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发表于 2020-4-23 13:22:47 | 显示全部楼层 |阅读模式

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汽车仪表板表皮自动包覆工艺

□江阴快力特机械有限公司/耿山
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【中国汽车材料网】汽车仪表板是汽车重要的组成部分。仪表板往往需要在之后集成空调、音响以及各种电子仪表和行车电脑,因此需要仪表板具备足够的刚性。另外,在外部意外碰撞发生时,为了减少对乘员的伤害,需要仪表板吸能特性优越。这些,是由仪表板的结构特性要求决定的。

[size=1em]在汽车工业飞速发展的今天,仪表板除了需要满足上述性能要求,还得满足装饰要求,满足驾驶人员和乘员的视觉和审美要求,满足手感和色泽要求以及轻量化要求。

[size=1em]不同于阳模真空成型工艺和阴模真空成型工艺,也不同于主流的仪表板搪塑成型工艺,高端仪表板设计为表面贴合包覆带皮纹的PVC或TPO面料或真皮面料,针对这种皮纹面料的贴合包覆,其表皮包覆工艺也不一样。

1.仪表板基本结构

[size=1em]仪表板的基本包覆结构主要由三部分构成:PP骨架 (3mm、主骨架)、3D发泡面料(5mm、软触感)和表皮(0.5mm、皮纹),如图1所示。

2. 工艺分析

[size=1em]在PP骨架注塑成型后,如何完成中间弹性层 3D发泡面料与最外层的表皮贴合呢?考虑到这种工艺的仪表板一般为高档汽车的应用,所以,粘合剂一般选用低voc的热熔胶粘接。在仪表板正面上方,左右两侧红色阴影部分,仪表板需要在该区域有软触感(见图2),也就是说需要有3D发泡面料作为中间填料贴合在表皮下方。这就需要在生产中考虑预贴3D发泡面料。

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[size=0.8em]图1 仪表板基本结构

[size=1em]在仪表板的水平面和垂直面交界处有表皮接缝,那么,在生产实际中,需要保证接缝部位做镶嵌处理(见图3)。这就需要一个对缝装置,确保表皮接缝完全入槽,保证成品平稳,表面平整光滑,保持整体皮纹一致性。

[size=1em]同时需要在对缝单元与表皮接缝对应位置设置对缝刀片,实现对缝线和压实(见图4)。

[size=1em]由于本体材料分布厚度不同,各贴合区域形状不同,为此将影响贴合的效果。因此,在贴合模具中,针对各功能区域,模具设计为不同模温,确保表皮最终产生一致的贴合质量(见图5)。

3.工艺实施步骤

[size=1em](1)对3D发泡面料实施涂胶和滚涂工艺,均匀涂布,保证仪表板贴合面所有区域贴合强度一致。由于手工喷涂会导致胶水涂布不均匀,造成贴合面结合强度不一致。而且,由于手工涂布的控制不精确,会导致热熔胶浪费较大,增加了生产成本。因此改用热熔胶滚涂机进行涂胶(见图6)。

[size=1em](2)软触层贴合。软触层贴合通常由双压贴合压机(见图7)来完成,采用红外非接触式加热来完成热熔胶水激活。在模具设计时,一般考虑下模为真空结构设计,用来放置和固定3D发泡面料。而上模则是用来放置和固定塑料骨架。

[size=1em]其实,对于软触层贴合有另外一个可选方案,就是在表皮缝合之前进行3D发泡面料贴合。但是那样会降低缝线的工艺精度,使得接下来的表皮预贴合工序变得复杂,不易操作。

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[size=0.8em]图2 仪表板软触区示意

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[size=0.8em]图3 表皮缝线处理示意

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[size=0.8em]图4 对缝刀片示意

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[size=0.8em]图5 各功能区模温分析

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[size=0.8em]图6 热熔胶滚涂机

[size=1em]由于需要加热和冷却塑料骨架,这个加热降温过程会消耗时间大约300s,这样导致制作周期延长了,降低了效率。而且,由于持续热模,会导致能耗加大。综上所述,我们推荐独立的软触层贴合工艺,避免上述选项工艺带来的缺点。软触层贴合模具如图8所示。

[size=1em](3)仪表板整体喷胶。整体喷胶经过如下操作步骤:

