机械仪表板设计和制造工艺研究

来源:用户上传      作者: 张泰恒

　　一、仪表板的分类
　　
　　仪表板按安全性可分为无气囊仪表板和附气囊仪表板。按舒适性可分为硬塑仪表板、吸塑仪表板和半硬泡软质仪表板。仪表板本体以注塑工艺制成的为硬塑仪表板，因其工艺简单、投资低等优势而被广泛应用。其中有局部或全部涂装饰漆或软触漆，以改善外观、增加色调或提高质感。吸塑仪表板是在注塑或压制骨架外吸附并粘结或在注塑时复合表皮，使其外观有皮质感。半硬泡软质仪表板是在表皮和骨架之间填充有聚氨酯泡沫，既提高触感又增加吸收能量的能力。
　　
　　二、仪表板生产的主要工艺
　　
　　针对不同仪表板，涉及的工艺及流程也有较大差异，可粗略归纳为以下几种：
　　硬塑仪表板：注塑（仪表板本体等零件）→焊接（主要零件）→装配（相关零件）；
　　半硬泡仪表板：注塑/压制（仪表板骨架）→吸塑（表皮与骨架）→切割（孔及边）→装配（相关零件）；
　　半硬泡仪表板：注塑（仪表板骨架等零件）
　　真空成形/搪塑（表皮）→发泡（泡沫层）→切割（边、孔等）→焊接（主要零件，如需要）→装配（相关零件）
　　
　　（一）注塑工艺
　　将干燥后塑料粒子在注塑机中通过螺杆剪切和料桶加热熔融后注入模具中冷却成形，是仪表板制造应用最广泛的加工工艺，用来制造硬塑仪表板本体、吸塑和软质仪表板的骨架及其它大部分相关零件。硬塑仪表板材料多使用PP，仪表板骨架的材料主要有PC/ABS、PP、SMA、PPO（PPE）等改型材料。1、顺序阀注塑：在九十年代由附有热流道模具的注塑演化而来，是通过与设备连锁的阀门，控制模具热流道的不同浇口的开闭，从而控制料流的注塑工艺。该工艺适于薄壁长流程的产品，降低对设备锁模力的要求，优化表面质量，缩短成形周期。2、复合注塑是在注塑模的动模一侧放置与模具形状吻合或无形状的片材后注塑成形，使产品具有两层的结构同时有模具赋予的形状。其优点是减少了加工工序，产品表观质量好，零件间粘结力强。因其有形状片材在与模具配合时需精密控制，而无形状的平面片材需达到零件拉伸要求。3、嵌件注塑在家电业较普及，在仪表板生产中各电器开关的制造均采用该工艺。它是将需嵌於注塑件的金属零件在注塑前置於模具内，注塑後熔融的塑料将其部分包覆成为零件。4、双色注塑。在双色注塑机上，在同一生产周期内向专门的注塑模内同时/先后注射不同颜色/种类的原料，使产品具有不同的外观/性能。二次注塑就是注塑零件为嵌件的嵌件注塑，主要应用于机械性能和外观要求较高的零件，材料选择是该工艺的关键。
　　
　　（二）真空热成形工艺
　　该工艺将表皮片材加热到玻璃点软化温度，在密闭的型腔内加注气体使其得到一定拉伸，进而以真空吸附于有温控模具冷却并得到产品。主要用于仪表板表皮和外观要求高的零件生产，材料主要为PVC/ABS。因环保的要求，八十年代开始新材料的研发，近年TPO和TPU在欧、美、亚都有一定的应用。
　　
　　（三）搪塑工艺
　　将粉末原料均匀撒布于加热的模具表面，使其熔融并保持一定时间，使物理、化学双重反应充分进行后冷却定性，得到模具形状的产品。不同的加热方式对产品质量、模具寿命等起决定作用，主要有风加热、油加热和砂加热等方式。该工艺主要用于高档车仪表板等手感、视觉效果要求高的产品。目前材料主要是PVC，也是基于环保要求，TPO、TPU等材料的开发基本完成，等待产品的验证阶段。
　　
　　（四）发泡工艺
　　将聚醚和异氰酸酯充分混合后注入模具的表皮与骨架中间、交联固化，在其间形成要求形状泡沫的加工工艺，泡沫连接了表皮与骨架，又改善零件的手感。该工艺是软质仪表板生产的必须工艺，分开模浇注和闭模浇注。1、开模浇注是在模具开启状态下将发泡料浇于表皮内侧，然后放置骨架、关闭模具，使其交联固化，该工艺宽容性高，设计自由度大。2、闭模浇注是在模具中放好的表皮与骨架之间注入发泡料，使其交联固化的发泡工艺。
　　
　　（五）油漆工艺
　　油漆工艺是在零件表面喷涂油漆，使油漆在与基材反应的同时自身交联固化形成漆膜。油漆有单组份油漆和双组份油漆；基材有金属和塑料件之分，仪表板制造多指塑料件，塑料件又分极性和非极性材料。极性材料多可直接喷涂，如ABS、PVC/ABS等；非极性材料需预处理或喷底漆，火焰处理和等离子处理等预处理技术也日臻成熟。对仪表板零件进行油漆主要是改善外观，根据主要不同由有装饰漆和软触漆之分。软触漆不仅改善外观，而且大大改善手感，成为近年中高档车追求的工艺。
　　
　　（六）切割工艺
　　（1）冷冲是利用上下金属模的剪切作用分割零件的传统切割工艺，发展趋势是将多工位通过模具和油路的设计向单工位集成。（2）热刀切割是利用加热的刀具切割塑料零件的工艺，主要用于脆性材料或控制深度的切割。（3）水刀切割利用高压水在细小的喷头释放，形成高压高速的水柱冲击产品使其断裂，并机器人带动高压水喷头移动形成切割的工艺。其优势是无需模具投入、多种产品共用、高柔性。（4）激光切割是利用激光束携带的能量灼烧产品，机器人带动产品移动，形成切割的新兴的塑料切割工艺。主要应用于严格控制切割剩余厚度的产品，目前主要是硬塑无缝气囊仪表板制造。（5）铣切割是将金属加工工艺在解决高速灼烧和缠绕后应用於塑料的典型工艺。
　　
　　（七）焊接工艺
　　焊接工艺将两个相同或不同热塑性材料的零件，通过一定方式将其连接处熔融后重新交联形成一体的成形工艺。根据能量来源不同可分为超声波焊接、振动摩擦焊接、热风焊、热板焊等。
　　
　　（八）装配工艺
　　装配工艺是通过卡角、螺丝、粘结、焊接等方法将各种零件组合在一起形成产品。仪表板的生产中针对不同的零件和要求，还有很多工艺门类，如水转印、吹塑、植绒、电镀等，在仪表板的制造中起着不可或缺的作用。随着现有工艺经验的积累，各工艺门类日臻完善；科学技术的发展给新工艺的产生创造无限机会。两者的结合给仪表板工艺发展描绘美好蓝图，同时也给整车填色，满足消费者多元化和高性价比的要求。
　　（作者单位：大连蓝天保温管业有限公司鸡西分公司）

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