内饰低压注塑件质量控制研究

朱春州

摘 要：针对低压注塑成型技术制造过程中遇到的面料击穿、零件变形、面料褶皱等问题，通过零件結构设计、模具设计、制造工艺等方面的原因分析，从中提供解决方案，表明零件结构优化对低压注塑件常遇到的缺陷的改善作用，为内饰低压注塑件的质量控制提供解决方案。

关键词：低压注塑成型；结构优化；工艺改进；质量控制

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2018.23.001

0 引言

目前低压注塑成型技术已开始在汽车内饰件上应用，此技术使得立柱护板能够吸收冲击，对驾乘人员进行有效的保护[1，2]，也能够对车辆内部进行合理的装饰。在保证美观同时减少了成型工序，节约成本，环保性比较好，同时使汽车内饰的精致、舒适、豪华性等感官质量明显提升；但低压注塑零件在制造过程中经常遇到的面料击穿、零件变形、面料褶皱等问题，如何解决上述问题或避免上述问题的出现，控制好零件的质量，成为注塑件的一个研究热点。

1 低压注塑技术的原理及优点

1.1 低压注塑成型原理

低压注塑成型方法是使用低压注塑模具进行模内置皮、织布等面料进行注塑加工，将已塑化好的溶融状态的塑胶注射入闭合的模腔内，再经过固化定型后取得制品的工艺过程[3]。该低压注塑模具包括热流道系统、冷却系统和液压系统，热流道系统包括多条热流道，热流道包括流道、设置在流道内的热嘴针阀、包围所述流道的热嘴体和沿流道方向依次布置的包围流道的多级加热装置，热流道还包括对应的热流道板、电磁阀和针阀时间控制装置[4]。低压注塑成型方法包括开模，在模腔口挂置预置材料、合模，使动顶模轻压预置材料四周插入模芯使预置材料均匀向模腔收缩并到位锁膜、按时间段分序多次注胶、冷却、开模取出产品等步骤[5]，实现将预置材料与塑料进行复合注塑的工艺，获得满足需要的合格产品。

1.2 低压注塑的优点

低压注塑表皮所用的材料可以是布料，也可以是PVC面料。与传统的包覆工艺相比，低压注塑工艺还具备以下优点[6]：

（1）低压注塑是将表皮材料与塑料基材融为一体，不存在脱落的可能；

（2）由于没有包覆工艺所必需的涂胶工序，低压注塑工艺过程更为环保；

（3）低压注塑零件的内部结构可任意设计，表面造型的自由度相比包覆工艺更大，并且造型特征更清晰；

（4）低压注塑的生产效率更高（相对其他工艺）。

2 低压注塑在制造过程中常遇到的质量问题

低压注塑零件在制造过程中通常会出现面料击穿、零件变形、面料褶皱（鼓包）、本体缺料等问题，如图1、图2、图3所示。

3 注塑件零件的质量控制

3.1 零件面料击穿问题质量控制

低压注塑件出现面料被击穿，主要跟零件结构设计、零件选用的包覆面料及制造工艺等几大因素有关，以下从零件结构设计、包覆面料的选择、生产制造工艺等方面阐述避免零件面料击穿问题。

3.1.1 零件结构设计

常见零件结构设计问题：由于零件的结构设计不合理，会导致零件在生产过程中会出现面料击穿，常见的有以下几种：

（1）相邻两面棱线倒圆角R设计过小，造成腔面急剧变化，导致面料容易击穿，见图4；

（2）相邻两面（A面）夹角设计过小，造成腔面急剧变化，导致面料容易击穿，见图4；

（3）零件表面（A面）形状较复杂，高部位的基材厚度过大，导致面料容易击穿；见图5。

解决措施及设计规范：

（1）相邻两面棱线倒圆角R，设计R≥3mm，如图6 a）所示；

（2）相邻两面（A面）夹角，设计∠B≥90度，如图6 b）所示；

（3）零件表面（A面）形状尽可能设计简洁、平顺。

3.1.2 包覆面料的选择

通常提升包覆面料的密度可以减少面料被击穿的现象，但是面料密度提升又会增加零件变形的风险。面料装饰层根据客户选定设计，底布通常选用120-160g水刺无纺布，避免产品出现击穿。具体可以根据表1参数进行选择。

