內(nèi)外飾成型工藝

汽車工程研究院,淺 談 內(nèi) 外 飾 成 型 工 藝,主講：張永炬日期：2011.3.9,目 錄,一、注塑成型1.1注塑成型定義1.2注塑成型設(shè)備及模具 1.2.1注塑機的工作原理 1.2.2注射模具的分類及其結(jié)構(gòu) 1.2.3注射模具的動作原理,目 錄,1.3設(shè)計考慮要素 1.3.1拔模斜度 1.3.2制品壁厚 1.3.3加強筋 1.3.4 Boss柱 1.3.5孔1.4注塑件常見缺陷,目 錄,二、熱成形工藝 2.1熱成型工藝的定義 2.2直接真空成形 2.3對模熱成形 2.4工藝特點,目 錄,三、中空成形工藝 3.1熱成形工藝定義 3.2工藝過程 3.3工藝特點 3.4設(shè)計考慮要素 3.4.1吹脹比 3.4.2傾斜角 3.4.3形狀剛（韌）性化,目 錄,四、發(fā)泡成型工藝五、模壓成型工藝六、搪塑成型工藝 6.1搪塑工藝的定義 6.2搪塑工藝流程 6.3搪塑產(chǎn)品典型缺陷七、擠出成型工藝,注 塑 成 型,注塑成型（Injection Molding）是指受熱融化的材料由高壓射入模腔，經(jīng)冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復(fù)雜部件的批量生產(chǎn)，是重要的加工方法之一。,注塑成型定義,注 塑 成 型,注塑成型機的工作原理,注塑機的工作原理與打針用的注射器相似，它是借助螺桿（或柱塞）的推力，將已塑化好的熔融狀態(tài)（即粘流態(tài)）的塑料注射入閉合好的模腔內(nèi)，經(jīng)固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個循環(huán)的過程，每一周期主要包括：定量加料熔融塑化施壓注射充模冷卻啟模取件。取出塑件后又再閉模，進行下一個循環(huán)。,注塑成型設(shè)備及模具,注 塑 成 型,注 塑 成 型,兩板模三板模熱流道,兩板模(Two-Plate Molds),三板模(Three-Plate Molds),注射模的分類,采用熱流道的兩板模,注 塑 成 型,注射模的組成,1、粗分注射模由動模和定模兩大部分組成。定模部分安裝在注射機的固定模板上。動模部分安裝在注射機的移動模板上。2、細分注射模由以下八大部分組成：（1）、成型零部件（組成型腔的零件）（2）、澆注系統(tǒng)（3）、導(dǎo)向與定位機構(gòu)（4）、側(cè)向分型與抽芯機構(gòu)（5）、推出機構(gòu)（也稱脫模機構(gòu)）（6）、溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng)（加熱和冷卻系統(tǒng)）（7）、排氣系統(tǒng)（8）、支撐零部件,注 塑 成 型,定模板,定模安裝板,模腳,支撐板,上頂出板,下頂出板,導(dǎo)柱,回位銷,動模板,動模安裝板,爆炸模式,標準兩板模結(jié)構(gòu),注 塑 成 型,注射模結(jié)構(gòu)透視圖,注 塑 成 型,注 塑 成 型,熱流道模具,熱流道模具是利用加熱裝置使流道內(nèi)熔體始終不凝固的模具。因為它比傳統(tǒng)模具成形周期短，而且更節(jié)約原料，所以熱流道模具在當今世界各工業(yè)發(fā)達國家和地區(qū)均得到極為廣泛的應(yīng)用。,產(chǎn)品：儀表板、副儀表板、前門護板、后門護板、前保險桿、后保險桿等大型塑料件。,注 塑 成 型,優(yōu)點：縮短制件成型周期；節(jié)省塑料原料；減少廢品，提高產(chǎn)品質(zhì)量；消除后續(xù)工序，有利于生產(chǎn)自動化 。缺點：模具成本上升；熱流道模具制作工藝設(shè)備要求高；操作維修復(fù)雜。