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当轿车内饰件热压成型模具的制造工艺

发布时间:2021-09-11 07:02:29 阅读: 来源:压力机厂家
当轿车内饰件热压成型模具的制造工艺

轿车内饰件热压成型模具的制造工艺

摘 要:阐述轿车内饰件热压成型模具的特点和成型过程,着重介绍模具的设计和制造工艺流程。

关键词:轿车内饰件;模具;数控加工

0 引言

在轿车内饰件中,诸如主地毯、行李箱侧板、行李箱地毯、衣帽架、门和顶棚等,称为软内饰件,是汽车内饰件中最为关键的部分。此类内饰件不仅要求色彩淡雅,手感柔软、舒适,同时也要求外观造型别致,因而成型过程也有其独特的一面。本公司技术人员经过多年对此类产品模具的摸索、研制和开发改动以后会显现乱码,已形成一整套完整的设计、制造工艺流程。从利用德国GOM公司的流动式光学扫描设备获取样件3D数据开始,运用逆向工程技术进行内饰件产品设计,到使用UG II软件进行模具设计,制定铸件浇铸工艺,最终使用日本Toshiba BTD-13R22大型四轴卧式镗铣床加工成型模具,其设计、造型、制造、工艺等技术已相当成熟。

1. 轿车内饰件的特点

轿车内饰件根据不同用途,可采用不同材料制造,但每件内饰都由两部分构成:面料和骨架。面料大多为针刺地毯、簇绒地毯、布料等;骨架多采用麻纤维+聚丙烯(PP),(2)时效温度对合金的强度影响较大棉纤维+聚丙烯(PP),废纤维+树脂,木粉板等。在制造过程中,面料不必加热,而骨架需预先加热软化成型,再与面料粘合,冷却成型。同时为追求内饰件高雅的气质,面料一般采用浅色材料,因此成型后不能有任何污迹粘附。而且就地毯、行李箱侧板、轮罩这些内饰件的形状而言,外形尺寸较大,型面都为自由曲面,难以用传统二维图纸描述,型面起伏多变,高低落差悬殊。综合以上特点,传统的模具设计、制造工艺无法满足产品成型要求。

2. 模具特点

根据以上产品的特点,成型模具不能采用常规的钢质材料,同时要求模具材料除了达到基本硬度外,还要求具有导热性好、不生锈的特点。综上所述,我们选用铝合金作为模具材料。成型过程参照金属覆盖件拉延过程,模具没有贴合的分型面,在模具成型部分外留出类似压料圈的延伸面,用来固定面料,同时在成型面以下相同距离采用水管冷却法,加快产品定型固化。

3. 模具设计

3.1 源数据类型

在内饰件模具设计前,首先要得到产品的三维数据模型,根据当前条件,客户提供的数据源形式可分为三维数模、样件或图纸,任何软件制作的三维数模通过IGS文件接口,都可由UG软件读入进行设计。如提供的是样件,则需通过扫描,得到数据点云,采用反求工程技术构建产品型面,通过不断比较修正,最终得到三维内饰件产品造型。如条件许可,还可以用聚氨酯材料加工出一比一的凹腔模型,将实物与其对应,进行匹配,以防止局部缺陷造成最终影响。

3. 2模具结构

考虑到产品成型的特殊性和模具材料的特点,我们制造的模具结构为:成型部分铝合金厚度为35毫米,且随起伏多变型面,反面每隔300mm至400mm固定距离,增加纵横交错的支撑筋,模具上下底板采用槽钢或工字钢,整个模具皆采用铝合金铸件。

3.3成型面的延伸设计

由于内饰件产品骨架在成型前需加热软化,产生拉延变形,随后将其与面料贴合,故在成型过程中需保证产品外部在一定张力的作用下保持相对静止。同时,考虑最终产品轮廓根据实际装车情况有延伸的可能性,因此在模具设计中,参照金属拉延模的做法,将产品成型部分型面按原有趋势延伸15毫米,既是产品成型过程需要,又可加强模具周边的强度。随后根据产品表面造型,使用UGII软件的加厚操作,完成单个模具的整体设计、造型工作,同理,通过偏置内饰件产品的壁厚,可得到另一模具的三维造型。

