关于对注塑表皮开发的研究

黄智杰 杨帆

摘  要：为了提高生产效率，节省成本，特将汽车仪表板表皮由原来的搪塑工艺开发成为注塑工艺;新工艺的开发需要大量的前期分析和试验，在此过程中对产品开发、材料选配、浇口位置的模拟分析、模具的选材及精度控制、皮纹的选择、注塑机的选定及工艺参数调整等等，用了大量的时间做了充分的准备工作，后期试模打出的产品结果完全满足中国汽车行业标准及企业标准的各项指标要求。

关键词：新产品;新技术;新工艺;新材料;降成本;高效率;抢占市场;注塑表皮

中图分类号：U463.83+7 文献标志码：A 文章编号：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

目前高檔汽车的仪表板摸起来都是软软的，这可以给使用者带来更豪华、更舒适的体验，然而大家可能并不知道这些软皮是通过什么方式制造出来的。目前制造软皮的工艺有很多种，但批量生产的时候主要还是使用搪塑工艺和阴模吸塑工艺，这两种工艺所用的生产设备和模具基本上都是国外进口的，价格十分昂贵，设备或模具一旦出了问题，修起来更是麻烦，需要国外的工程师过来或者将设备或模具直接运到国外维修。搪塑工艺进入中国的时间已有几十年了，由于搪塑工艺生产节拍慢，模具寿命短，从而严重影响了企业的生产效率;阴模吸塑工艺可有效的避免模具寿命短这一缺陷，但价格却是搪塑模具的2倍。由于国内汽车行业的竞争越发激烈，因此开发新的工艺来代替前两种工艺刻不容缓。注塑工艺可以避免搪塑工艺生产节拍慢、寿命短等缺陷，同时也可以避免阴模吸塑工艺昂贵的模具价格。

2 注塑工艺简介

我国很早就开始运用注塑工艺生产各种塑料制品，塑料制品的壁厚一般都是2mm以上，很少有人去注塑1.0mm的大产品，这在行业内看来是不可能实现的，因为熔融的塑胶在1.0mm厚度的模具通道内是很难流动的，即使流动也只是很短的距离，因此行业内有塑胶流长这一说法。本文主要是介绍我司注塑1.0mm厚度汽车仪表板表皮的成型工艺，这种工艺突破了行业内很多的不可能，也为汽车仪表板表皮带来了一种新的工艺。

3 表皮基本情况描述（两款产品）

汽车内饰件，为司机和乘车人员可见零件，需做皮纹，对外观以及其各种特性（包括：气味、光泽度、耐磨性、耐刮擦、耐老化、阻燃、耐高低温以及抗冲击性等等）要求较高，产品一最大外形尺寸：1503*390*295，产品平均肉厚1.0mm，工艺边厚度为0.8mm，产品无倒扣，模具机构简单。产品二最大外形尺寸：1503*454*250，产品平均肉厚0.8mm，工艺边厚度为0.8mm，产品倒扣较多，严重限制了浇口排布，模具抽芯及顶出机构较多。

4 材料的选择及相关特性

以往使用搪塑工艺的时候，表皮的材料为PVC（聚氯乙烯），其特性在此不做介绍。现在注塑工艺选择的材料是TPV（热塑性三元乙丙动态硫化橡胶），是近期与我们合作的材料商开发的，其优势是：其流动性极好，其熔融指数可达到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，在综合性能、综合成本方面具备一定替代优势，为产品设计创新、提升产品附加值、提高竞争力方面提供新的选择。相比搪塑工艺，它可以快速方便的加工成型，无缝隙多色彩组合。TPV拥有良好弹性、延展性、耐环境相当于EPDM，应用温度广，易染色，优良的加工性，回收6次性能无减，比重轻手感好等特点。

5 浇口数量及位置的确定

通过模流分析来确定浇口的数量和位置，由于此材料流动性较好，流长比可达400mm，注塑压力可控制在60MPA以内，为不影响外观质量，需使用热流道顺序阀，开放式大浇口，其浇口直径为6.0mm，浇口位置和数量如图1、图2所示。