,注 塑 成 型,熱流道模具的構(gòu)成：1、熱流道板（MANIFOLD）2、噴嘴（NOZZLE）3、溫度控制器4、輔助零件,注 塑 成 型,熱流道分流板,注 塑 成 型,兩板模動作原理,充填、保壓、冷卻完畢,注 塑 成 型,兩板模動作原理,開模,注 塑 成 型,頂出產(chǎn)品,兩板模動作原理,注 塑 成 型,成型產(chǎn)品,模具、產(chǎn)品分離,兩板模動作原理,注 塑 成 型,兩板模動作原理,合模（進入下一循環(huán)）,注 塑 成 型,兩板模動作原理,動畫效果,兩板模動畫,三板模動畫,注 塑 成 型,原理是兩個半開空心體的次成型品與模具一起滑動，閉模后，向其接合面注射次樹脂以使其接合，從而獲得空心體。,模具滑移注射成型是為空心體結(jié)構(gòu)的注射成型而開發(fā)的一種新的成型技術(shù)。,二次注塑模具,注 塑 成 型,雙色注射成型是在非空心結(jié)構(gòu)中將種樹脂層疊在一起。,模具應(yīng)有油壓缸驅(qū)動的滑移機構(gòu)。注射筒分為頭式（種材料）。,雙色注塑模具,注 塑 成 型,雙色注塑：在雙色注塑機上，在同一生產(chǎn)周期內(nèi)向?qū)ｉT的注塑模內(nèi)同時/先後注射不同顏色/種類的原料，使產(chǎn)品具有不同的外觀/性能。但因其在設(shè)備和模具的巨大投資而逐漸被二次注塑取代。二次注塑就是注塑零件為嵌件的嵌件注塑，主要應(yīng)用於機械性能和外觀要求較高的零件，材料選擇是該工藝的關(guān)鍵。,注 塑 成 型,1、確定脫模斜度時應(yīng)注意的要點： 在不影響塑件使用的前提下，脫模角度應(yīng)盡量取大 塑件表面粗糙，比如產(chǎn)品表面設(shè)計皮紋，則角度增大，一般皮紋深度每0.03mm增加1度。塑件壁厚較大時，脫模斜度取大些精度要求高的塑件，應(yīng)取較小的脫模角度斜度的方向。內(nèi)孔以小端為準，滿足圖樣尺寸要求，斜度向擴大方向取得；外形則以大端為準，滿足圖樣要求，斜度向偏小方向取得。,設(shè)計考慮要素,注 塑 成 型,2、制品壁厚基本原則均勻壁厚，一般的原則就是能夠利用最少的壁厚，完成最終產(chǎn)品所須具備的功能。,最理想的壁厚分布無疑是切面在任何一個地方都是均一的厚度 。,注 塑 成 型,決定壁厚的主要因素1、結(jié)構(gòu)強度是否足夠2、能否抵脫模力3、能否均勻分散所受的沖擊力4、有埋入件時能否防止破裂熔合線是否會影響強度5、成形孔部位的熔合線是否會影響強度6、盡可能肉厚均勻以防止產(chǎn)生縮水7、棱角及肉厚較薄部分是否會阻礙材料流動從而引起充填不足,注 塑 成 型,1、可減省物料以致減省生產(chǎn)成本.2、保留和原來設(shè)計相若的剛性、強度及功用。3、消取因厚薄不均引致的內(nèi)應(yīng)力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發(fā)生。,大部份厚膠的設(shè)計可通過使用加強筋及改變橫切面形狀來取代。,注 塑 成 型,加強筋的作用：(1)在不加大制品壁厚的條件下，增強制品的強度和剛性，以節(jié)約塑料用量，減輕重量，降低成本。(2) 可克服制品壁厚差帶來的應(yīng)力不均所造成的制品歪扭變形。(3) 便于塑料熔體的流動，在塑件本體某些壁部過薄處為熔體的充滿提供通道。,3、加強筋,注 塑 成 型,熱塑性塑料加強筋的典型尺寸：,注 塑 成 型,布置原則： 加強筋設(shè)在受力大、易變形的部位，分布盡量均勻。 避免局部壁厚過大,防止材料堆積，造成產(chǎn)品縮水。 盡量沿著塑料流向布置，以降低充模阻力,減少底部的應(yīng)力 。,注 塑 成 型,圓角對于成型產(chǎn)品的設(shè)計會有以下影響: (1) 圓角使得成形品提高強度以及降低應(yīng)力。 (2) 尖銳轉(zhuǎn)角的消除,自動地降低了龜裂的可能性,就是提高對突然的震動或沖擊的抵抗力。 (3) 塑膠的流動狀態(tài)將被極大的改善,圓形的轉(zhuǎn)角,使得塑膠能夠均勻,沒有滯留現(xiàn)象以及較少應(yīng)力的流入模穴內(nèi)所有的斷面,並且改善成形品斷面的密度的均勻性。 (4) 模具強度獲得改善，以避免模具內(nèi)尖銳的轉(zhuǎn)角,造成應(yīng)力集中,導(dǎo)致龜裂,特別是對于需要熱處理或受力較高的部分,圓弧轉(zhuǎn)角更為重要。,注 塑 成 型,建議R最小為0.5mm , 最佳圓角設(shè)計為R/T=0.6 , 超過這點后， R即使再增加， 也只能小部分減少應(yīng)力集中現(xiàn)象。內(nèi)圓角 R=0.5T 外圓角R=1.5T,注 塑 成 型,4、Boss柱,設(shè)計要求：對于螺孔凸臺的情形，應(yīng)使柱厚度不得大于料厚的一半（外觀件），凸臺孔內(nèi)徑應(yīng)由螺釘?shù)囊Ш狭頉Q定，一半為螺紋的公稱直徑的0.8左右。,注 塑 成 型,(1)一般孔、淺孔，模塑成型。(2) 深孔，先模塑出孔的一部分深度，其余孔深用機械加工（如鉆孔）獲得。(3) 小徑深孔（如孔徑d1.5mm），機械加工。(4) 小角度傾斜孔、復(fù)雜型孔，采用拼合型芯成型，避免用側(cè)抽芯。(5) 薄壁孔、中心距精度高的孔（孔系），采用模具沖孔，以簡化塑模結(jié)構(gòu)。,根據(jù)孔徑與孔深度的不同，孔可用下述方法成型：,5、孔,注 塑 成 型,注塑件常見缺陷,凹縮,飛邊,燒焦,分層起皮,銀紋,熔接痕,熱 成 型 工 藝,熱成形(vacuum forming)定義:,熱成形就是將熱塑性板片加熱至其軟化點，藉抽真空、空氣壓力、重力及機械力使之成形于母?；蚬?nèi)，再冷卻、脫模、修剪而成。此加工方式亦稱真空成形或壓差成型，因為最常用的方式是抽真空而使塑板與模面貼合來成形 。,頂棚基材PU外覆低檔針織面料針刺無紡氈地毯各種針刺地毯加硬質(zhì)纖維板復(fù)合材料儀表板ABS/PVC蒙皮真空吸塑立柱裝飾板采用ABS板材熱壓成型門板纖維板復(fù)合蒙皮材料熱壓,熱 成 型 工 藝,常見的熱成型有以下幾種：1、真空成型2、氣壓熱成型3、對模熱成型4、柱塞助壓成型 在汽車內(nèi)外飾上較為常見的熱成型是真空成型及對模熱成型。,熱 成 型 工 藝,直接真空成形又稱凹模成形：常用母模如圖,加熱方法氣體傳熱加熱（蒸汽和熱空氣加熱）液體傳導(dǎo)加熱（油、水、過熱水加熱）輻射加熱 （紅外線和微波輻射加熱）,使用材料：ABS、PS 、PVC、PU,熱 成 型 工 藝,對模熱成型：將熱塑性板片加熱軟化后，再以上下兩模對合加壓而成形。此法可得較精確的成品尺寸及光滑表面。模具通常須用金屬，成本較高。,熱 成 型 工 藝,頂棚,頂棚成型流水線,頂棚成型模具,熱 成 型 工 藝,成形最大的好處是加工工具低廉，因為只須半個模具且模具可用熱石膏、木材、聚脂類、環(huán)氧樹脂及其它非金屬材料制造。熱成形較適宜中小量的生產(chǎn)。,工藝特點：,熱成形最適宜制造薄壁且淺深度的塑品，尺寸精確度較注塑成型法差。,片材加熱溫度占成型周期的50%-80%。片材成型溫度在120-240間,中 空 成 型 工 藝,用於成形瓶、管等容器產(chǎn)品，先將PE、PVC等熱可塑性樹脂擠出成形為管狀，以模子夾持，往內(nèi)部吹入空氣，膨脹冷卻固化成型。,產(chǎn)品應(yīng)用：風(fēng)管、塑料油箱、前除霜風(fēng)道等,中空成型定義:,中 空 成 型 工 藝,工藝過程：,(a) 將塑料熔融，經(jīng)螺桿擠壓成中空之型胚。(b) 型胚垂落于分成兩半之模具中，再將模具閉合。(c) 將壓縮空氣注入于型胚中，充脹型胚而與模具貼合。 (d) 吹脹之產(chǎn)品冷卻后脫模。(e) 修整毛邊，即得成品。,中 空 成 型 工 藝,(a)強度上：同重量或同體積比較，中空成形品比射出成形品為強。(b)加工溫度：中空成形之成形加工溫度較低，對收縮、翹曲、凹痕及熱裂解之傾向較小。(c)使用原料：射出成形須使用流動性較佳的原料，若是加了玻纖，則容易產(chǎn)生應(yīng)力。(d)應(yīng)力集中：中空成形之壓力約在45kgf/cm2間，為射出成形的1，幾乎無應(yīng)力集中現(xiàn)象。(e)模具成本：因射出成形為高壓成形，所須模具較強且精密，成本高。