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汽车外里饰常用质料及成型工艺

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汽车外里饰常用质料及成型工艺

  

汽车外里饰常用质料及成型工艺

  汽车内外饰常用材料及成型工艺 培训时间 培训单位 TJ INNOVA 2011-03-07 培训人 1 TJ INNOVA 目录 ? 一、塑料的组成 ? 二、塑料的分类 ? 三、常用的塑料 ? 四、常见的成型工艺 ? 五、内饰典型代表—仪表板及其成型工艺 TJ INNOVA 2 TJ INNOVA 一、塑料的基本组成 塑料 —— 以树脂为主要成分,以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂 为辅助成分,加工过程中在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子聚合 物(高分子有机材料),是以石油、天燃气、煤为基础原料的各种单体通过聚合、 树脂粘合、树脂添加、附加缩合等复杂化学反应而生成的高分子材料。 塑料 —— 树脂+添加剂 按树脂的分子结构和热性能分: 热塑性塑料—— 指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料,其分 子结构是线型或支链线型结构。(变化过程可逆) 热固性塑料—— 在受热或其它条件下能固化成不熔不溶性物质的塑料 ,其分 子结构最终为体型结构。(变化过程不可逆) 塑料的名称往往就是其主要成分树脂的名称。 TJ INNOVA 3 TJ INNOVA 热塑性塑料的可逆过程和热固性塑料的不可逆过程 塑料破碎机 TJ INNOVA 4 TJ INNOVA 1.1、树脂 树脂 ——指受热时通常有熔融范围,受外力作用具有流动性,常温下呈 固态或液态的高分子聚合物,它是塑料最基本的,也是最重要的成分,其 在塑料中的含量一般在40%~100%。 塑料的主要成分 决定塑料的类型和基本性能 树脂的作用: 1、胶粘其它成分材料 2、赋予塑料可塑性和流动性 TJ INNOVA 5 TJ INNOVA 1.2.添加剂 ⑴ 填充剂(填料) 重要的但非必不可少的成分;作用:(20~50%) 减少树脂用量,降低塑料成本; 改善塑料某些性能,扩大塑料的应用范围。 按形状: 粉状:木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等 纤维状 :棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等 层状(片状):纸张、棉布、麻布、玻璃布等 按化学性能可分为:有机、无机 例如:酚醛压缩粉若无填充剂,则既不能进行成型加工又无实用价值;PE、 PVC+CaCO3 =廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料;玻璃纤维提高塑料 的力学性能;石棉提高耐热性; TJ INNOVA 6 TJ INNOVA 1.2.添加剂 (2)增塑剂 能够增加塑料的塑性、流动性、柔韧性,改善成型性能,降低刚性和脆性; 它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。 作用: 提高塑性、流动性和柔软性; 降低刚性和脆性; 改善塑料的工艺性能和使用性能。 例如:硝化纤维素若无增塑剂,则既不能进行成型加工又无实用价值;硝酸 纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。 TJ INNOVA 7 TJ INNOVA 1.2.添加剂 ⑶ 稳定剂 (0.3~0.5%) 凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。 可分为以下三种: 热稳定剂: 它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降 解。如PVC 光稳定剂 :它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解(塑料变色、力学性 能下降等等)。如PE、PP、PS、PC 抗氧化剂 : 延缓或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS TJ INNOVA 8 TJ INNOVA 1.2.添加剂 ⑷ 润滑剂 (1%) 为防止塑料在成型过程中粘模,减少塑料对模具的摩擦,改善塑料的流动性, 提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。 如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS TJ INNOVA 9 TJ INNOVA 1.2.添加剂 ⑸ 着色剂 特点: 无机颜料:着色能力、透明性、鲜艳性较差,但耐光型、耐热性、化学稳定 性较好,不易褪色。 染料:色彩鲜艳、颜色齐全,着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。 有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。 在塑料工业中着色剂多采用颜料 还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等 并非每种塑料都要加入全部的添加剂,根据塑料品种和需求有选择性的加入 (0.01~0.02%) 某些添加剂 TJ INNOVA 10 TJ INNOVA 二、塑料的分类 2.1、按塑料的用途分: 通用塑料:一般指产量大、用途广、成型性好、价廉的塑料。