汽車玻璃包邊注塑工藝優化

＊歐信兵

（福耀玻璃工業集團股份有限公司 福建 350301）

專家根據相關數據進行統計、對比、分析，數據結果顯示從2016年以來，我國汽車工業的產銷量超過了2800萬輛。而且我國的汽車產量已經連續八年蟬聯世界第一，穩居榜首的位置，我國的汽車工業現在已經成了支撐我國經濟的重要支柱，雖然說現在汽車行業大環境不好，但是我國的汽車行業一直處于上升的趨勢，汽車玻璃是汽車表面上重要的零件，所占的比例約占汽車表面總面積的三分之一。為了降低空氣阻力，降低汽車快速行駛時的耗油量，要不斷改進汽車玻璃的表面設計。汽車玻璃的種類：擋風玻璃、后門玻璃、前后窗的三角玻璃、天窗玻璃等，因為升降動作頻繁，除前后窗外，玻璃的其他部分可以以玻璃的形式設計。這提高了整個生產線的工作效率，此外，還可使外觀更具魅力，提高整體的外部裝配質量。

1.玻璃整體注塑包邊工藝概述

(1)汽車玻璃包邊產品概述

一般來說，汽車玻璃主要是分成以下幾種：擋風玻璃、前后窗戶玻璃、三角窗以及天窗玻璃等。汽車玻璃制品可以根據整車的構造要求加工成車載產品，包邊的玻璃不僅密封性好，外觀也好，還能減少風的噪音。玻璃的包邊操作工藝有很多，其中包括擠壓模具機械手接合工藝、包邊條粘結工藝和一體注塑工藝等，其中一體注塑工藝最穩定，操作時間最短，整合性和精度最好。

整體注塑成型是通過注塑機上的炮筒將熱塑性材料加熱成液體。熔融的液體通過噴射噴嘴被推到表面活性玻璃上，然后在模具內冷卻，最后凝固成包裝玻璃以及其他附件等玻璃制品。使用的主要設備有注塑機、模具、模溫機、冰機、熱流道溫控系統等。

(2)玻璃整體注塑包邊產品制造設備

臥式注塑機在以前的注塑設備中非常常見，主要包括動模部分和定模部分。噴嘴是水平的，主噴嘴是固定的。

角窗類產品在臥式注塑機生產的狀態持續了很長一段時間后，由于臥式機生產的產品合格率低，玻璃定位困難（因重力關系容易滑倒），產品出廠后容易脫落，員工難以釋放零部件等，一些專業供應商代替舊的臥式注塑機開始引進立式注塑機。立式注塑機的主要特征是動模部分和定模部分的裝夾及主射嘴均是上下方向的，并且主射嘴位于上側，即動模側。也正是由于主射嘴在上方的關系，使得整個機臺的高度大大增加。高度太高不僅增加了對廠房的要求，而且也增加了設備維護的困難。此外還存在取放產品與附件的困難，因此限制了立式機使用。

在角式注塑機的生產中，模具的安裝方向與立式機相同，都是上下方向，但是主噴嘴則放在了水平位置，與臥式機相同。角式機不僅克服了臥式機不好放置玻璃、產品取放困難等問題，而且還避免了立式機的設備高度過大，不利于維修等問題，成為了現代汽車玻璃制品生產的主要設備類型。

(3)玻璃整體注塑包邊產品使用材料

注塑材料選用的是熱塑性材料。主要包括兩種，一種軟性的聚氯乙烯（PVC），另一種是熱塑性彈性體（TPE）。PVC材料是通過PVC樹脂混合增塑劑、抗沖擊改性劑、著色劑、填充劑、防老劑等添加劑后制成的混合材料。此外，PVC材料是一種熱敏性材料，隨著加熱溫度的提高或受熱時間延長，會產生分解和燒焦。

TPE是一種具有橡膠的高彈性，高強度，高回彈性的新型材料，又具有塑料的可加工性。TPE材質觸感柔軟，耐候性好，不含增塑劑，是一種環保無毒的材料。較PVC優勢在于優良的加工性、橡膠的高彈性、良好的適應性、低污染性、可多次回收使用、不腐蝕設備；它包含TPV、TPS、 TPU等。

2.整體注塑包邊工藝的案例、難點及解決對策

(1)整體注塑包邊工藝的典型案例

一般來說，汽車角窗主要是由玻璃產品構成。根據車身上角窗的位置，角窗裝飾單元的構成各不相同。把角窗分成兩種，有導槽的角窗和無導槽的角窗。帶導槽的角窗一般分為以下幾個部分：導槽、鋼化玻璃、定位銷和軟膠。這幾個部件都是通過軟膠包住，形成一個完整的角窗產品。這類帶導槽的角窗產品需要較高的整體精度和吻合度，否則角窗的形狀間隙會擴大，有組裝不良的可能性。帶導槽類角窗的車型諸如上海大眾SANTANANF、一汽大眾GOLFA6/A7等等[3]。

