汽車儀表板表皮自動(dòng)包覆工藝
2024-11-11
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汽車儀表板表皮自動(dòng)包覆工藝
【概要描述】汽車儀表板是汽車重要的組成部分。儀表板往往需要在之后集成空調(diào)、音響以及各種電子儀表和行車電腦，因此需要儀表板具備足夠的剛性。另外，在外部意外碰撞發(fā)生時(shí)，為了減少對乘員的傷害，需要儀表板吸能特性優(yōu)越。這些，是由儀表板的結(jié)構(gòu)特性要求決定的。
【概要描述】
汽車儀表板是汽車重要的組成部分。儀表板往往需要在之后集成空調(diào)、音響以及各種電子儀表和行車電腦，因此需要儀表板具備足夠的剛性。另外，在外部意外碰撞發(fā)生時(shí)，為了減少對乘員的傷害，需要儀表板吸能特性優(yōu)越。這些，是由儀表板的結(jié)構(gòu)特性要求決定的。
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汽車儀表板是汽車重要的組成部分。儀表板往往需要在之后集成空調(diào)、音響以及各種電子儀表和行車電腦，因此需要儀表板具備足夠的剛性。另外，在外部意外碰撞發(fā)生時(shí)，為了減少對乘員的傷害，需要儀表板吸能特性優(yōu)越。這些，是由儀表板的結(jié)構(gòu)特性要求決定的。在汽車工業(yè)飛速發(fā)展的今天，儀表板除了需要滿足上述性能要求，還得滿足裝飾要求，滿足駕駛?cè)藛T和乘員的視覺和審美要求，滿足手感和色澤要求以及輕量化要求。不同于陽模真空成型工藝和陰模真空成型工藝，也不同于主流的儀表板搪塑成型工藝，高端儀表板設(shè)計(jì)為表面貼合包覆帶皮紋的PVC或TPO面料或真皮面料，針對這種皮紋面料的貼合包覆，其表皮包覆工藝也不一樣。
一、儀表板基本結(jié)構(gòu)
儀表板的基本包覆結(jié)構(gòu)主要由三部分構(gòu)成：PP骨架 （3mm、主骨架）、3D發(fā)泡面料（5mm、軟觸感）和表皮（0.5mm、皮紋），如圖1所示。
二、工藝分析
在PP骨架注塑成型后，如何完成中間彈性層 3D發(fā)泡面料與最外層的表皮貼合呢？考慮到這種工藝的儀表板一般為高檔汽車的應(yīng)用，所以，粘合劑一般選用低voc的熱熔膠粘接。在儀表板正面上方，左右兩側(cè)紅色陰影部分，儀表板需要在該區(qū)域有軟觸感（見圖2），也就是說需要有3D發(fā)泡面料作為中間填料貼合在表皮下方。這就需要在生產(chǎn)中考慮預(yù)貼3D發(fā)泡面料。
在儀表板的水平面和垂直面交界處有表皮接縫，那么，在生產(chǎn)實(shí)際中，需要保證接縫部位做鑲嵌處理（見圖3）。這就需要一個(gè)對縫裝置，確保表皮接縫完全入槽，保證成品平穩(wěn)，表面平整光滑，保持整體皮紋一致性。同時(shí)需要在對縫單元與表皮接縫對應(yīng)位置設(shè)置對縫刀片，實(shí)現(xiàn)對縫線和壓實(shí)（見圖4）。
由于本體材料分布厚度不同，各貼合區(qū)域形狀不同，為此將影響貼合的效果。因此，在貼合模具中，針對各功能區(qū)域，模具設(shè)計(jì)為不同模溫，確保表皮最終產(chǎn)生一致的貼合質(zhì)量（見圖5）。
三、工藝實(shí)施步驟
1、對3D發(fā)泡面料實(shí)施涂膠和滾涂工藝，均勻涂布，保證儀表板貼合面所有區(qū)域貼合強(qiáng)度一致。由于手工噴涂會(huì)導(dǎo)致膠水涂布不均勻，造成貼合面結(jié)合強(qiáng)度不一致。而且，由于手工涂布的控制不精確，會(huì)導(dǎo)致熱熔膠浪費(fèi)較大，增加了生產(chǎn)成本。因此改用熱熔膠滾涂機(jī)進(jìn)行涂膠。
2、軟觸層貼合。軟觸層貼合通常由雙壓貼合壓機(jī)來完成，采用紅外非接觸式加熱來完成熱熔膠水激活。在模具設(shè)計(jì)時(shí)，一般考慮下模為真空結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，用來放置和固定3D發(fā)泡面料。而上模則是用來放置和固定塑料骨架。
其實(shí)，對于軟觸層貼合有另外一個(gè)可選方案，就是在表皮縫合之前進(jìn)行3D發(fā)泡面料貼合。但是那樣會(huì)降低縫線的工藝精度，使得接下來的表皮預(yù)貼合工序變得復(fù)雜，不易操作。由于需要加熱和冷卻塑料骨架，這個(gè)加熱降溫過程會(huì)消耗時(shí)間大約300s，這樣導(dǎo)致制作周期延長了，降低了效率。而且，由于持續(xù)熱模，會(huì)導(dǎo)致能耗加大。綜上所述，我們推薦獨(dú)立的軟觸層貼合工藝，避免上述選項(xiàng)工藝帶來的缺點(diǎn)。軟觸層貼合模具如圖6所示。
3、儀表板整體噴膠。整體噴膠經(jīng)過如下操作步驟：