其高分子聚合物少, 流动性成型条件容易,适合制成不同形状的制品,例如:ABS/SAN/PP/PS/PE/PVC--等 工程塑料:一般指能承受一定的外力作用,并有良好的机械性能和尺寸稳定性, 在高、低温下仍能保持其优良性能,可以作为工程结构件的塑料。其高分子聚合 物分子量较高,流动性差,成型条件高。例如:PA/POM/PC/PET/PPO/PBT---等 混合塑料: 是以上两种原料的混合,可提高一般塑料的工程机械性能,或改善工 程塑料原料的成形条件。例如:ABS+PC/PC+PBT---等。 TJ INNOVA 11 TJ INNOVA 二、塑料的分类 2.2、塑料的特性: 1.质轻、比强度高。 2.优异的电绝缘性能。 3.优良的化学稳定性能。 4.减摩、耐磨、减震、消音性能优良。 5.透光及防护性能。 6.成型和着色性能好。 塑料的缺点: 1、耐热性较差,一般塑料的工作温度仅100°C左右,否则会降解、老化。 2、导热性较差,所以在要求导热性好的场合,不能用塑料件。 3、易老化,所以对于使用寿命较长的场合,一般还是用金属件。 这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是,随着新品种塑料的问世以 及改性技术的发展,塑料的这些不足都将会得到改进。 TJ INNOVA 12 TJ INNOVA 三、常用的塑料 3.1、热塑性塑料: 1.聚乙烯(PE) 1)基本特性:产量最大;无毒、无味,呈白色或乳白色;结晶型塑料;吸水性极 小,介电性能好。因此,聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料 。 2)主要用途:塑料管、塑料板、塑料绳、齿轮、轴承等;包装用的塑料薄膜、软 管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电线)成型特点:成形收缩率范围及收缩值大,方向性明显,容易变形、翘曲。流动 性好且对压力变化敏感,宜用高压注射;模具应设有冷却系统;质软易脱模,塑 件有浅的侧向凸凹时可强行脱模。 TJ INNOVA 13 TJ INNOVA 三、常用的塑料 2.聚丙烯(PP) 1)基本特性:无色、无味、无毒。不吸水,光泽好,易着色。卓越的介电性能、 耐水性、化学稳定性、高频绝缘性能;定向拉伸后抗弯曲疲劳强度特别高;耐热 性好,能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌; 易老化。(比重.9-0.91克/立方厘 米) 2)主要用途:各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件;各 种输送管道、化工容器;盖和本体合一的箱壳,各种绝缘零件,并用于医药工业 中。 3)成型特点:成型收缩范围及收缩率大(1.0-2.5%),易发生缩孔、凹痕、变形, 方向性强;流动性极好,易于成型;模具必须设计冷却系统,控制成型温度80℃ 左右,太低则光泽差或熔接痕等缺陷;塑件有浅侧向凸凹时可强行脱模。 TJ INNOVA 14 TJ INNOVA 三、常用的塑料 3.聚氯乙烯(PVC) 1)基本特性:产量第二,其树脂为白色或浅黄色粉末。 分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。有较好的电气绝缘性能,可以用做低频绝缘材料, 其化学稳定性也较好;热稳定性较差,使用温度一般在-15℃~55℃之间 。 2)主要用途:防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等;瓦楞板、门窗结构、 墙壁装饰物等;插座、插头、开关和电缆。凉鞋、雨衣、玩具和人造革等 。 3)成型特点:流动性差,过热时极易分解,加稳定剂和润滑剂,控制成型温度及 熔体的滞留时间。成型温度范围小,必须严格控制料温,模具应有冷却装置;模 具浇注系统应粗短,浇口截面宜大。 TJ INNOVA 15 TJ INNOVA 三、常用的塑料 4.聚苯乙烯(PS) 1)基本特性:第三大塑料品种,无色、透明、有光泽、无毒无味,是目前最理想 的高频绝缘材料,化学稳定性良好,透明性很好,透光率很高,它的着色能力强, 但耐热性低,质地硬而脆,塑件由于内应力而易开裂。 2)主要用途:工业上用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等;电气方 面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等;日用品用于包装材料、容器、玩具 等。 3)成型特点:性脆易裂,易出现裂纹,塑件脱模斜度不宜过小,推出要受力均匀; 热胀系数大,塑件中不宜有嵌件,否则会因两者热胀系数相差太大而导致开裂; 流动性好,常采用点浇口形式。 TJ INNOVA 16 TJ INNOVA 三、常用的塑料 5.丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 1)基本特性:无毒、无味,微黄色或白色不透明,塑件光泽较好,尺寸稳定性较 好,具有一定的化学稳定性和良好的介电性能,可配成任何颜色。缺点是耐热性 不高,不透明,耐气候性差,在紫外线)主要用途:用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机电器外壳、仪表盘、汽 车挡泥板、扶手、纺织器材、电器零件、文体用品、玩具、食品包装容器、家具 等。 3)成型特点:易吸水,使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷,成型加工前应进 行干燥处理;比热容低,塑化效率高,凝固也快,故成型周期短;粘度对剪切速 率敏感,模具大都采用点浇口。 