內外飾成型工藝

汽車工程研究院,淺 談 內 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構 1.2.3注射模具的動作原理,目 錄,1.3設計考慮要素 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，經冷卻固化后，得到成形品的方法。該方法適用于形狀復雜部件的批量生產，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（即粘流態）的塑料注射入閉合好的模腔內，經固化定型后取得制品的工藝過程。 注射成型是一個循環的過程，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。,注塑成型設備及模具,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（3）、導向與定位機構（4）、側向分型與抽芯機構（5）、推出機構（也稱脫模機構）（6）、溫度調節系統（加熱和冷卻系統）（7）、排氣系統（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,導柱,回位銷,動模板,動模安裝板,爆炸模式,標準兩板模結構,注 塑 成 型,注射模結構透視圖,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熔體始終不凝固的模具。因為它比傳統模具成形周期短，而且更節約原料，所以熱流道模具在當今世界各工業發達國家和地區均得到極為廣泛的應用。,產品：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,優點：縮短制件成型周期；節省塑料原料；減少廢品，提高產品質量；消除后續工序，有利于生產自動化 。缺點：模具成本上升；熱流道模具制作工藝設備要求高；操作維修復雜。,注 塑 成 型,熱流道模具的構成：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,頂出產品,兩板模動作原理,注 塑 成 型,成型產品,模具、產品分離,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）,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構的注射成型而開發的一種新的成型技術。,二次注塑模具,注 塑 成 型,雙色注射成型是在非空心結構中將種樹脂層疊在一起。,模具應有油壓缸驅動的滑移機構。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，在同一生產周期內向專門的注塑模內同時/先後注射不同顏色/種類的原料，使產品具有不同的外觀/性能。但因其在設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鍵。,注 塑 成 型,1、確定脫模斜度時應注意的要點： 在不影響塑件使用的前提下，脫模角度應盡量取大 塑件表面粗糙，比如產品表面設計皮紋，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，應取較小的脫模角度斜度的方向。內孔以小端為準，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、結構強度是否足夠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成本.2、保留和原來設計相若的剛性、強度及功用。3、消取因厚薄不均引致的內應力增加及齒冠部份收縮引致整體齒輪變形的情況發生。,大部份厚膠的設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,減少底部的應力 。,注 塑 成 型,圓角對于成型產品的設計會有以下影響: (1) 圓角使得成形品提高強度以及降低應力。 (2) 尖銳轉角的消除,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) 塑膠的流動狀態將被極大的改善,圓形的轉角,使得塑膠能夠均勻,沒有滯留現象以及較少應力的流入模穴內所有的斷面,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，以避免模具內尖銳的轉角,造成應力集中,導致龜裂,特別是對于需要熱處理或受力較高的部分,圓弧轉角更為重要。,注 塑 成 型,建議R最小為0.5mm , 最佳圓角設計為R/T=0.6 , 超過這點后， R即使再增加， 也只能小部分減少應力集中現象。內圓角 R=0.5T 外圓角R=1.5T,注 塑 成 型,4、Boss柱,設計要求：對于螺孔凸臺的情形，應使柱厚度不得大于料厚的一半（外觀件），凸臺孔內徑應由螺釘的咬合力來決定，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、復雜型孔，采用拼合型芯成型，避免用側抽芯。(5) 薄壁孔、中心距精度高的孔（孔系），采用模具沖孔，以簡化塑模結構。,根據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模或公模內，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纖維板復合材料儀表板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。,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，往內部吹入空氣，膨脹冷卻固化成型。,產品應用：風管、塑料油箱、前除霜風道等,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，則容易產生應力。(d)應力集中：中空成形之壓力約在45kgf/cm2間，為射出成形的1，幾乎無應力集中現象。(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,設計要素吹脹比,中 空 成 型 工 藝,設計要素傾斜角,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。矩形容器之邊角區會承受大部份的負荷，所以此區域需設計的較厚。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。,一般之設計概念如下：,設計要素形狀剛（韌）性化,中 空 成 型 工 藝,為增加強度，在標貼區周邊做成槽溝,最普遍的方法是采用壓花設計，剛韌性、美觀、標貼兼得,發 泡 成 型,發泡成型是使塑料產生微孔結構的過程。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。,化學發泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生產。化學發泡劑在加熱時釋放出的氣體有二氧化碳、氮氣、氨氣等。,物理發泡是在塑料中溶入氣體或液體，而后使其膨脹或氣化發泡的方法。,發 泡 成 型,1.發泡成型機理 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，形成氨基甲酸酯鍵，使多元醇的鏈段增長。其次是產生形成泡沫結構的氣體。軟質聚氨酯泡沫主要以水為發泡劑，異氰酸酯在與多元醇反應，形成聚合型結構的同時與水反應，產生中間體氨基甲酸，氨基甲酸分解，產生伯胺和CO2，后者使物料發泡膨脹。氣體滯留在泡沫體的泡沫中，進一步降低泡沫的導熱系數，使之成為優良的保溫隔熱材料。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，是目前應用最廣的工藝。 模塑時將塑料糊倒人開口的中空模內，直至達到規定的容量。模具在裝料前和裝料后應進行加熱，以便使物料在模具內壁變成凝膠。當凝膠達到預定厚度時，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剝出制品。,搪塑工藝的定義,搪 塑 成 型,目前搪塑模可采用的皮紋也越來越廣，如縫紉線(Stitch Line)，主要的環保新材料有熱塑性聚烯烴(TPO)、熱塑性聚氨酯(TPU)粉料。 搪塑儀表板的優點： 在搪塑工藝未出現以前，儀表板的表皮是采用真空成型工藝或真空復合工藝。這些工藝是將帶皮紋的PVC皮，經加熱、拉伸后，吸附在成型模或儀表板骨架上。由于PVC皮經過不均勻拉伸，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，