而中空成形為低壓成形，模具可為鋁、鋅、或鋁合金。,工藝特點：,中 空 成 型 工 藝,型胚被吹脹的程度是決定成品肉厚的主要因素,一般值在1.5到3之間，在特殊情況下可到7,吹脹比模具直徑：型胚直徑,設(shè)計要素吹脹比,中 空 成 型 工 藝,設(shè)計要素傾斜角,最小傾斜角1；建議使用單邊2。當吹脹比增加時傾斜角亦需增加；,中 空 成 型 工 藝,圓凸狀之容器較純圓柱狀之容器有較佳之抗扭曲力。矩形容器之邊角區(qū)會承受大部份的負荷，所以此區(qū)域需設(shè)計的較厚。在垂直的方向上，增加凸起或肋骨，可增加其抗堆積強度，減少彎曲破裂。,一般之設(shè)計概念如下：,設(shè)計要素形狀剛（韌）性化,中 空 成 型 工 藝,為增加強度，在標貼區(qū)周邊做成槽溝,最普遍的方法是采用壓花設(shè)計，剛韌性、美觀、標貼兼得,發(fā) 泡 成 型,發(fā)泡成型是使塑料產(chǎn)生微孔結(jié)構(gòu)的過程。幾乎所有的熱固性和熱塑性塑料都能制成泡沫塑料，常用的樹脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚醛等。,化學(xué)發(fā)泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生產(chǎn)?；瘜W(xué)發(fā)泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。,物理發(fā)泡是在塑料中溶入氣體或液體，而后使其膨脹或氣化發(fā)泡的方法。,發(fā) 泡 成 型,1.發(fā)泡成型機理 在聚氨酯泡沫的制備中，首先是異氰酸酯基團（-NCO）和多元醇羥基（-OH）的反應(yīng)，形成氨基甲酸酯鍵，使多元醇的鏈段增長。其次是產(chǎn)生形成泡沫結(jié)構(gòu)的氣體。軟質(zhì)聚氨酯泡沫主要以水為發(fā)泡劑，異氰酸酯在與多元醇反應(yīng)，形成聚合型結(jié)構(gòu)的同時與水反應(yīng)，產(chǎn)生中間體氨基甲酸，氨基甲酸分解，產(chǎn)生伯胺和CO2，后者使物料發(fā)泡膨脹。氣體滯留在泡沫體的泡沫中，進一步降低泡沫的導(dǎo)熱系數(shù)，使之成為優(yōu)良的保溫隔熱材料。2.原材料多元醇、異氰酸酯,模 壓 成 型,壓縮模塑：壓縮模塑又稱模壓，是模塑料在閉合模腔內(nèi)借助加壓(一般尚須加熱)的成型方法。通常，壓縮模塑適用于熱固性塑料，如酚醛塑料、氨基塑料等。,低壓成型：成型壓力等于或低于1.4兆帕的,產(chǎn)品：煙灰盒盒體,模壓成型示意圖,搪 塑 成 型,搪塑工藝是當前一項成熟并使用廣泛的成型工藝，其加工成型工藝簡單，是目前應(yīng)用最廣的工藝。 模塑時將塑料糊倒人開口的中空模內(nèi)，直至達到規(guī)定的容量。模具在裝料前和裝料后應(yīng)進行加熱，以便使物料在模具內(nèi)壁變成凝膠。當凝膠達到預(yù)定厚度時，倒出過量的液體物料，并再行加熱使之熔融，冷卻后即可自模具內(nèi)剝出制品。,搪塑工藝的定義,搪 塑 成 型,目前搪塑?？刹捎玫钠ぜy也越來越廣，如縫紉線(Stitch Line)，主要的環(huán)保新材料有熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚氨酯(TPU)粉料。 搪塑儀表板的優(yōu)點： 在搪塑工藝未出現(xiàn)以前，儀表板的表皮是采用真空成型工藝或真空復(fù)合工藝。這些工藝是將帶皮紋的PVC皮，經(jīng)加熱、拉伸后，吸附在成型?；騼x表板骨架上。由于PVC皮經(jīng)過不均勻拉伸，使得皮紋變形不一，影響美觀。 而搪塑表皮的皮紋是刻在搪塑模具上，所產(chǎn)生的皮套皮紋均勻、清晰、美觀。并且與真空成型表皮相比，搪塑表皮具有不開裂、不變形及耐熱性優(yōu)異等特點。,搪 塑 成 型,1、將配制好的糊塑料注入已加熱到130的陰模中。2、糊塑料灌滿后停留15-30秒鐘，將余料倒回容器，