TJ INNOVA 17 TJ INNOVA 三、常用的塑料 6.聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA) 1)基本特性:具有高度的透明性和优异的透光性,它轻而坚韧,容易着色,有较 好的电气绝缘性能;化学性能稳定,能耐一般的化学腐蚀;在一般条件下尺寸较 稳定。其最大缺点是表面硬度低,容易被硬物擦伤拉毛 。 2)主要用途:主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方 面的零件,如飞机和汽车的窗玻璃、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩 等。 3)成型特点:为了防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷,原料要干燥; 为防止塑件表面出现流动痕迹、熔接痕和气泡等不良现象,一般采用尽可能低的 注射速度;模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小。 TJ INNOVA 18 TJ INNOVA 三、常用的塑料 7.聚砜(PSF) 1)基本特性:无定形塑料,具有突出的耐热、耐氧化性能,很高的力学性能、抗 蠕变性能,很好的刚性,尺寸稳定性较好,还能进行一般机械加工和电镀,但其 耐气候性较差。 2)主要用途:用于制造断路元件、开关、绝缘电刷、电视机元件、整流器插座、 线圈骨架、电动机罩、飞机导管、电池箱、汽车零件、齿轮和凸轮等。 3)成型特点:易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂,加工前原料应充分干燥; 熔融塑料流动性差,对温度变化敏感,冷却速度快,所以模具浇口的阻力要小, 模具需加热;热稳定性比聚碳酸酯差,可能发生熔融破裂 。 TJ INNOVA 19 TJ INNOVA 三、常用的塑料 8.聚酰胺(PA) 1)基本特性:通称尼龙(Nylon)。有优良的力学性能,抗拉、抗压、耐磨。结 晶性很高,表面硬度大,摩擦系数小,故具有十分突出的耐磨性和自润滑性。缺 点是吸水性强、收缩率大,常常因吸水而引起尺寸变化。 2)主要用途:用于制作轴承、齿轮、滑轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、绳 索、传动带、电池箱、线圈骨架等零件,还可将粉状聚酰胺热喷到金属零件表面 上,以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用 。 3)成型特点:易吸湿,成型加工前必须进行干燥处理。熔融粘度低,流动性好, 容易产生飞边,故模具必须选用最小间隙;热稳定性较差;成型收缩范围及收缩 率大,方向性明显,易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷。 TJ INNOVA 20 TJ INNOVA 三、常用的塑料 9.聚甲醛(POM) 1)基本特性:有较高的抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度;聚甲醛尺寸稳定、 吸水率小,具有优良的减摩、耐磨性能;能耐扭变,有突出的回弹能力。缺点是 成型收缩率大,在成型温度下的热稳定性较差 。 2)主要用途:特别适合于制作轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨传动零件, 还可用于制造汽车仪表盘、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、鼓 风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。 3)成型特点:收缩率大;熔融温度范围小,热稳定性差。聚甲醛的熔融或凝固十 分迅速,熔融速度快有利于成型,缩短成型周期,但塑件容易产生熔接痕等表面 缺陷。浅的侧向凸凹可采用强制脱出。 热塑性塑料原料大部分可循环使用,但由于翻用塑料(水口料)比一般原料 要脆,所以只可混合新料(原料)一起使用,比例最大不可超过25%,一般 主机厂要求不能掺加水口料。 TJ INNOVA 21 TJ INNOVA 三、常用的塑料 3.2、热固性塑料: 1.环氧树脂(EP) 1)基本特性:最突出的特点是粘结能力很强,是人们熟悉的“万能胶”的主要成 分。耐化学药品、耐热,电气绝缘性能良好,收缩率小。其缺点是耐气候性差, 耐冲击性低,质地脆 。 2)主要用途:可用做金属和非金属材料的粘合剂,用于封装各种电子元件,配以 石英粉等能浇铸各种模具,还可以作为各种产品的防腐涂料 。 )成型特点:流动性好,硬化速度快;环氧树脂热刚性差,硬化收缩小,难于脱 模,浇注前应加脱模剂;固化时不析出任何副产物,成型时不需排气 。 TJ INNOVA 22 TJ INNOVA 三、常用的塑料 3.3、常用塑料名称代号 TJ INNOVA 23 TJ INNOVA 三、常用的塑料 3.4、常用塑料分类结构图: TJ INNOVA 24 TJ INNOVA 特征 材料名称 丙烯腈 - 丁 二烯 - 苯乙 烯 ( ABS ) 优点 1. 力学性能和热性能均好,硬度高,表面 易镀金属 2. 耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高 3. 耐酸碱等化学性腐蚀 4. 价格较低 5. 加工成型、修饰容易 缺点 1.耐候性差 2.