陽模陰模真空成型工藝花紋損失改進策略研究

葛孝華

摘要：在模具成型中，會因為摸具成型的工藝不同而導致出模后產品的外觀上有差異。并且，由于各種工藝之間也存在不同的缺陷。本文針對陽模和陰模的真空成型工藝進行了對比分析，指出兩種工藝各自的優點和缺點。并進一步就花紋預收縮后的損失提出了改進方法。

關鍵詞：真空成型;花紋預收縮;成型工藝;改進策略;工藝分析

1 引言

隨著汽車使用的量越來越大，人們對汽車的各種性能要求也越來越多。汽車除了優越的駕駛性能、以及突出的燃油經濟性外，汽車的各種內飾件也成為了人們關注的對象，這也成為了各大汽車廠商提高自己產品競爭力的要素之一。由于目前中低端汽車內飾產品主要通過帶花紋的表皮陽模真空復合成型。表皮經過加熱以后進行拉伸，花紋紋理產生了變化，無法滿足原始設計中內飾花紋紋理的品質需求，必須要采用陰模成型來避免花紋變化。

2 陽模/陰模真空成型工藝分析

隨著市場需求的變化，目前國內生產汽車內飾的設備以陽模成型為主，不能上陰模模具生產內飾件。陰模設備又不能完全滿足陽模模具生產?，F階段雖然陰模工藝是趨勢，但陽模又沒有淘汰。目前的工藝及設備已經無法滿足市場需求。國內國際汽車行業進入了更新成型設備的階段。一種兼容陰模陽模的汽車成型裝備市場需要求被提了出來。

2.1陽模真空成型工藝

在陽模成型工藝中，通過在已有花紋的表面進行加熱拉伸并抽真空，將表皮包在產品的外形上進行成型的一種工藝。

2.2陰模真空成型工藝

與陽模不同，它是針對無花紋的表皮進行加熱拉伸，并將花紋的模腔和產品的外形一起進行成型的一種工藝。

2.3陽模/陰模真空成型工藝的對比

這兩種工藝之間各有優點和缺點，下文分別從花紋的成型過程、以及設備和模具投資等相關進行對比。

在表皮花紋的成型過程中，陰模真空成型屬于模內壓花成型復合，而陽模是先進行壓花，再進行復合成型的，這兩種成型工藝中，陽模由于在花紋的拉伸過程中會造成損失，因此，陰模真空成型要優于陽模真空成型;

在設備投資方面，陰模使用的是國產設備，費用比較高，大約為800萬元人民幣。而陽模雖然使用的也是國產設備，但是由于設備沒有陰模的復雜，費用只有它的一半左右。因此，陽模的設備投資要小于陰模的;

在模具的投資方面，陰模由于復雜程度角度，需要使用國外進口模具，成本較高，大約接近400萬元人民幣。而陽模的構造簡單，使用國內制作的模具就可以對應，價格也比較低，大約是陰模的一半左右;

表皮單位成本方面，陰模真空成型的為TPO 110元/平方米，陽模的為PVC 約80元/平方米;

設備制造周期方面，陰模由于構成復雜，時間會比較久，大約需要8個月時間。而陽模周期會短一些，大約6個月。

從以上對比可知，陽模在投資成本、開發的周期等方面均有一定的優勢。不過，由于存在花紋的拉伸損失，需要針對此問題點進行進一步的研究與改進。

3 ? 花紋預收縮改進方法

2.1上裝真空成型軟模開發以及帶百格PVC表皮準備

在真空成型的軟模設計中，需要根據產品本身的特點來設計腔的位置。為了使得兩個產品的拉伸率盡可能地接近，經過大量試驗證明，腔的設置角度為45°時最適宜。同時，為了盡可能地降低角度誤差，使用帶擺格的PVC表皮材料，格子的大小為10mmx10mm;

2.2加工工藝的驗證

測量可知該兩款產品的拉伸率分別為120%和140%，花輥的預收縮率如何開，如何保證收縮的效果，都要在驗證前考慮。經過討論，設計的方案為將花輥分為兩部分，預收縮率分別設為120%和140%進行驗證，試驗結果表明，花紋的收縮效果良好;

2.3花紋的優化方案

對比產品的預備收縮前后發現，經過了120%的預收縮率預收縮之后，產品的花紋保持比較好的效果，與對手件的外觀非常接近。因此，將該產品的預收縮率設定為120%進行正式的花輥的制作。在正式制作過程中，對花輥進行壓花等處理后，進行了PVC表皮的小批量驗證，取得了較好的效果，滿足了客戶對產品的要求。

4 ? 成果收益預估

從前文論述可知，在陰模成型工藝中，雖然在表皮的花紋成型效果比較好，但是，由于其設備的投資以及開發周期等方面不具有優勢。而通過對花輥的預收縮率進行改善后，在開發成本和開發周期方面有著較大的優勢。

4.1成本的收益預估

生產制造所用的設備投資、模具投資以及表皮材料的單價這三個方面直接影響到了最終產品的價格。從設備的投資角度來說，由于可以不使用陰模，減少了滾膠機等設備的投資，設備的成本能降低50%左右。模具方面，陰模設備主要靠進口，費用較高，而使用陽模的設備，基本能在國內制作，費用上幾乎能降低40%～60%。表皮材料的單價方面，陰模成型以TPO材料為主，而陽模材料以PVC為主。兩者價格上差異比較大。以年生產配套50萬輛，每年可節約2000萬左右的費用。

4.2開發周期的降低

陰模由于設備以及模具的復雜程度要高，開發的周期相比陽模而言較長，本方案在開發周期上能節約2個月左右。

5 ? 改進總結

通過試驗驗證，在以下幾個方面進行了一些探究，后續要進一步進行深入研究。

5.1花紋的預收縮比率極限值的探討

通過試驗發現，花紋的深度會影響到拉伸之后的紋理顆粒大小，而且，當花紋深度達到一定值后，會直接對材料造成破壞，因此，要設定合適的花紋預收縮比。該值會隨著PVC的表皮致密層的厚度而發生變化。當致密層厚度為0.3mm，花紋雕塑為0.15mm時，拉伸率為100%;當花紋深度達到0.18mm時，拉伸率為120%;花紋深度為0.225mm時，拉伸率為150%。

5.2拉伸比率的軟件模擬

通過軟件來模擬測試模具的拉伸比例，當面積越大時，所計算的拉伸率與實際的越接近。作為正式開發中，可以通過軟件測試以及軟模之間的值比對來評估正式模具的制作。同時為了盡可能提高軟件模擬的精度，對軟件測試值與軟膜的測量值進行比對，并獲得誤差值，為正式開模提供更高的精度值。

6 結語

本文通過對真空成型工藝中花紋的損失進行了探討，并提出了真空成型的花紋損失改善方法，在企業的投資以及開發成本和進度等方面均具有優勢。

參考文獻：

【1】 劉賀、馬曉東.分析儀表板表皮成型工藝概述及發展，企業實踐;174-175

【2】 李秀峻 ?真空成型工藝花紋損失改善研究，質量方法，2018-05;60-63