分析结果：产品一熔料填充顺畅、流前温度较高、变形较小，无困气和熔接线，锁模力为780T，最大注射压力为61.42MPA，此压力已达我们经验的上限值，但超出并不多，可接受。产品二由于拐角较厚，熔料填充时出现跑道效应、易产生困气和熔接线，流前温度较高、变形较小，锁模力为976T，最大注射压力为62.79MPA，此压力也已达经验的上限值。

6 模具材料的选择及精度控制

由于产品壁厚较薄，分别为1.0mm和0.8mm，材料流动性较好，因此对模具的精度要求较高，需从模具材料及加工精度两个方面考虑：第一，钢材需使用2738或更好的材料，因为较差材料由于质地较软以及存在沙孔等，加工放置的过程中可能存在一定的收缩，在做皮纹时，其质量也很差，因此模具钢材的选择至关重要。第二，首先由于这种塑胶材料流动性较好，稍有缝隙，熔料便会钻进去，因此加工精度十分重要;其次活动镶件及滑块、斜顶需要做的足够强，否则随着注射压力的增大，熔料也会钻进去;再次所有镶件、机构与型腔、型芯的面差要控制接近零，否则熔料在经过此处的时候便会发生弹跳，进而影响产品外观。

7 产品皮纹的选择

产品皮纹的选择对其外观影响也是不容忽视的，在满足开发要求的前提下，尽量选择均匀过度的皮纹，这样熔料在经过皮纹的时候可以顺畅流动，不会发生弹跳，也能够更好的复制皮纹。另外皮纹生产商的选择也很重要，需要选择大品牌的生产商，这样才能保证皮纹的质量以及后续的服务。

8 注塑機选定及关键工艺参数

根据之前的模流分析结果，对于这两款产品我们选择注塑机吨位为1000T及以上才符合要求，实际试模时我们选择的注塑机型号是海天注塑机1300T，由于产品较薄，模具较大，因此我们在试模的时候需使用油温机辅助加热模具，防止产品出现短射。

试模的过程中关键的工艺参数是模具温度、熔胶温度以及顺序阀的开闭时间等，模具温度为50℃以上，熔胶温度为210℃以上，实际打出的产品如图3、图4所示。

9 产品开发及注意事项

在此过程中我们做的两款产品，其结构有所不同，由不断的试制-改进-再试制，数十次的试验，摸索出了很多相关经验。最重要的是产品开发阶段需要注意的事项，具体如下：第一，由于材料较软、弹性较好，在撤去外力束缚以后，在厚度方向上会有较大的膨胀，具体膨胀系数要看产品的壁厚以及注射压力大小。据我们测试在注射压力65MPA时，壁厚为0.8mm的产品，其膨胀系数为1.25;壁厚为1.0mm，其膨胀系数为1.30;因此想要得到合适的壁厚，需注意膨胀系数。第二，产品越简单越好，最好不要设计倒扣及卡扣，这样模具只需上下模成型，不需相关机构。因为在试模的过程中我们发现有机构的地方，如果配合精度不够高，那么在熔料填充的时候易漏胶以及易在产品表面上产生明显的机构线条。第三，壁厚设计要均匀，否则会产生跑道效应，以至于产品填充末端困气。第四，预留浇口位置，由于产品较薄，因此浇口之间的距离一定要控制在320mm以内，否则产品很难打满以及产品表面产生熔接线及流痕。

10 结束语

通过上述分析可以了解注塑表皮开发的基本情况，此产品注塑工艺的开发不但为公司节省成本，而且可提高公司的竞争力，让公司提早抢占市场先机。因此要不断创新，增强研发人员的创新意识，这样才能促进企业的进步以及国家的发展。

参考文献：

[1]何曼君.高分子物理[M].上海：复旦大学出版社，2007.

[2]潘祖仁.高分子化学[M].北京：化学工业出版社，2007.