耐热性不够理想 一般结构零 件 机器盖、罩,仪表壳、 手电钻壳、风扇叶轮, 收音机、电话和电视机 等壳体,部分电器零件 、汽车零件、机械及常 规武器的零部件 化工容器、管道、片材 ,泵叶轮、法兰、接头 ,绳索、打包带,纺织 器材,电器零件,汽车 配件 各种齿轮、凸轮、蜗轮 、轴套、轴瓦等耐磨零 件 应用分类 应用情况 聚丙烯 (PP) 1.刚硬有韧性.抗弯强度高,抗疲劳、抗应力 开裂 2.质轻 3.在高温下仍保持其力学性能 1.强度高于一切聚酰胺品种 2.比尼龙6和尼龙610的屈服强度大,刚硬 3. 在较宽的温度范转内仍有较高的强度、 韧性、刚性和低摩擦系数 4.耐油和许多化学试剂和溶剂 5.耐磨性好 1.抗拉强度较一般尼龙高,耐疲劳,耐蠕变 2.尺寸稳定性好 3.吸水性比尼龙小 4.介电性好 5.可在120℃正常使 用 6.摩擦系数小 7.弹性极好,类似弹簧 作用 1.在0℃以下易变脆 2.耐候性差 一般结构零 件 尼龙66 (PA66) 1.,吸湿性高 2. 在干燥的环境下冲 击强度降低 3. 成型加工工艺不易 控制 1.没有自熄性 2.成型收缩率大 耐磨传动受 力零件及减 自润滑零件 聚甲醛 (POM) 耐磨传动受 力零件及减 摩自润滑零 件 各种齿轮、轴承、轴套 、保持架,汽车、农机 、水暖零件等 TJ INNOVA 25 TJ INNOVA 特征 材料名称 优点 缺点 应用分类 应用情况 聚碳酸酯 (PC) 1.抗冲击强度高,抗蠕变性能好 2. 耐热性好 , 脆化温度低 (-130℃) 能抵制日 光、雨淋和气温变化的影响 3.化学性能好,透明度高 4.介电性能好 5.尺寸稳定性好 1.综合性能优良,耐水蒸气及尺寸稳定性优 异并有优良的电绝缘性能 2.硬度比尼龙、聚碳酸酯、聚甲醛高,蠕变 性小 3.对酸碱几乎不起作用 1.耐溶剂性差 2.有应力开裂现象 3. 长期浸在沸水中易 水解 4.疲劳强度差 一般结构零 件 使用温度范围宽的仪器 仪表罩壳 , 飞机、汽车、 电子工业中的零件,纺 织卷丝管,汽化器,定 时器部件,安全帽,耐 冲击航空玻璃等。也常 用于日常用品方面 电子仪表、汽车、机械 设备零件 聚苯醚 (PPO) 1.成型流动性差 2.价格高 用于潮湿、 有负荷经及 电绝缘的专 场合 聚苯硫醚 (PPS) 1.长期使用温度在180℃以上 2.耐化学药品性好,与PTFE近似 3.有特殊的刚性 4.加工时一般不需要干燥 1.优良的耐紫外线. 优 良 的 成 型 加 工 性 能 (80~120℃) 5.阻燃性 2..良好的冲击 4. 耐 高 温 1.韧性较差 2.冲击强度较低 3.熔体粘度不够稳定 减摩自润滑 零部件 用于电器材料、结构材 料、防腐蚀材料。作为 电器构件用量约占60% 塑料合金 ABS+PC 一般结构零 件 ,薄壁及复杂 形状制品 用于汽车内外部件、计 算机及接口设备、通迅 器材、家电 TJ INNOVA 26 TJ INNOVA 四、常见的成型工艺 4.1.注塑工艺 4.2.热成型工艺 4.3.线.复合工艺 4.8.涂胶粘接工艺 4.9.修切工艺 4.10.焊接工艺 4.11.装配工艺 4.12.裁剪缝纫工艺 4.13.其它工艺(热合、涂饰工艺) TJ INNOVA 27 TJ INNOVA 4.1、注射成型 注 射 成 型 原 理 注塑成型(Injection Molding) 是指受热融化的材料由高压射入模腔,经冷却固化后,得到成形品的方 法。该方法适用于形状复杂部件的批量生产,是重要的加工方法之一。 颗粒、粉 状塑料 TJ INNOVA 注射机 料筒 加热 熔融 充 模 冷却 固化 塑 件 28 TJ INNOVA 4.1.1、注射成型特点和原理 特点:成型周期短,能一次成型外形复杂、尺寸精密、带有嵌件的塑料 制件;对各种塑料的适应性强;生产效率高,产品质量稳定,易于实现 自动化生产。所以注射成型广泛地用于塑料制件的生产中。 但注射成型的设备及模具制造费用较高,不适合单件及批量较小的塑料 制件的生产。 原理: 注塑机的工作原理与打针用的注射器相似,它是借助螺杆(或柱 塞)的推力,将已塑化好的熔融状态(即粘流态)的塑料注射入闭合好 的模腔内,经固化定型后取得制品的工艺过程。 注射成型是一个循环的过程,每一周期主要包括:定量加料—熔融塑 化—施压注射—充模冷却—启模取件。取出塑件后又再闭模,进行下一 个循环。 TJ INNOVA 29 TJ INNOVA 4.1.2、注射机的主要作用 1.加热熔融塑料,达到粘流态 2.在一定压力和速度下将塑料注入型腔 3.注射结束,进行保压与补缩 4.开模与合模动作 5.顶出塑件 合模单元 注射单元 TJ INNOVA 30 TJ INNOVA 4.1.3、注射机的分类 注射机按塑化方式分为:柱塞式和螺杆式。 (螺杆式价格高) 塑化—— 指塑料在料筒内经加热达到流动 状态并具有良好的可塑性的过程。 TJ INNOVA 31 TJ INNOVA 4.1.3、注射机的分类 按外形可分为:卧式、立式和角式注射机。 TJ INNOVA 32 TJ INNOVA 4.1.3、注射机的分类 1、柱塞式注射机 柱塞式注射机存在的缺点: ①塑化不均:塑料靠料筒壁和分流梭传热,柱塞推动塑料无混合作用,易 产生塑化不均的现象。 ②最大注射量受限:最大注射量取决于料筒的塑化能力(与塑料受热面积 有关)与柱塞直径与行程。 ③注射压力损失大:很大一部分压力用在压实固体塑料和克服塑料与料筒 摩擦。 ④注射速度不均:从柱塞开始接触塑料到压实塑料,注射速度逐渐增加。 ⑤易产生层流现象且料筒难于清洗 TJ INNOVA 33 TJ INNOVA 4.1.3、注射机的分类 1、螺杆式注射机 螺杆式注射机存在的优点: 1、借助螺杆的旋转运动,材料內部也发热,均勻塑化,塑化能力大。 2、可成型形状复杂、尺寸精度要求高及带各种嵌件的塑件。 3、成型周期短、效率高,生产过程可实现自动化。 