沒有導槽的角窗口主要分為以下部分：鋼化玻璃、定位銷和軟膠。有些高端車型還配備不銹鋼裝飾條等。與帶導槽的角窗產品一樣，采用軟膠將這些部件組合粘結在一起，形成一個整體。與帶導槽的角窗相同，角窗玻璃的相對位置也很重要。細微的偏差會導致角窗和周圍環境的不恰當匹配，可能導致裝配間隙、裝配困難以及風噪大等問題。不帶導槽類角窗的車型諸如上海大眾帕薩特、朗逸系列、奧迪等等。

(2)角窗類產品注塑工藝上的難點及解決對策

為了更明確地說明整體注塑包邊的概念，選擇了典型的模具產品，然后分析了以下關鍵點。

①角窗的澆口布局方案。角窗產品主要采用鋼化玻璃或夾層玻璃。包邊材料主要是PVC或TPE。整體注塑包邊的注射壓力必須控制在較低的水平。產品模穴數量和產品結構在整個模具設計中起著極其重要的作用。一般來說，包邊的典型長度大約是300mm，寬度在5-20mm。因此，采用兩個進膠口的設計比較合適。對于進膠口模型，可以側邊澆口、點澆口以及扇形澆口等。

為了減少注入壓力，用CAE軟件準確分析了軟膠成形過程中的屈服強度以及軟膠填充模具型腔過程中對玻璃的壓力。產品進入CAE軟件，設定熱流溫度、模具溫度、材料參數、V/P轉換位置等。CAE軟件可以自動分析結果包括：填充時間、V/P壓力、前緣溫度、噴射壓力、凝固時間、氣泡、縮痕、熔接痕、變形方向和尺寸。將分析結果引入實際生產中，形成閉環反饋，保證了生產產品的最佳狀態。

②角窗的熔接線方案。對于角窗這樣的產品，合線是不可避免的。通常情況下，通過CAE分析的結果可以顯示熔接線的位置和大體外觀情況。對于一些熔接線明顯的位置，需要通過增加壁厚，調整產品結構或模具澆口設計位置等來改變熔接線位置，將其隱藏在隱蔽角落。對于無法隱藏的熔接線，可以考慮更換材料、改變產品結構以及提高熔體溫度、模具溫度和提升射速和壓力等來解決。

(3)模具結構上的難點及解決對策

注塑成型工藝的發展一般由臥式注塑機進行，然后逐步轉化為角（立式）注塑技術。為了提高穩定性、適用性和生產效率。專門生產角窗的公司不能一次性購買大量的角機，從而放棄了原來的臥室注塑機，因此，制造商對模具公司提出了更高的要求。即角窗模具必須同時適應角式機和臥式機。而角式機的動、定模上下方向裝夾，而主射嘴則設置在橫向，即從模具的側邊進行注射。為了實現在兩種注射設備上的共用，可以采用一種轉接板，將臥式機上使用的模具放在角式機上使用。

對于部分角窗產品，其結構涉及產品倒扣等強脫結構。這種強脫結構的應用不同于在硬塑料中的模具結構設備。由于使用了軟性的塑料，具有柔軟性和耐剪切結構，因此產品能夠順利完成脫模。具體的實現方法是，采用TPE塑料后，冷卻產品，從A、B、C向上移動，D從E向上分離，F的右側從杠桿向上分離。提供了在二次下降期間軟膠變形的空間如圖1。

圖1

接下來是第二次脫模運動，將產品干擾強制分離到樣品孔F和外蓋正上方的塊A，最終完成了產品剝離過程。在剝離機全體的第二階段，因為軟橡膠和直塊的分離力大，需要加壓棒。為了引出產品的玻璃部分，如果產品不反轉，產品就會一直貼在頂端，產品的玻璃也會碎裂。

3.結語

綜上所述，在實際開發過程中，要想真正發展，就必須把握角窗整體注塑包邊工藝中注塑這個中心環節，設計更合理的工藝。合理使用CAE模型，保證產品開發和批量生產的穩定性。目前汽車工業向低成本方向發展，新老技術變革的轉折點已經到來。導致行業顛覆，只有不斷關心、研究和控制的技術前沿，才能實現可持續性發展。