①將已經(jīng)包覆3D面料的儀表板放置在噴膠工裝上，并夾緊。
②快速安全門關(guān)閉，允許機(jī)器人操作。
③機(jī)器人根據(jù)產(chǎn)品預(yù)設(shè)程序，機(jī)器人手臂帶動(dòng)熱熔膠噴頭按照指定路徑噴涂。
④快速安全門打開，操作人員進(jìn)入。
⑤取走噴涂結(jié)束的儀表板，并放置新的待噴涂儀表板。
⑥重復(fù)步驟第1到第5。由于表皮PVC（或TPO面料或真皮面料）表面通常有自然紋路，這樣，如果采用輥涂，容易使得表皮紋路失真；再者，由于儀表板深度3D造型，使得輥涂已經(jīng)無法操作實(shí)現(xiàn)。所以，實(shí)際生產(chǎn)狀況下，一般會(huì)優(yōu)先采用機(jī)器人噴膠，這種非接觸式噴膠，可以完全保留表皮的自然紋路。機(jī)器人噴膠，具有快速高效、均勻涂覆的特點(diǎn)，而且不存在過噴和漏噴，在熱熔膠使用時(shí)，避免了大量浪費(fèi)。
4、表皮預(yù)貼合。表皮預(yù)貼合，是通過預(yù)貼合工裝，操作人員將表皮定位到儀表板，實(shí)現(xiàn)初步預(yù)貼合。表皮預(yù)貼合經(jīng)過如下操作步驟：
①將噴膠結(jié)束的儀表板，放置到預(yù)貼合工裝上，并夾緊。
②將表皮放置到儀表板上方，并初步將縫線對正。
③操作人員將對縫刀片順序手工扳動(dòng)直到壓實(shí)儀表板表皮對應(yīng)位置，分多點(diǎn)壓實(shí)表皮縫線入槽。
④打開對縫刀片，并取出預(yù)貼合完成的工件。
⑤重復(fù)步驟第1到第4。表皮縫線除了增加了車內(nèi)自然縫合的手工感，而且也有效解決了表皮在深度3D表面包覆產(chǎn)生的皺褶質(zhì)量缺陷。預(yù)貼合實(shí)現(xiàn)了縫線準(zhǔn)確定位，為熱壓包覆包邊做了條件準(zhǔn)備。
5、儀表板表皮包覆包邊。表皮的包覆包邊經(jīng)過如下操作步驟：
①將預(yù)貼合完成的儀表板，放入模具下模。
②操作人員退出到機(jī)器安全區(qū)域，并按鈕確認(rèn)。
③壓機(jī)上模下壓并合模加壓實(shí)現(xiàn)主表面均勻壓合到位。
④與此同時(shí)，下模中的包邊機(jī)構(gòu)工作，將邊緣面料對折，并均勻壓合到預(yù)設(shè)要求。
⑤多模溫系統(tǒng)工作，快速加熱至膠水激活溫度，實(shí)現(xiàn)熱熔膠水激活。
⑥保持主面包覆壓力和包邊機(jī)構(gòu)壓力。
⑦多模溫機(jī)構(gòu)切換為快速冷卻至設(shè)定溫度，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品冷卻和定型。
⑧開模。
⑨去除包覆包邊完成的工件。
⑩重復(fù)步驟第1到第9。由于包覆包邊，壓機(jī)需要精確地壓力輸出，所以考慮使用大功率伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)上模升降（見圖7和圖8）。從另外一方面來說，由于伺服系統(tǒng)的快速響應(yīng)和高速執(zhí)行的特點(diǎn)，也大大減少了工序循環(huán)時(shí)間，節(jié)約了加工成本，提高了單位時(shí)間產(chǎn)量。
5、手工精修。在第五步工序結(jié)束后，已經(jīng)完成了99%以上面積的表皮包覆和包邊。但是，對于產(chǎn)品背面的個(gè)別尖角，存在包覆熱壓時(shí)對折包邊，在尖角處易產(chǎn)生材料堆積。這種情況下，一般需要人工介入，做手工精修，使用專用工具對于材料堆積處做重新推壓，確保整個(gè)產(chǎn)品包覆包邊質(zhì)量的一致性。
四、自動(dòng)包覆工藝特點(diǎn)
（1）效率大大提高。采用自動(dòng)包覆工藝，可以將生產(chǎn)效率極大提高，用工數(shù)量和人工成本降低。過去人均日產(chǎn)量4件/人，而采用該自動(dòng)包覆生產(chǎn)線人均產(chǎn)量提升了10倍，達(dá)到40件/人。
（2）質(zhì)量有保證。手工涂膠的不確定性，會(huì)導(dǎo)致產(chǎn)品貼合不牢，表面平滑程度參差不齊。而采用自動(dòng)化生產(chǎn)線后，由于機(jī)器生產(chǎn)的可靠性和重復(fù)性，生產(chǎn)質(zhì)量穩(wěn)定，合格率極大提高。
五、結(jié)語
在制造工藝不斷進(jìn)步的今天，汽車內(nèi)飾設(shè)計(jì)生產(chǎn)將會(huì)趨向更加環(huán)保、舒適、美觀和高效。在材料和工藝的選用上也將更加精細(xì)，現(xiàn)代科技的融入將助推汽車工業(yè)再上新高度。
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