3.4冷却水管的设计

由于内饰件产品在成型过程中,骨架材料先加热软化,温度需达到150~200摄氏度,以使其具有塑性,便于拉延成型。当软化材料成型并与面料粘结后,又需要及时冷却定型,以防止产品从模具中取出后变形,故需对模具进行快速冷却。冷却模具采用水冷方式,即在模具内铺设冷却水管。由于产品材料冷却的特殊要求,需将冷却水管排布均匀,最好离模具成型面保持相同距离。我们采用UGII软件在先前设计完毕的模具造型上直接排布,根据产品型面起伏给出偏置距离,使水管的走向与型面的曲面变化一致,保证水管在工作中的冷却效果。设计完毕的水管可在计算机上给出效果图,方便验证。随后,可生成二维图纸,交给专门部门进行水管弯制,以备后用。

4. 制造流程

4.1木模模型的制造

由于内饰件模具尺寸较大,考虑到模具重量和冷却方式,我们采用实型铸造方法得到铝合金毛坯。根据实型铸造工艺,需先制作一个木模,按传统做法,需根据设计要求手工制模成型。由于我们已在计算机上完成模具整体的设计、造型工作,就可以非常方便的利用数控机床切削出铸造所需要的木模型面,既减轻了工作量,缩短了木模制造周期,又保证了浇注后的毛坯具有均匀的加工余量。

4.2冷却水管的预埋与铸件的成型

水管制作完成后,需用预埋的内置的方法,在毛坯浇注的同时完成。即在浇注模具毛坯时,将冷却水管预先固定在泥芯上,离型面约5~8毫米,待上铸型与下铸型合模浇注后,冷却水管就自然被铝合金包住,采用这种方法排布的冷却水管,与模具成型面距离统一,吸热效率极高,冷却效果非常好,模具工作时表面温度可降低至5~10摄氏度。同时,由于严格控制了水管走向,可保证铝铸件加工时不会破坏水管层。由于铸件体积较大,铸造工艺也及其复杂,经过多次试验,我们已能用砂型铸造和实型铸造两种方法浇铸大型铝合金模具毛坯。实型铸造最大重量可达250公斤,砂型铸造最大重量已达1500公斤。

4.3模具型面加工

模具毛坯浇注完成后,我们得到的是一个具有均匀余量的铸件,此类模具毛坯最大重量达1.5吨,最大尺寸为1900 X 1700 X 450 毫米,需要选择合适的加工中心完成最后的数控加工。在我们的制造过程中,Toshiba BTD-13R22大型四轴卧式镗铣床起到了关键作用。该机床功率强大,适合重力切削,数控系统和机械运动机构能够长时间持续稳定运行,高精度大型旋转工作台,能做到一次装夹,多面加工,还可利用可伸展主轴切削较为低洼处的曲面。

根据毛坯铝合金材质特性和型面起伏的特征,为提高加工效率和节约刀具成本,我们采用WALTER模块化螺纹连接式接杆和刀头,刀具类型使用仿形铣刀,粗加工使用镶嵌式多片铣刀,精加工使用镶嵌式单片铣刀,材料选择适合铝合金加工的WMG和WK10类刀片,该类刀片采用耐磨硬质合金,前角和后角较大,易排屑。

4.4模具装配及拉料夹持装置的安装

对于类似地毯、行李箱侧板或轮罩的模具,上模和下模在合模过程6. 按“启动”键中采用定位柱和定位孔作为合模的装置,或者采用导向板定位。一旦模具调试完成,并进行正式使用时,定位装置一概卸除,靠产在未来几年品的料厚和模具的形状自行地位,此类结构省略了一般模具的导柱/导套装置,结构简单,安装方便。

为防止面料在成型过程中产生折皱现象,对于产品边缘起伏落差小的形态,比如地毯,我们采用在边缘的顶部和底部安装一排拉针,阻止面料随模具成型而跟紧型腔,拉针拉住面料,迫使面料拉延并延伸,使其变形,最终在快速冷却后使面料和骨架迅速定型。对于产品型面起伏落差很大的形态,比如行李箱侧板或轮罩,在四周边缘,采用夹持框架方式,拉住面料。框架形状与产品轮廓一致。

5.结束语

在本人的主持下,采用此类内饰件模具的制造工艺,已成功开发并制造了多种车型的内饰件模具。比如,上海通用赛欧SRV行李箱左右侧板及备胎盖;奇瑞东方之子主地毯、轮罩及行李箱平地毯模具;大众B5豪华右轮罩;风神3号行李箱内饰件;江淮瑞风主地毯及轮罩;大众GP3左右轮罩;上海通用凯越主地毯;大众POLO三厢车衣帽架等。

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