李歡1，樊華2
（1.陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200；2.陜汽集團商用車有限公司，陜西 寶雞 722400）
摘要：文章從吸塑發泡地板墊的結構要求、成型工藝、模具結構進行分析，并采用三維軟件 Catia設計一款重卡PVC吸塑發泡地板墊，通過樣件制作、裝車驗證其設計的合理性及批量生產要求。
關鍵詞：吸塑成型；PVC皮革；地板墊；結構設計
1 引言
未來汽車內飾發展的主要趨勢為安全、環保及輕量化，目前汽車內飾的輕量化實現途徑集中在設計和材料方面[1]。地板墊作為汽車內飾的主要零部件，其目的是提升駕駛室舒適度和安全性，同時滿足環保、防滑、阻燃、耐臟等要求。
為提升駕駛舒適度，重卡的地板墊產品現已普遍采用背部發泡的多層材料壓制而成，以提升觸感。做好地板墊結構設計是實現內飾產品高品質發展的前提，也是成型工藝高效作業的保障。
文中借助Catia三維軟件完成一款重卡地板墊的設計， 從產品結構、成型工藝、模具制造等多方面分析，指導地板墊吸塑模具開發，縮短開發周期。
2 重卡地板墊的結構設計
該地板墊成型工藝定義為吸塑發泡成型，其材料為：表皮PVC發泡革+PU軟發泡+PVC黑膜，所用PV表皮厚度為2.5±0.2mm。
整體布局：地板墊位于白車身地板鈑金上。根據常規配置，在地板墊兩側會安裝左/右門檻壓條，中間有手控閥護罩、操縱裝置等，中間偏后位置布置有座椅及副座椅，前部則安裝有環繞式儀表臺。
因此，設計地板墊結構時，為保證舒適性，可將腳踏區域的地板墊厚度保證在20-22mm左右；門檻壓條安裝位置處，在保證門檻壓條與地板墊裝配無間隙情況下將發泡逐漸減薄，見圖2；座椅安裝位置處可將背部發泡厚度較薄，方便座椅安裝，保證表面皮革無拉裂現象；所有開口位置為防止露白，設計發泡層開口處較皮革層周圈縮進3-5mm左右。
根據以上設計注意事項，最終完成的地板墊設計數模見圖3。
3 吸塑發泡成型工藝
吸塑發泡成型工藝步驟包括PVC皮革加熱、黑膜夾持、真空吸附、澆注發泡料、閉模成型、冷卻沖孔等主要工序，其工藝流程見下圖4。
通常生產的地板墊隨放置時間長會出現收縮現象，其影響因素主要有地板墊表面的PVC皮革材料、成型工藝、模具等方面[2]。PVC皮革材料的配方不同，會導致材料具有高壓縮形變量；成型因素如加熱溫度及時長、冷卻時長會導致“表-芯”出現溫度差而產生收縮；模具在 X、Y、Z 方向的縮放比及吸附孔的數量、分布等因素也會影響地板墊與白車身地板鈑金的服帖程度。
因此地板墊收縮現象是多方面因素導致的結果，車間在生產時需采取適當放大地板墊皮革的下料尺寸、合理控制成型溫度及加長時長、制作定型工裝等措施保證地板墊產品質量。
4 吸塑成型模具
4.1 吸塑模具分類
吸塑成型模具分為金屬材質模具、玻璃鋼模具、木模三種[4]。目前市場上常用的發泡地板墊金屬模有鋼模和鋁合金模具兩種，鋼模成型效果佳、壽命長，可將吸塑及沖切工藝一體化，效率高，但其制造成本較高，約為鋁合金模具成本的二倍。鋁合金模具因其良好的導熱和散熱快性能也被市場廣泛使用，其制造成本比鋼模低，不足之處是材質本身較軟，需依次經歷“吸塑成型→產品冷卻→手工沖切孔”工序。
一般在大規模工業化生產中，以金屬模具為主，而在小批量生產中以玻璃鋼模具為主[3]。玻璃鋼模具壽命短，受熱容易變形[4]。
木模主要用于產品試制階段，一般用于主機廠短時間內驗證產品T0階段的裝車效果。模具精度差且壽命最短，但開模周期短，約一周左右即可完成，成本低，滿足主機廠時間節點。
4.2 鋁模的制作步驟
綜合考慮產品結構、市場銷量等，本文定義正式模具開發為鋁膜，材質為ZL104。其模具制作的主要步驟如圖5所示。
4.3 鋁模的制造要求
（1）要求模具型腔表面及分型面光滑，無毛邊，沙眼，氣孔，縮凹，裂紋，加工痕等缺陷。
（2）因下模為吸塑模，故要求型面壁厚最小厚度不得小于25mm，其內設冷卻系統，采用循環水冷卻，需預埋不銹鋼管。
（3）產品開孔需手工沖裁，故其切割邊界及孔位應在模具上加工壓痕，模具所有孔位做成可拆卸式，方便調整位置。
（4）吸塑孔可采用標準氣塞，合理布置吸塑孔的位置以及數量，氣塞，需大小統一，分布均勻。
（5）模具導向裝置要求使用“導柱+導套”的導向方式，且滿足自潤滑。
（6）模具上下模合模后密封性良好，無溢料，產品邊緣和沖孔處不能露白。
（7）模具外表面防銹處理，模具須有起吊裝置和鎖模裝置，方便模具的吊運。
5 制造的吸塑模具及產品實物
結合產品設計數據，制作成型模具并生產輸出產品樣件，吸塑模具實物見圖6，地板墊產品實物見圖7。
通過樣件裝車驗證，地板墊實物外觀平整、無褶皺，裝車效果好，與白車身鈑金服帖，滿足批量生產要求。
6 結語
地板墊為汽車內飾產品的重要組成部分。本文借助Catia三維軟件從專業角度分析產品結構，設計完成一款重卡發泡地板墊，簡要說明吸塑成型工藝的注意事項及模具制造的細節要求，并通過模具制造、樣件試制、裝車驗證等環節，驗證產品設計的合理性，滿足批產要求。
參考文獻
[1] 楊冰冰,焦小甫,翁明勝.淺談汽車內外飾結構設計及成型工藝[A]. 第十二屆河南省汽車工程科技學術研討會,277.
[2] 楊詩潤,程濤.汽車PVC發泡地墊革高溫收縮問題的分析及解決[J].汽車工藝與材料,2015(8):47-50.
[3] 曾毅,汪祥.吸塑成型工藝在軍車內飾開發中的應用[J].汽車工藝與材料,2018(5):29-32.
[4] 歐永杰.吸塑成型在客車上的應用[J].商用汽車雜志,2006(1):104-105.
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