4、由于加热料筒的压力损失小,用较低的注射压力也能成型。 5、加热料筒內的材料滞留少,热稳定性差的材料也很少因滞留而分解。 TJ INNOVA 34 TJ INNOVA 注射工艺示意图: 原料检验 预处理 装入料斗 嵌件清理、预热 清理料筒 清理模具 涂脱模剂 装入嵌件 合 模 注 射 保 压 预塑化 冷 却 脱模 加料、塑化、充模、保 压、倒流、冷却、脱模 塑件后处理 TJ INNOVA 35 TJ INNOVA 4.2、热压成型工艺 1、热成型是将热塑片材或热固性片材加热,并成型的一种方法。 2、热塑片材成型时,将片材加热至热塑状态后立即用加压的方法使之成 型,成型半成品的温度冷却至玻璃态转化温度以下,将其从模具中取出修 边。 3、热固性材料成型时,片材在模具中加热,使材料产生化学交联固化定 型,成型的半成品再冷却修边。 4、因有支撑片材的边料及各孔位、型腔的连接部分,导致有25%-50% 的原材料成为边角料。在产品设计,工艺设计时,如何提高材料的利用率 是降低成本的关键。 5、成型方法:机械热压成型,机械与压缩空气复合的双片成型等。 6、应用范围:广泛用在汽车门内护板、顶棚、后围、行李箱隔板、地毯、 隔热毡等产品。 TJ INNOVA 36 TJ INNOVA 工艺特点: 1、热成形最适宜制造薄壁且浅深度的塑品,尺寸精确度较注塑成型法差。 2、片材加热温度占成型周期的50%-80%。片材成型温度在120-240℃间 3、成形最大的好处是加工工具低廉,因为只须半个模具且模具可用热石膏、木材、 聚脂类、环氧树脂及其它非金属材料制造。热成形较适宜中小量的生产。 4、缺点:能量消耗较大 5、热成形品容许有内凹槽,但不可太复杂,否则脱模不易且加工工具成本极高 TJ INNOVA 37 TJ INNOVA 4.2.1、热压成型工艺示意图 TJ INNOVA 38 TJ INNOVA 4.2、举例:门板热压成型工艺过程: a、比较典型的采用加热、成型一次复合工艺示意图。 输送线 片材 输送线 加热 装饰层 修切 成品 TJ INNOVA 39 TJ INNOVA 举例: b.门板热压二次复合工艺 基材成型工艺采用热压工艺,复合面料采用模压或真空复合成型。 片材 输送线 复 合 加热 喷胶 加热活化 装饰层 TJ INNOVA 修切 成品 40 TJ INNOVA 设备:压制设备,加热设备 a.压制设备:热压材料的压力一般为8-12KG/CM?,根据门板实际投影面积 进行计算,通常采用液压机(框架式,四柱式)。下图是200吨框架式液压 机,同时成型左、右门板。 PP木粉板加热压制需冷却定型,在压机外配备模温机。作用1:保持液压机 液压油的温度。2:保持模具温度23℃ ±1° 200液 压成型 压机 加热线 TJ INNOVA 41 TJ INNOVA b:加热设备 热塑性材料采用外加热的方式,直接加热板材或毡材,单位功率:4-5W/CM2。 按加热方式分:接触式、非接触式 按加热元件分:电加热管、远红外(陶瓷、石英管、碳化硅) 热固性材料采用模具加热使材料固化的方式,加压加热毡材。 按加热源分:1、煤气或电加热油循环加热模具 2、电热管直接加热模具 下图是煤气加热油循环加热模具的方式 加热油管道 控制柜 煤气燃烧器 加热炉 TJ INNOVA 42 TJ INNOVA 模具:根据材料、结构的不同采用不同的模具结构与材质。 门板:材质PP/木粉+PVC革一次成型。采用双切断模(切PVC革,挤压剪切PP木 粉板、),模具材质为45#钢,刃口为局部堆焊淬火,硬度HRC48-52。 工艺要求冷却定型,模具采用管道通冷却水进行冷却。 模具由上下模板、凹模、凸模、中间体、面料夹紧框、导柱导套、限位定位等结构 组成。 门板模具图 TJ INNOVA 43 TJ INNOVA 顶棚模具介绍: 顶棚的材料是废纤毡+酚醛树脂,属热固型材料。模具采用耐热模具钢数控加工 ,模具通油加热,使模具保持在210℃。 在模具型面的轮廓边缘堆焊楞线,高度为零件厚,利用压机压 力切断料厚,达到修切边缘的目的。 TJ INNOVA 44 TJ INNOVA 4.3、 真空成型工艺 直接真空成形又称凹模成形;用於成形瓶、管等容器产品,先将PE、PVC等热可塑性 树脂挤出成形为管状,以模子夹持,往内部吹入空气,膨胀冷却固化成型。 1、优点:设计风格挡次高于注塑,有皮革感,手感软,视觉效果好 ,安全。 2、缺点:工序稍复杂,生产效率低,废品率偏高,材料利用率大约在70-80%左右。 主要用于中档车的产品。 3、真空成型原理:将其热塑性材料加热到粘弹性状态,利用负压(抽线个大 气压)的办法使材料贴复在模具上,冷却定型。 TJ INNOVA 45 TJ INNOVA 工艺过程: (a)将塑料熔融,经螺杆挤压成中空之型胚。 (b) 型胚垂落于分成两半之模具中,再将模具闭合。 (c)将压缩空气注入于型胚中,充胀型胚而与模具贴合。 (d) 吹胀之产品冷却后脱模。 (e) 修整毛边,即得成品。 TJ INNOVA 46 TJ INNOVA 工艺特点: (a)强度上:同重量或同体积比较,中空成形品比射出成形品为强。 (b)加工温度:中空成形之成形加工温度较低,对收缩、翘曲、凹痕及热裂解之 倾向较小。 (c)使用原料:射出成形须使用流动性较佳的原料,若是加了玻纤,则容易产生 应力。 (d)应力集中:中空成形之压力约在4~5kgf/cm2间,为射出成形的1%,几乎无 应力集中现象。 (e)模具成本:因射出成形为高压成形,所须模具较强且精密,成本高。而中空 成形为低压成形,模具可为铝、锌、或铝合金。 TJ INNOVA 47 TJ INNOVA 真空成型举例: a.门内护板:本体(注塑)+表皮(真空吸塑)-红旗门板 本体注塑,材料一般为ABS+PC、PP+TD15-20%等。注塑工艺不叙述。 吸塑表皮,材料一般为PVC+ABS、TPO、复合材料等。 