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                汽車儀表板發泡工藝

                2018-04-19

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                汽車儀表板制造工藝研究

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                儀表板種類及生產工藝

                儀表板的分類


                儀表板按安全性可分為無氣囊儀表板和附氣囊儀表板(針對副駕駛)。目前國內只有少數中高檔次的轎車配備氣囊儀表板,隨著人們對安全性的重視,客戶對附氣囊儀表板需求加大,主機廠也將此作為買點之一。氣囊打開在保護乘客的同時,也可能傷害乘客,尤其是兒童。因此,國際上部分新車型的儀表板氣囊已開始加裝開關。為氣囊的正常開啟,在氣囊上方多設計有氣囊蓋板,在其打開時釋放氣囊。但其與儀表板匹配處存在可視裝接線,影響整車美觀。為此,近年愈來愈多車型的儀表板設計為無縫氣囊儀表板。既能保證氣囊正常開啟,又無可視裝接線。


                儀表板按舒適性可分為硬塑儀表板、吸塑儀表板和半硬泡軟質儀表板。儀表板本體以注塑工藝制成的為硬塑儀表板,因其工藝簡單、投資低等優勢而被廣泛應用,尤其是中低檔車。其中有局部或全部涂裝飾漆或軟觸漆,以改善外觀、增加色調或提高質感。吸塑儀表板是在注塑或壓制骨架外吸附并粘結或在注塑時復合表皮,使其外觀有皮質感。半硬泡軟質儀表板是在表皮和骨架之間填充有聚氨酯泡沫,既提高觸感又增加吸收能量的能力。目前半硬泡軟質儀表板的表皮主要有真空熱成形表皮和搪塑表皮。前者是傳統的仿真皮工藝制成;後者在近年因其花紋均勻、無內應力、設計寬容度高等特點被廣泛應用,并得到客戶高度認可,將成為中高檔車主導。




                目前,常使用的儀表板主要包括:硬質儀表板、半硬質儀表板、搪塑發泡儀表板、陰模成型儀表板和聚氨酯噴涂儀表板等幾種類型。不同的儀表板,其生產工藝也不盡相同。
                一般,硬質儀表板(注塑件)的工藝流程為:注塑成型儀表板本體零件→焊接主要零件(如需要)→組裝相關零件;
                半硬質儀表板(陽模吸塑件)的工藝流程為:注塑/壓制儀表板骨架→吸塑成型表皮與骨架→切割孔和邊→組裝相關零件;
                搪塑發泡儀表板的工藝流程為:注塑成型儀表板骨架→真空成型/搪塑表皮→泡沬層的發泡處理→切割孔和邊→焊接主要零件(如需要)→裝配相關零件;
                陰模成型儀表板(陰模成型及表皮壓紋)的工藝流程為:注塑成型儀表板骨架→真空成型/吸塑表面壓紋→泡沬層的發泡→切割孔和邊→焊接主要零件(如需要)→組裝相關零件;
                聚氨酯噴涂儀表板的工藝流程為:注塑成型儀表板骨架→PU噴涂→發泡層發泡→切割孔和邊→焊接主要零件(如需要)→組裝相關零件。



                儀表板的注塑成型

                對于全塑的硬質儀表板和發泡儀表板而言,其骨架的注塑成型一般需要使用鎖模力為2000~3000T的注塑機,骨架材料可以采用PC/ABS、SMA或PP+GF,下表對這3種材料的成型性、成本和使用性能做了比較。




                PC/ABSSMAPP+GF
                成型性
                成本
                性能

                表1:注塑成型骨架材料的比較儀表板的注塑工藝可分為高壓注塑和低壓注塑兩種方式。



                儀表板的注塑工藝可分為高壓注塑和低壓注塑兩種方式。

                高壓注塑的特點是:材料在經螺桿加熱后被注入到閉模中成型。一般,經高壓注塑成型的部件易出現縮印、變形和熔接痕等質量問題,這通常是由加強筋和/或澆口位置設計不當引起的,此外,材料或產品結構的不合理也會對此有所影響。
                低壓注塑的主要特點是:經螺桿加熱后的材料被注入到微閉合的模具中,模具在二次閉合后加壓,產品經冷卻定型后,開模將其取出。一般,低壓成型工藝主要用于生產表面有裝飾面料(織物或表皮)的產品,如A、B、C柱,門板上飾板以及儀表板上飾板等。該工藝的優點是:成型效率高、產品變形小,面料與骨架之間不需要使用粘接劑。但其缺點是成本高,特別是相對于高壓注塑而言,模具工裝成本較高。此外,相對于二次復合工藝所使用的材料(即包覆成型)而言,工藝面料較昂貴。


