汽车内外饰双色注塑产品结构设计应用

汽车内外饰双色注塑产品结构设计应用【摘要】汽车内外饰产品设计中，采用双色注塑结构设计，兼具性能要求和视觉美观。采用双色注塑结构设计了某款汽车前风窗玻璃装饰条，其本体骨架采用热塑性塑料ASA，两侧软胶采用热塑性弹性体TPU，整个产品通过二次注塑熔融方法将两种材料联结成型。该设计提高了注塑成型的生产效率，保证了产品的外观一致性，满足了产品装配要求，简单可靠；满足了产品功能要求，美观、导水、降噪。【关键词】内外饰品；热塑性塑料；热塑性弹性体；双色注塑；断面联结引言目前汽车塑料化设计、轻量化程度已经成为衡量汽车工业发展水平的重要指标，在汽车上尽可能使用塑料制品，以塑代钢，既可以提高汽车产品设计的灵活性，又可以节约金属材料，减轻车辆自重，节约燃油，符合节能减排的趋势要求[1]。而在生产汽车用工程塑料产品的方法中，塑料双色注塑成型技术作为一种成熟的注塑成型方法，其生产的产品具有功能性与美观性并存的效果。由于双色注塑具有众多优点，汽车上的多色尾灯最早也最多运用双色注塑技术[2]，而且随着技术的发展需要，现在及将来双色注塑产品设计将是汽车内外饰品的发展方向。因此在汽车内外饰产品设计中，对具有不同材质要求的部件，双色注塑结构是其最适宜的设计方法。本设计采用双色注塑技术设计了一种汽车前风窗玻璃装饰条，针对现有生产和装配工艺，效率低、合格率低的问题，新的设计从产品的结构设计、联结断面设计、模具设计到生产注塑成型工艺都进行了深入的探究，设计的产品具有质量稳定、安装简便、装配美观、降噪性能好等一系列优点，极大地提高了产品的工业化生产效率和质量，降低了工业化生产的成本。1产品设计1.1设计流程现有的汽车前风窗玻璃装饰条产品，在生产时将本体骨架和挤塑成型两侧的软胶分别通过注塑成型的方法生产出来，然后再人工采用定位工装将软胶粘接在本体两侧，生产效率低、产品质量不高，无法满足批量化生产的需要[3]。参考成熟的双色注塑成型技术[3，4]，若将本体骨架与玻璃侧软胶和钣金侧软胶通过双色注塑成型的方法整体生产出来，将会显著提高生产效率，提高产品质量。整个设计和制作工艺流程如下及图1所示。（1）技术交流主要进行了设计构想，成型工艺构想，最终确认了目标设定、开发的必要性和可行性、确认了造型的输入。（2）方案设计、分析评审、结构设计评审。（3）快速样件的数据冻结、制作、试装、验证（4）快速件验证反馈，在这一阶段由产品设计部门、质量检测部门、项目开发部门、对试装进行评估，对存在的问题进行分析，出具更改优化方案，对结构进行改进、数据优化、完善。（5）模具制作、工装检具的制作（6）小批量工装件试装，路试，对产品的综合性能进行验证，安装的可靠性，是否振动、松脱，是否翘曲变形，是否存在其它不可预估的缺陷进行验证（7）小批量生产供货，项目管控、固化工艺、固化流程，项目审验，量产准备。（8）量产供货1.2产品结构产品装配结构如图1所示，其各部分代号1是本体骨架，2为第一软胶，3为第二软胶，4为前风窗玻璃，5为玻璃胶，6为车身钣金，7为固定座。其中，1作为本体骨架使用的材料为ASA，第一软胶2以及第二软胶3均为热塑性弹性体TPU。整体结构描述即本体骨架通过第一软胶与前风窗玻璃搭接于一起作为第一小部分连接，本体骨架利用第二软胶与车身钣金搭接在一起作为第二小部分连接，前风窗玻璃经玻璃胶与车身钣金相接作为第三部分连接，本体骨架固定于与车身钣金相固接的固定座上作为整体的支撑。图1产品使用状态剖面结构本设计的特点在于产品结构设计采用双物料，通过双色注塑成型保证了本体骨架和软胶联接的结构强度，保证了稳定的产品质量，保证了外观品质。根据图2产品使用状态的剖面结构可以看出，本体骨架上侧一端向左延伸形成了可以增加本体骨架1和第一软胶2之间连接结构强度的台阶部，而所述本体骨架的下侧端向右则通过凹陷形成了用于增加本体骨架和第二软胶之间接触面积的凹陷部，通过增加本体骨架1和第二软胶3间的接触面，以此来增加了本体骨架1和第二软胶3间连接的强度。两处设计的具体细节如图2所示，从图2（a）中可以看出a-b-c-d-e-f为本体骨架1和第一软胶2的联接的断面结构，b-c-d-e-f即为所述的台阶部；图2（b）则可以看到g-h-i-j形成了本体骨架1与第二软胶3联接的断面，同时成为了本体骨架1的凹陷部。图2连接部细节2材料选择及生产方案为保证双色注塑产品的生产质量同时将产品的费用控制在合理的范围内，本设计从材料的选择方面层层把关，最终选择工程塑料（ASA）作为本体骨架，选择TPU热塑性聚氨酯弹性体橡胶作为第一、第二软胶。工程塑料具有质量轻、比强度高、电绝缘性好、化学稳定性优良等一系列有点；TPU则是透明的塑胶颗粒，通过注塑成型后的产品可以改变成任意的颜色，且具有耐磨、弹性好、硬度范围广等优点[5]。从以上的优点分析，这两种材料的选择符合产品设计的要求。根据图2所示产品的结构图进行模具设计，模具结构后模是采用的是两侧滑块和中间插板式封刀片结构.前模是采用了主注射口和副注射口的热流道系统。注塑设备采用的是600T双色注塑机，注塑过程：主喷嘴完成本体材料ASA的注塑后，两侧滑块和中间的插板同时完成各自的动作后，注塑机的副喷嘴注射软胶TPO，经过冷却、保压、开模、顶出，一个完整的注塑周期，生产出合格的产品。3结论及展望本设计采用双色注塑产品结构设计，利用双色注塑成型技术进行生产，得到的产品具有质量稳定、外观品质优良的优点。与传统产品相比较，本设计注塑生产的产品克服了以往产品连接强度不高，在密封、降噪及美观性方面不足的缺点，同时与传统产品装配时的难易程度相比较，新产品装配于汽车前风窗玻璃的操作更为简单，可以大幅节约人力资源、提高工业化生产效率。综合来讲，本次新型汽车前风窗玻璃装饰条的设计较传统产品性能优异，后续该技术将应用与其它车型的研发，根据不同的性能要求、外观需求，扩大该技术的应用范围。参