真空 吸塑复合工艺示意图: 钻孔 加 热 活化 表 皮 加热 复 合 表皮/ 冷却 喷胶 修 边 冲孔 装 配 吸 真 空 TJ INNOVA 48 TJ INNOVA b.仪表板表皮真空成型工艺: 产品:如捷达仪表板、J5卡车仪表板。平头车防护罩、141仪表板。材料:TPO、 PVC/ABS 加热 表 皮 成型 冷却定形 上 升 脱模 浇注工序 抽真空 TJ INNOVA 49 TJ INNOVA 为增加强度,在标贴区周边做成槽沟 最普遍的方法是采用压花设 计,刚韧性、美观、标贴兼 得 TJ INNOVA 50 TJ INNOVA 真空成型模具: 因成型压力低,模具材料选择比较宽,金属(铝、低熔点合金、铁等),非金属 (树脂、木材、石膏等)。正式模具采用金属制造,试制模一般采用非金属制 造。下图是凸模真空成型模具。 TJ INNOVA 51 TJ INNOVA 真空成型设备 TJ INNOVA 52 TJ INNOVA 4.4 搪塑工艺 1、搪塑原理:是将粉末原料均匀的撒布于加热的模具表面,通过热传导使其粉料熔 融并保持一定时间,形成一定厚度,使料在这期间产生物理、化学双重反应充分塑 化后冷却定型,得到模具形状的产品。加热介质主要有风加热、油加热和砂加热等 方式,能源有电、煤气。 2、优点:设计风格高档,皮革感比较真实,手感柔软,视觉效果好,安全。 3、缺点:模具寿命低(2-3万次),反复加热、冷却能耗大、生产效率低、废品率 偏高、脱模劳动强度大、材料价格贵而且利用率低,大约在80%左右。主要用于高档 车要求高的产品 。 4、工艺:喷脱模剂 模具加热 上料 塑化 冷却 脱模 TJ INNOVA 53 TJ INNOVA 模具特点:模具结构简单,制造周期短。材料-电镀镍合金。模具壳厚度3.5±0.5 ,模具寿命近2-3万次。模具制造采用电铸工艺。表皮要求亚光,模具表面应进行 亚光喷砂处理。 搪塑成型举例:起亚门板上部:骨架-注塑,表皮-搪塑,成型-浇注半硬聚氨酯 泡沫复合。 起亚门板上部搪塑模 TJ INNOVA 仪表板表皮搪塑模 54 TJ INNOVA 设备:4工位砂加热搪塑机 TJ INNOVA 55 TJ INNOVA 4.5 发泡成型 发泡成型是使塑料产生微孔结构的过程。几乎所有的热固性和热塑性塑料都能制 成泡沫塑料,常用的树脂有聚苯乙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、聚乙烯、脲甲醛、酚 醛等。 常用的发泡方法有三种:物理发泡法,化学发泡法和机械发泡法。 化学发泡常用于聚氨脂泡沫塑料的生产。化学发泡剂在加热时释放出的气体有二 氧化碳、氮气、氨气等。 物理发泡是在塑料中溶入气体或液体,而后使其膨胀或气化发泡的方法。 发泡成型可按发泡倍率分为3种: 低发泡 发泡倍率:1.01~1.05 中发泡 发泡倍率:1.05~1.50 高发泡 发泡倍率:1.50~3.00 TJ INNOVA 56 TJ INNOVA 1.发泡成型机理 在聚氨酯泡沫的制备中,首先是异氰酸酯基团(-NCO)和多元醇羟基(-OH)的 反应,形成氨基甲酸酯键,使多元醇的链段增长。其次是产生形成泡沫结构的气体 。软质聚氨酯泡沫主要以水为发泡剂,异氰酸酯在与多元醇反应,形成聚合型结构 的同时与水反应,产生中间体氨基甲酸,氨基甲酸分解,产生伯胺和CO2,后者使物 料发泡膨胀。气体滞留在泡沫体的泡沫中,进一步降低泡沫的导热系数,使之成为 优良的保温隔热材料。 2.原材料 多元醇、异氰酸酯 TJ INNOVA 57 TJ INNOVA 电动浇注模(敞模浇注)合模状态 TJ INNOVA 开模浇注状态 58 TJ INNOVA 起亚门板上部发泡模 捷达门板液压发泡模 TJ INNOVA 59 TJ INNOVA 4.6 修切工艺 修切工艺基本有4种:高压水修切、铣切、冲切、手工修切 双机械人高压水切割设备 TJ INNOVA 双机械人铣切设备 60 TJ INNOVA 激光修切 近年随着各种新工艺在修切中得到应用,修切工艺也向多元化发展,冷冲(传统 工艺)、热刀修切、冷刀修切、高压水刀修切、激光修切、铣修切在仪表板制造 中发挥重要作用。 TJ INNOVA 61 TJ INNOVA 4.7 弱化工艺—针对隐形气囊仪表板 当安全气囊爆炸时,气囊盖板将沿着强度相对低的线顺利打开,气囊从打开位置冲出 仪表板。把加工强度相对低的切割线的工艺称为弱化工艺。 软化、注塑仪表板隐形气囊弱化工艺有三种 : 1.热刀弱化 投资小,但有自愈合现象 2.冷刀弱化 效果比热刀好,技术难度比热刀高,价格较贵 3.激光弱化 效果最好,残留厚度可以控制得最薄 冷刀表皮弱化,针对发泡仪表板的表皮,在发泡前弱化。 热刀表皮弱化,针对发泡仪表板的表皮,在发泡前弱化。 发泡后仪表板用铣削的方法进行骨架和泡沫弱化。铣削也可用来弱化硬塑仪表板。 激光弱化,可以同时弱化表皮、泡沫、骨架,当然也可弱化注塑仪表板。激光弱化 一般有两种控制形式的: ? 固定残留厚度形式适用于对激光波长有足够透过率的材料(如TPO)。 ? 微穿孔切割适用于对激光波长不透或只有很少透过率材料。 TJ INNOVA 62 TJ INNOVA 冷刀弱化设备 TJ INNOVA 激光弱化设备 63 TJ INNOVA 4.8 其他技术 ?低压注塑工艺:包覆装饰层 ?卡接连接技术:固定 ?粘接技术:固定 ?焊接技术:固定 TJ INNOVA 64 TJ INNOVA 5、仪表板及其成型工艺 1、仪表板在整车中的安装方式 2、仪表板种类及其表面要求 3、仪表板结构及其零件组成 4、各零部件的设计要求 IP 整体 出风口 烟灰缸 杯托 手套箱 风道系统 中部面板 副驾驶气囊 5、常用生产工艺 6、仪表板常用材料 TJ INNOVA 65 TJ INNOVA 5.1、仪表板在整车中的安装方式 ? 