3.1.3 生产制造工艺控制

注塑压力的要求：注塑时注塑压力必须小于40Mpa；注塑压力过大会造成进胶点处产生印记，甚至冲破面料，具体见量产件压力控制图（图7）。

注塑温度的要求：原材料温度控制，改性PP温度≤220℃，ABS温度≤200℃，温度太高会造成无纺布层击穿，胶口表面渗胶 ，具体见量产件温度控制图（图8）。

注塑模具温度的要求：模具温度控制，定模温度≤60℃，动模温度≤50℃；温度太高会造成无纺布层击穿，胶口表面渗胶，具体见量产件模具温度图（图9）。

3.2 零件变形问题质量控制

大多数是由于零件的结构设计不合理，导致零件在生产过程中会出现零件变形，常见零件的转角处。

3.2.1 零件结构设计

低压注塑工艺生产的产品，如果产品转角处壁厚过大，一是熔态塑料不能将复合层推到型腔面，二是冷却慢，在复合层的张力作用下，将未凝固料挤压到模具其他地方，导致产品变形。见图10。

解决方案：

产品转角处壁厚设计公式：t=t1+t2/2+1mm

t：产品转角处厚度；

t1：包覆面料的厚度；

t2：产品转角处发泡层的厚度。

由于发泡层在转角处受到模具和复合层的挤压，因此实际厚度只有原来厚度的1/2左右。

3.2.2 包覆面料的选择

通过降低包覆面料的密度，改善零件的变形。

3.3 零件面料褶皱（鼓包）问题质量控制

面料褶皱现象主要与零件结构设计、模具进胶口的设计及包覆面料的选择等因素有很大的关系，常见出现在零件分型面附近、相邻两面交界附近等地方。

3.3.1 零件结构设计

常见零件结构设计问题：

（1）相邻两面形成的角度设计偏小，导致注塑过程中，面料在模具型腔表面较难移动到位，出现面料褶皱现象，如图11所示。

（2）产品翻边的设计高度超出合理高度，也会在分型面附近出现出现面料褶皱现象，如图12所示。

解决方案：

（1）设计零件存在两相邻相交时，两相邻面形成的角度∠B≥120°（见图11）；

（2）设计产品存在翻边时，翻边高度应不能太高，避免在分型面附近出现出现面料褶皱现象，具体按下要求执行（见图12）：

转角处产品的高度设计L1≤60mm；

直角处产品的高度设计L2≤95mm；

3.3.2 包覆面料的选择

面料特性对褶皱也有影响，通常情况下，面料越厚、延伸率越小，褶皱问题越严重，要求翻边高度相应低一些。所以，要结合实际情况来选择确定面料特性。

3.3.3 模具设计

在模具上，若进胶口之间的距离设计过长，会导致面料在模具型腔表面随胶料移动过长，出现褶皱问题，所以，模具进胶口之间的距离设计要合理，具体可参照图13所示的建议。

3.4 零件缺料问题质量控制

零件缺料现象主要与零件结构设计及生产工艺等因素有很大的关系，常见出现在零件厚度突变的附近等地方。

3.4.1 零件结构设计

常见零件结构设计问题：产品壁厚发生由大到小突变，由于壁厚太小，导致注塑时胶料无法到达小壁厚处，造成产品发生缺料。如图14所示，产品壁厚由T突变，减少至t。由于低压注塑复合层会占用模具型腔空间，因此壁厚较小，注塑时胶料无法到达小壁厚处，发生产品缺料。

解决方案：更改设计，加大壁厚（见图14）。

产品最小壁厚设计公式：t-a-b≥1±0.1（mm）

t：产品最小壁厚；

a：包覆面料回弹量；

b：包覆面料压紧时厚度；

1±0.1（mm）：胶料可以流动的模具型腔最小厚度。

3.4.2 生产制造工艺控制

通常提高注塑压力和速度可以减少出现缺料的可能性，但是压力和速度的提高又会增加包覆面料击穿的风险，所以，在实际生产过程中要兼顾两者来考虑选择适当的工艺参数。

4 结论

汽车内饰低压注塑作为一项新兴技术，要把该技术应用好，严格控制好零件的质量，就必须要从零件的结构设计、包覆面料的选用、模具的设计、生产制造工艺等方面进行具体分析、把控及结合实际情况采用适当措施，从而有效控制内饰低压注塑件的零件质量。

参考文献：

[1]邓凤霞，刘勇.汽车注塑件典型外观缺陷分析及消除对策[J]. 湖北汽车工业学院学报，2015，29（01）：47-51.

[2]林建兵.基于CAE平台的汽车注塑件工艺仿真与质量控制[J]. 塑料工业，2015，43（05）：39-42.

[3]栗雪娟，史加荣，杨春晓.基于IMOPSO方法的注塑件熔接痕质量的多目标优化[J].塑性工程学报，2016，23（04）：173-179.

[4]赵果，辛勇.基于多指标综合评价的注塑工艺参数优化[J].工程塑料应用，2008（01）：31-34.

[5]钟明生，陈国强，孙贤初.低温环境下注塑件工艺质量變化的研究及对策[J].工程塑料应用，2013，41（02）：39-42.

[6]周雪峰.注塑件熔接痕的形成及控制[J].常熟理工学院学报，2012

，26（02）：63-65+75.