其設計的合理性及批量生產要求。

關鍵詞：吸塑成型;PVC皮革;地板墊;結構設計

中圖分類號：U461.99? 文獻標識碼：A? 文章編號：1671-7988（2020）22-145-03

Abstract： This article analyzed the structural requirements， molding process and mold structure of the blister foam floor mat， and designed a PVC blister foaming floor mat for heavy truck with Catia. Through the sample production and loading， the design is verified to be reasonable and can be mass producted.

Keywords： Blister Foaming; PVC leather; Floor mat; Structural design

CLC NO.： U461.99? Document Code： A? Article ID： 1671-7988（2020）22-145-03

1 引言

未來汽車內飾發展的主要趨勢為安全、環保及輕量化，目前汽車內飾的輕量化實現途徑集中在設計和材料方面[1]。地板墊作為汽車內飾的主要零部件，其目的是提升駕駛室舒適度和安全性，同時滿足環保、防滑、阻燃、耐臟等要求。

為提升駕駛舒適度，重卡的地板墊產品現已普遍采用背部發泡的多層材料壓制而成，以提升觸感。做好地板墊結構設計是實現內飾產品高品質發展的前提，也是成型工藝高效作業的保障。

文中借助Catia三維軟件完成一款重卡地板墊的設計，從產品結構、成型工藝、模具制造等多方面分析，指導地板墊吸塑模具開發，縮短開發周期。

2 重卡地板墊的結構設計

該地板墊成型工藝定義為吸塑發泡成型，其材料為：表皮PVC發泡革+PU軟發泡+PVC黑膜，所用PVC表皮厚度為2.5±0.2mm。

整體布局：地板墊位于白車身地板鈑金上。根據常規配置，在地板墊兩側會安裝左/右門檻壓條，中間有手控閥護罩、操縱裝置等，中間偏后位置布置有座椅及副座椅，前部則安裝有環繞式儀表臺。

因此，設計地板墊結構時，為保證舒適性，可將腳踏區域的地板墊厚度保證在20-22mm左右;門檻壓條安裝位置處，在保證門檻壓條與地板墊裝配無間隙情況下將發泡逐漸減薄，見圖2;座椅安裝位置處可將背部發泡厚度較薄，方便座椅安裝，保證表面皮革無拉裂現象;所有開口位置為防止露白，設計發泡層開口處較皮革層周圈縮進3-5mm左右。

根據以上設計注意事項，最終完成的地板墊設計數模見圖3。

3 吸塑發泡成型工藝

吸塑發泡成型工藝步驟包括PVC皮革加熱、黑膜夾持、真空吸附、澆注發泡料、閉模成型、冷卻沖孔等主要工序，其工藝流程見下圖4。

通常生產的地板墊隨放置時間長會出現收縮現象，其影響因素主要有地板墊表面的PVC皮革材料、成型工藝、模具等方面[2]。PVC皮革材料的配方不同，會導致材料具有高壓縮形變量;成型因素如加熱溫度及時長、冷卻時長會導致“表-芯”出現溫度差而產生收縮;模具在X、Y、Z方向的縮放比及吸附孔的數量、分布等因素也會影響地板墊與白車身地板鈑金的服帖程度。

因此地板墊收縮現象是多方面因素導致的結果，車間在生產時需采取適當放大地板墊皮革的下料尺寸、合理控制成型溫度及加長時長、制作定型工裝等措施保證地板墊產品質量。

4 吸塑成型模具

4.1 吸塑模具分類

吸塑成型模具分為金屬材質模具、玻璃鋼模具、木模三種[4]。目前市場上常用的發泡地板墊金屬模有鋼模和鋁合金模具兩種，鋼模成型效果佳、壽命長，可將吸塑及沖切工藝一體化，效率高，但其制造成本較高，約為鋁合金模具成本的二倍。鋁合金模具因其良好的導熱和散熱快性能也被市場廣泛使用，其制造成本比鋼模低，不足之處是材質本身較軟，需依次經歷“吸塑成型→產品冷卻→手工沖切孔”工序。

一般在大規模工業化生產中，以金屬模具為主，而在小批量生產中以玻璃鋼模具為主[3]。玻璃鋼模具壽命短，受熱容易變形[4]。

木模主要用于產品試制階段，一般用于主機廠短時間內驗證產品T0階段的裝車效果。模具精度差且壽命最短，但開模周期短，約一周左右即可完成，成本低，滿足主機廠時間節點。

4.2 鋁模的制作步驟

綜合考慮產品結構、市場銷量等，本文定義正式模具開發為鋁膜，材質為ZL104。其模具制作的主要步驟如圖5所示。

4.3 鋁模的制造要求

（1）要求模具型腔表面及分型面光滑，無毛邊，沙眼，氣孔，縮凹，裂紋，加工痕等缺陷。

（2）因下模為吸塑模，故要求型面壁厚最小厚度不得小于25mm，其內設冷卻系統，采用循環水冷卻，需預埋不銹鋼管。

（3）產品開孔需手工沖裁，故其切割邊界及孔位應在模具上加工壓痕，模具所有孔位做成可拆卸式，方便調整位置。

（4）吸塑孔可采用標準氣塞，合理布置吸塑孔的位置以及數量，氣塞，需大小統一，分布均勻。

（5）模具導向裝置要求使用“導柱+導套”的導向方式，且滿足自潤滑。

（6）模具上下模合模后密封性良好，無溢料，產品邊緣和沖孔處不能露白。

（7）模具外表面防銹處理，模具須有起吊裝置和鎖模裝置，方便模具的吊運。

5 制造的吸塑模具及產品實物

結合產品設計數據，制作成型模具并生產輸出產品樣件，吸塑模具實物見圖6，地板墊產品實物見圖7。

通過樣件裝車驗證，地板墊實物外觀平整、無褶皺，裝車效果好，與白車身鈑金服帖，滿足批量生產要求。

6 結語

地板墊為汽車內飾產品的重要組成部分。本文借助Catia三維軟件從專業角度分析產品結構，設計完成一款重卡發泡地板墊，簡要說明吸塑成型工藝的注意事項及模具制造的細節要求，并通過模具制造、樣件試制、裝車驗證等環節，驗證產品設計的合理性，滿足批產要求。

參考文獻

[1] 楊冰冰，焦小甫，翁明勝.淺談汽車內外飾結構設計及成型工藝[A].第十二屆河南省汽車工程科技學術研討會，277.

[2] 楊詩潤，程濤.汽車PVC發泡地墊革高溫收縮問題的分析及解決[J].汽車工藝與材料，2015（8）：47-50.

[3] 曾毅，汪祥.吸塑成型工藝在軍車內飾開發中的應用[J].汽車工藝與材料，2018（5）：29-32.

[4] 歐永杰.吸塑成型在客車上的應用[J].商用汽車雜志，2006（1）：104- 105.