[size=1em]1)将已经包覆3D面料的仪表板放置在喷胶工装上,并夹紧。

[size=1em]2)快速安全门关闭,允许机器人操作。

[size=1em]3)机器人根据产品预设程序,机器人手臂带动热熔胶喷头按照指定路径喷涂。

[size=1em]4)快速安全门打开,操作人员进入。

[size=1em]5)取走喷涂结束的仪表板,并放置新的待喷涂仪表板。

[size=1em]6)重复步骤第1到第5。

[size=1em]由于表皮PVC(或TPO面料或真皮面料)表面通常有自然纹路,这样,如果采用辊涂,容易使得表皮纹路失真;再者,由于仪表板深度3D造型,使得辊涂已经无法操作实现。所以,实际生产状况下,一般会优先采用机器人喷胶(见图9),这种非接触式喷胶,可以完全保留表皮的自然纹路。机器人喷胶,具有快速高效、均匀涂覆的特点,而且不存在过喷和漏喷,在热熔胶使用时,避免了大量浪费。

[size=1em](4)表皮预贴合。表皮预贴合,是通过预贴合工装,操作人员将表皮定位到仪表板,实现初步预贴合。

[size=1em]表皮预贴合经过如下操作步骤:

[size=1em]1)将喷胶结束的仪表板,放置到预贴合工装上,并夹紧。

[size=1em]2)将表皮放置到仪表板上方,并初步将缝线对正。

[size=1em]3)操作人员将对缝刀片顺序手工扳动直到压实仪表板表皮对应位置,分多点压实表皮缝线入槽。

[size=1em]4)打开对缝刀片,并取出预贴合完成的工件。

[size=1em]5)重复步骤第1到第4。

[size=1em]表皮缝线除了增加了车内自然缝合的手工感,而且也有效解决了表皮在深度3D表面包覆产生的皱褶质量缺陷。预贴合实现了缝线准确定位,为热压包覆包边做了条件准备(见图10)。

[size=1em](5)仪表板表皮包覆包边。表皮的包覆包边经过如下操作步骤:

[size=1em]1)将预贴合完成的仪表板,放入模具下模。

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[size=0.8em]图7 软触层贴合设备

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[size=0.8em]图8 软触层贴合模具

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[size=0.8em]图9 机器人喷胶单元

[size=1em]2)操作人员退出到机器安全区域,并按钮确认。

[size=1em]3)压机上模下压并合模加压实现主表面均匀压合到位。

[size=1em]4)与此同时,下模中的包边机构工作,将边缘面料对折,并均匀压合到预设要求。

[size=1em]5)多模温系统工作,快速加热至胶水激活温度,实现热熔胶水激活。

[size=1em]6)保持主面包覆压力和包边机构压力。

[size=1em]7)多模温机构切换为快速冷却至设定温度,实现产品冷却和定型。

[size=1em]8)开模。

[size=1em]9)去除包覆包边完成的工件。

[size=1em]10)重复步骤第1到第9。

[size=1em]由于包覆包边,压机需要精确地压力输出,所以考虑使用大功率伺服电动机驱动上模升降(见图11和图12)。从另外一方面来说,由于伺服系统的快速响应和高速执行的特点,也大大减少了工序循环时间,节约了加工成本,提高了单位时间产量。

[size=1em](6)手工精修。在第五步工序结束后,已经完成了99%以上面积的表皮包覆和包边。

[size=1em]但是,对于产品背面的个别尖角,存在包覆热压时对折包边,在尖角处易产生材料堆积。这种情况下,一般需要人工介入,做手工精修,使用专用工具对于材料堆积处做重新推压,确保整个产品包覆包边质量的一致性(见图13)。

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[size=0.8em]图10 表皮缝线对线装置

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[size=0.8em]图11 电动包覆压机

4.自动包覆工艺特点

[size=1em](1)效率大大提高。采用自动包覆工艺,可以将生产效率极大提高,用工数量和人工成本降低。过去人均日产量4件/人,而采用该自动包覆生产线人均产量提升了10倍,达到40件/人。

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[size=0.8em]图12 包覆包边模具

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[size=0.8em]图13 尖角手工修复

[size=1em](2)质量有保证。手工涂胶的不确定性,会导致产品贴合不牢,表面平滑程度参差不齐。而采用自动化生产线后,由于机器生产的可靠性和重复性,生产质量稳定,合格率极大提高。

5.结语

[size=1em]在制造工艺不断进步的今天,汽车内饰设计生产将会趋向更加环保、舒适、美观和高效。在材料和工艺的选用上也将更加精细,现代科技的融入将助推汽车工业再上新高度。



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