                陽模真空吸塑


                陽模真空吸塑是生產儀表板表皮的一種工藝方法,其特點是:對表面帶有花紋的片材進行加熱,當達到拉伸成型溫度時,提升陽模,使加熱表皮與陽模之間形成真空腔。開啟陽模真空抽吸系統,使表皮緊貼在陽模的型腔表面上,冷卻后脫模。經定型后的表皮即可轉入下一道的發泡成型工序中。

                其特點是:對表面帶有花紋的片材進行加熱,當達到拉伸成型溫度時,提升陽模,使加熱表皮與陽模之間形成真空腔。開啟陽模真空抽吸系統,使表皮緊貼在陽模的型腔表面上,冷卻后脫模。經定型后的表皮即可轉入下一道的發泡成型工序中。

                該工藝的優點是:模具投資少且使用壽命長,生產效率高,設備成本只有搪塑設備的1/3~1/4。
                但其缺點是:由于表面花紋是預制的,因此隨著表皮拉伸度的增大,花紋損失也隨之增大,從而導致細皮紋消失、粗皮紋淡化并形成明顯的視覺差,影響美觀。由于陽模真空成型的工藝特征,使得產品陰陽尺寸受到局限,通常要求R角在1.5mm以上,從而對產品的外觀設計帶來一定的束縛。

                搪塑成型

                搪塑表皮的制造過程是:首先將帶有表面花紋的搪塑模具加熱到搪塑表皮的成型溫度,然后將粉箱與搪塑??酆?,使之按設定的程序旋轉。當粉料熔化并粘附于模具表面達到一定厚度后,脫開粉箱。接著,繼續加熱模具外表面,以使模具內表面的搪塑表皮得到塑化燒結。最后,快速冷卻模具外表面(不噴淋),使表皮冷卻成型。 工藝流程如下:

                汽車儀表板制造工藝 - 蝕紋咬花專家 - 模具蝕紋 模具咬花 模具曬紋 


                搪塑表皮一般具有如下優點:由于搪塑表皮的表面花紋是在表皮成型過程中形成的,因此花紋表面的一致性好;在產品設計上,只要照顧到模具的局部加熱性,即可將模具做成較深的凹陷,甚至做成一定的負角,以加大產品造型設計的裕度;材料成本相對較低。

                其缺點是:模具投資大,壽命短(一般模具的質量保證只有20000次表皮壽命);設備投資大;需要不斷地清理模具,導致輔助工時較長。

                按照搪塑表皮的外觀質量要求,其表面必須清潔、完整、無流痕且皮紋要均勻一致,同時表皮顏色與標準色板比對時無明顯差異,表皮重量應控制在標準值的±5%范圍內。

                此外,必須在規定位置上做標識,標識內容應包括:日期、班次和張數,并且標識要清晰可見,有可追溯性。為了確保成型后的表皮不變形受損,一般應將其存放在本體骨架上,表皮疊放不超過4張,放有表皮的骨架則應存放到周轉車上。

                表2和表3對搪塑表皮和陽模吸塑表皮的特點和性能做了比較。



                搪塑表皮陽模吸塑表皮
                材料PVC、TPUPVC/ABS、TPO
                手感
                花紋一致隨拉伸率的變化而變化;拉伸越大,花紋損失越大
                產品造型的適用性較好,局部R角可做到1MM,最好水平做到0.5MM拉伸太大的地方成型困難,局部R角最小只能做到1.5MM左右
                顏色一致性好,顏色更換容易由于皮紋制約,顏色更換不易

                表2:搪塑表皮和陽模吸塑表皮比較


                陽模吸塑表皮
                (PVC/ABS)
                搪塑表皮
                (PVC)
                搪塑表皮
                (TPU)
                密度g/cm31.151.20-1.251.06
                肖氏A強度90-9570-8080-85
                拉伸強度Mpa14-169-146
                伸長率%137250350
                撕裂強度kN/m644042
                表3:搪塑表皮與陽模吸塑表皮的性能比較



                陰模吸塑成型,模內壓紋(Inner Mold Grain,IMG)

                陰模真空成型技術,即模內壓紋(Inner Mold Grain)技術,簡稱IMG。陰模吸塑成型技術是陽模真空吸塑與搪塑技術的有機結合,它是一種熱模成型技術,即將不帶皮紋的熱片材(0.8mm TPO表皮+2.0mm泡沬)放置在發泡層與陰模的型腔之間,通過真空吸附使片材與模具型腔(模具型腔已做出了皮紋)接觸成型。冷卻時片材收縮,并與發泡層吸附貼合成型。與傳統的成型和復合工藝相比,該工藝不會出現皮紋拉伸現象,而且可以在一個零件上實現不同的皮紋形式,皮紋均勻、清晰且手感好,與搪塑效果相當。


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