传统方式: – 仪表板本身有贯穿到底的金属加强梁支撑整个IP结构,前端安 装两个M6螺栓固定在车身firewall的两个安装孔中(其中一个 为定位孔)。同时车身左右两端有片状钣金固定仪表板两端, 中部再增加几个安装点。(详见附图) – 评价:IP在车身中的定位较差,尤其在X和Z向,受装配影响较 大。 – 典型仪表板:新桑、老桑、赛欧、长安嘉年华 TJ INNOVA 66 TJ INNOVA 5.1、仪表板在整车中的安装方式 ? Cockpit方式: – 仪表板本身没有金属加强梁支撑,在装车前需预装在 金属管粱上。管粱为整体式铝镁合金或强壮的金属管 梁结构,可承载空调的重量。装车时用机械手将仪表 板在车身中定位,通过管粱上的定位销准确固定仪表 板总成。(详见附图) – 评价:IP在车身中的安装定位较为准确。通过仪表板 本体骨架在管粱上的定位,可准确控制仪表板在车身 中的位置。 – 典型仪表板:帕萨特、别克君威 TJ INNOVA 67 TJ INNOVA 5.2、仪表板种类及其表面要求 1、注塑仪表板: – 特点:一般为PP材料。由于注塑工艺较难控制大制件的表面 质量,因此注塑仪表板表面不可避免的存在熔接痕、缩瘪、 顶出白痕等缺陷。而且PP材料较软,表面易发生刮擦。 – 评价:一般应用在经济型的轿车或硬朗风格的SUV中。为提 高表面质量,可以表面喷漆,并借此实现双色仪表板的效果 。 – 典型仪表板:赛欧、长安嘉年华 2、软皮发泡仪表板: – 特点:给人柔软的质感,适合温馨豪华的内饰风格。有两种 表面皮质: – 真空成型表皮:材料为PVC/ABS,添加少量的ABS以保证成型 后的形状保持。凸出最大拉伸比为2:1,超过表面花纹则不 能保持。 TJ INNOVA 68 TJ INNOVA 5.2、仪表板种类及其表面要求 3、搪塑表皮 :材料为PVC粉末,搪塑后的表皮棱角分明,可得到小 的外圆角,可以在表面成型标识、字符。且表面花纹均匀,不存 在真空成型后花纹深浅变化的问题,而且可以在同一区域成型两 种花纹。手感与真皮接近。适用在高档车的仪表板上。 搪塑典型仪表板:帕萨特、Polo 4、双色仪表板: 以大众公司内饰特征分色线为典型代表,可以通过仪表板上体发 泡,下体注塑骨架,然后上下体焊接的方式来实现IP双色的特征 。如帕萨特和Polo仪表板。但这样模具众多,成本较高。也可通 过仪表板表面喷软触漆来实现双色,如赛欧和Jaugar仪表板。 TJ INNOVA 69 TJ INNOVA 5.3、仪表板结构及其零件组成 TJ INNOVA 70 TJ INNOVA 5.4.1、各零部件设计要求-IP本体 ? 国家强制法规 – 必须满足CMVDR 294关于正面碰撞乘员保护的设计规则 。 – 必须满足CMVDR 209轿车内部凸出物法规要求。 – 必须满足CMVDR 632在风窗玻璃表面除霜及除雾系统方面机动车型 式认证的规定 – 所有材料必须满足GB8410材料阻燃要求。 设计要求 – 可靠性目标:2年内或30000MILES 98%;6年内或90000MILES 94% ;10年内或150000MILES 90%。 – 仪表板系统要求在-40度到82度的环境温度下,40度时相对湿度达 到90%, 满足外观和功能的要求。 ? TJ INNOVA 71 TJ INNOVA 5.4.1、各零部件设计要求-IP本体 ? 设计要求 – 仪表板系统上的零件经过3次拆装后, 所 有的饰板经过6次拆 装后, 仪表板应满足所有外观和功能的要求。 – 需满足驾驶侧与副驾驶侧的膝部撞击要求(北美和欧洲法规要求 ,视客户需求决定). ? 当仪表板暴露在自然环境下,当仪表板处于空调引起的快速冷 热时,当运动部件运动时,不能发出可辨的噪声。 ? 振动试验要求:振动频率33Hz,振动加速度70m/s2, 上下4小时 ,左右2小时,前后2小时。 TJ INNOVA 72 TJ INNOVA 5.4.2、各零部件结构及设计要求 -出风口 ? 结构种类众多,主要有如下几种:见附图 – Barrel式:桑车、富康等较老的车型上使用较多 – Vane叶片式:主流设计,在中高档车上普遍运用 – 旋转式:较新型的设计 TJ INNOVA 73 TJ INNOVA 5.4.2、各零部件结构及设计要求 -出风口 ? 设计要求: – 仪表板一般提供最少4个出风口,通常空调出风口的作用范围达到 车厢内50%的空间 – 当驾驶者坐在最远的位置时,驾驶侧出风口可调节吹风方向,吹 到驾驶者右肩;中间出风口可以吹到驾驶者左肩;同样,当副驾 驶者坐在最远的位置时,副驾驶侧出 风口可调节吹风方向,吹到 副驾驶者左肩。 – 出风口向上应能够吹到99%的眼椭圆,向下应能够吹到假人的H点 。 – 所有的出风口最少高于前座椅H点356毫米;从出风口作到99%眼 椭圆的切线毫米。 – 出风口需布置在没有任何零件(方向盘、驾驶侧气囊、控制器) 阻挡气流吹向目标的地方,能够吹到人腰部以上80%的空间。如 果不能,就要考虑辅助出风口。 TJ INNOVA 74 TJ INNOVA 5.4.3、各零部件结构及设计要求 -烟灰缸 ? 主要结构见附图 – 抽屉式手开烟缸:低档经济型车上应用较多。 – 带缓冲的自动翻开式:中高档车型上 TJ INNOVA 75 TJ INNOVA 5.4.3、各零部件结构及设计要求 -烟灰缸 ? 设计要求 – 前烟灰缸打开的宽度为100毫米,打开的面积为5000平方毫米;总容 积为200立方厘米;后烟灰缸打开的宽度为75 毫米,打开的面积为 2000平方毫米;总容积为80立方厘米 – 将烟灰缸缸体转入或取出的作用力为: SNAP-IN 方 式: 20N DRAWER/SLIDE 方 式: 15N PIVOT/HINGED 方 式: 15N – 烟灰缸盖在受到11N的载荷时,Y方向变形5 毫米;Z方向变形3 毫 米 – 在手不接触到灭烟处的情况下,烟灰缸缸体可以很方便的取出。 TJ INNOVA 76 TJ INNOVA 5.4.4、各零部件结构及设计要求 -杯托 主要结构:杯托的设计种类繁多如下图 TJ INNOVA 77 TJ INNOVA 5.4.4、各零部件结构及设计要求 -手套箱 ? 主要结构种类: – Drop down式:手套箱斗与盖板焊接或装配成一体式。最典型的为别 克Regal系列的手套箱。 – 开门式:盛物的斗与门分开。在注塑仪表板上经常将bin与IP本体一 起注塑而成。 两种结构都可以增加缓冲开门机构 TJ INNOVA 78 TJ INNOVA 5.4.5、各零部件结构及设计要求 -风道系统 ? 主要结构: ? 除霜风道:采用整体焊接风道结构,在仪表板本体背面设计双层结构,风道板 材通过焊接或其他连接方式固定在仪表板背面,形成的空腔成为风管。这样可 以有效的增强仪表板本体的强度,如新桑、帕萨特和赛欧仪表板。缺点是需要 昂贵的超声波焊接或摩擦振动模具和设备。 ? 空调风管:采用吹塑风管或PP注塑风管来连接空调机出口和IP出风口。 TJ INNOVA 79 TJ INNOVA 5.4.5、各零部件结构及设计要求 -风道系统 ? ? ? ? 除霜器喷嘴必须布置在距前挡风玻璃底部45毫米到100毫米的范围内。 驾驶员观察左右后视镜的视线在左右车窗上形成视野区域,左右除雾器 的出风方向需吹向该区域。 吹向乘员的空调风管一般需保证3000mm2的截面积。开启状态的Register 损失20%的截面积。 前除霜器、左右除雾器需满足国家强制除霜储物试验。试验条件下10分 钟内去除车窗指定区域90%的凝结霜雾。 TJ INNOVA 80 TJ INNOVA 5.4.6、各零部件结构及设计要求 -中部面板 ? 主要结构 中部面板是仪表板上结构较为复杂的 部分,一般集成中部左右出风口、中部 储物盒、空调控制器、收放机或CD、前 后雾灯、警告灯等车用开关。另外,许 多客户需要在中部面板上安装杯托和双 DIN结构的DVD。 中部面板的设计非常多样,一般需要 考虑到: 1. 电器开关的布局便于驾驶员操作 2. 结构需能够承受较重的CD机和DVD 3. 中央储物盒需后仰一定角度避免物 件受颠跳出 4. 带屏幕的电器件避免前车窗折射反 光 TJ INNOVA 81 TJ INNOVA 5.4.7、各零部件结构及设计要求 -副驾驶气囊 ? 主要结构 如右图,仪表板上气囊主要相关部件包括: – 气囊盖板:有时与气囊一起,一般内部 为金属板,外层为塑料或软皮发泡。 – 气囊固定框:通过仪表板本体骨架上的 焊接螺栓固定在本体背面,起到爆破导 向和固定气囊的作用。 设计要求 气囊静态爆破要求不能有任何碎屑或零部 件飞出。因此仪表板相关部分应足够结实 。 对于无缝气囊,需在仪表板特征线背面进 行切割,使该部分IP起到盖板的作用。 ? TJ INNOVA 82 TJ INNOVA 5.5、常用工艺 大型注塑:一般需 使用2000T以上的 注射机 表皮真空成形:使用 真空成形模成形 PVC/ABS表皮 表皮搪塑:使用 镍模搪塑PVC粉末 TJ INNOVA 83 TJ INNOVA 5.5、常用工艺 IP本体发泡:在表皮和骨架 支架成形泡沫。分开模浇注 和闭模浇注两种。 开模浇注: B5仪表板 闭模浇注:可省去切 割本体表皮工艺边的 工序 IP本体冲切:其中热 刀冲切可仅去除表 皮。 TJ INNOVA 84 TJ INNOVA 水刀切割:采用高压水刀切 割本体。优点:通用性好, 仅胎具不同。缺点:工时较 长(视切割量),IP切割定位 困难。 摩擦振动焊接 TJ INNOVA 85 TJ INNOVA 超声波焊接 装配:采用旋转工 位进行装配和铆接 。 表面处理:喷软触 漆或水转印 TJ INNOVA 86 TJ INNOVA 5.6、仪表板常用材料 仪表板材料的选用,出于如下几方面的考虑: 1)表面处理的要求:仪表板的中部面板、左右空调出风口饰板经常需要在 表面增加桃木纹理,因此需选用极性材料如ABS、PC/ABS.同样情况适于 需喷漆的材料,非极性的PP可以经过表面活化后喷漆,工艺复杂,喷漆 质量较难控制。 2)表面光泽要求:IP表面材料光泽通常要求5, PP材料可达到此要求, PVC/ABS表皮可达到3的要求。另一方面塑料件可通过表面喷漆,模具 花纹喷砂的方法降低表面光泽。 3)结构强度要求: 中部面板、组合仪表饰框结构复杂精巧,通常采用较硬的PC/ABS。 通常使用的金属材料为ST12、ST14,有时根据根据需要采用屈服变形量 较小的铝合金、铝镁合金。 TJ INNOVA 87 TJ INNOVA 5.6、仪表板常用材料 直射区域 非直射区 域 前端 4)温度要求: 如右图,在仪表板前端材料耐 温要求120度,阳光直射区域 耐温要求110度,阳光非直射 区域耐温要求90度。 TJ INNOVA 88 TJ INNOVA 5.6、仪表板常用材料 材料名称 PC/ABS SMA PPO PP ABS POM HDPE TJ INNOVA 维卡温度(℃) 110~125 120 160 120左右 95~105 150 98 适用范围 IP骨架,各饰板,除霜除雾器 IP骨架,高模量,脆性 IP骨架,脆性 IP骨架,手套箱,出风口 各零部件 喇叭罩盖,运动部件 吹塑风管 89 TJ INNOVA 谢谢! TJ INNOVA 90

  汽车内外饰常用材料及成型工艺_材料科学_工程科技_专业资料。汽车内外饰常用材料及成型工艺 培训时间 培训单位 TJ INNOVA 2011-03-07 培训人 1 TJ INNOVA 目录 ? 一、塑料的组成 ? 二、塑料的分类 ? 三、常用

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