阳模阴模真空成型工艺花纹损失改进策略研究

葛孝华

摘要：在模具成型中，会因为摸具成型的工艺不同而导致出模后产品的外观上有差异。并且，由于各种工艺之间也存在不同的缺陷。本文针对阳模和阴模的真空成型工艺进行了对比分析，指出两种工艺各自的优点和缺点。并进一步就花纹预收缩后的损失提出了改进方法。

关键词：真空成型;花纹预收缩;成型工艺;改进策略;工艺分析

1 引言

随着汽车使用的量越来越大，人们对汽车的各种性能要求也越来越多。汽车除了优越的驾驶性能、以及突出的燃油经济性外，汽车的各种内饰件也成为了人们关注的对象，这也成为了各大汽车厂商提高自己产品竞争力的要素之一。由于目前中低端汽车内饰产品主要通过带花纹的表皮阳模真空复合成型。表皮经过加热以后进行拉伸，花纹纹理产生了变化，无法满足原始设计中内饰花纹纹理的品质需求，必须要采用阴模成型来避免花纹变化。

2 阳模/阴模真空成型工艺分析

随着市场需求的变化，目前国内生产汽车内饰的设备以阳模成型为主，不能上阴模模具生产内饰件。阴模设备又不能完全满足阳模模具生产。现阶段虽然阴模工艺是趋势，但阳模又没有淘汰。目前的工艺及设备已经无法满足市场需求。国内国际汽车行业进入了更新成型设备的阶段。一种兼容阴模阳模的汽车成型装备市场需要求被提了出来。

2.1阳模真空成型工艺

在阳模成型工艺中，通过在已有花纹的表面进行加热拉伸并抽真空，将表皮包在产品的外形上进行成型的一种工艺。

2.2阴模真空成型工艺

与阳模不同，它是针对无花纹的表皮进行加热拉伸，并将花纹的模腔和产品的外形一起进行成型的一种工艺。

2.3阳模/阴模真空成型工艺的对比

这两种工艺之间各有优点和缺点，下文分别从花纹的成型过程、以及设备和模具投资等相关进行对比。

在表皮花纹的成型过程中，阴模真空成型属于模内压花成型复合，而阳模是先进行压花，再进行复合成型的，这两种成型工艺中，阳模由于在花纹的拉伸过程中会造成损失，因此，阴模真空成型要优于阳模真空成型;

在设备投资方面，阴模使用的是国产设备，费用比较高，大约为800万元人民币。而阳模虽然使用的也是国产设备，但是由于设备没有阴模的复杂，费用只有它的一半左右。因此，阳模的设备投资要小于阴模的;

在模具的投资方面，阴模由于复杂程度角度，需要使用国外进口模具，成本较高，大约接近400万元人民币。而阳模的构造简单，使用国内制作的模具就可以对应，价格也比较低，大约是阴模的一半左右;

表皮单位成本方面，阴模真空成型的为TPO 110元/平方米，阳模的为PVC 约80元/平方米;

设备制造周期方面，阴模由于构成复杂，时间会比较久，大约需要8个月时间。而阳模周期会短一些，大约6个月。

从以上对比可知，阳模在投资成本、开发的周期等方面均有一定的优势。不过，由于存在花纹的拉伸损失，需要针对此问题点进行进一步的研究与改进。

3   花纹预收缩改进方法

2.1上装真空成型软模开发以及带百格PVC表皮准备

在真空成型的软模设计中，需要根据产品本身的特点来设计腔的位置。为了使得两个产品的拉伸率尽可能地接近，经过大量试验证明，腔的设置角度为45°时最适宜。同时，为了尽可能地降低角度误差，使用带摆格的PVC表皮材料，格子的大小为10mmx10mm;

2.2加工工艺的验证

测量可知该两款产品的拉伸率分别为120%和140%，花辊的预收缩率如何开，如何保证收缩的效果，都要在验证前考虑。经过讨论，设计的方案为将花辊分为两部分，预收缩率分别设为120%和140%进行验证，试验结果表明，花纹的收缩效果良好;

2.3花纹的优化方案

对比产品的预备收缩前后发现，经过了120%的预收缩率预收缩之后，产品的花纹保持比较好的效果，与对手件的外观非常接近。因此，将该产品的预收缩率设定为120%进行正式的花辊的制作。在正式制作过程中，对花辊进行压花等处理后，进行了PVC表皮的小批量验证，取得了较好的效果，满足了客户对产品的要求。

4   成果收益预估

从前文论述可知，在阴模成型工艺中，虽然在表皮的花纹成型效果比较好，但是，由于其设备的投资以及开发周期等方面不具有优势。而通过对花辊的预收缩率进行改善后，在开发成本和开发周期方面有着较大的优势。

4.1成本的收益预估

生产制造所用的设备投资、模具投资以及表皮材料的单价这三个方面直接影响到了最终产品的价格。从设备的投资角度来说，由于可以不使用阴模，减少了滚胶机等设备的投资，设备的成本能降低50%左右。模具方面，阴模设备主要靠进口，费用较高，而使用阳模的设备，基本能在国内制作，费用上几乎能降低40%～60%。表皮材料的单价方面，阴模成型以TPO材料为主，而阳模材料以PVC为主。两者价格上差异比较大。以年生产配套50万辆，每年可节约2000万左右的费用。

4.2开发周期的降低

阴模由于设备以及模具的复杂程度要高，开发的周期相比阳模而言较长，本方案在开发周期上能节约2个月左右。

5   改进总结

通过试验验证，在以下几个方面进行了一些探究，后续要进一步进行深入研究。

5.1花纹的预收缩比率极限值的探讨

通过试验发现，花纹的深度会影响到拉伸之后的纹理颗粒大小，而且，当花纹深度达到一定值后，会直接对材料造成破坏，因此，要设定合适的花纹预收缩比。该值会随着PVC的表皮致密层的厚度而发生变化。当致密层厚度为0.3mm，花纹雕塑为0.15mm时，拉伸率为100%;当花纹深度达到0.18mm时，拉伸率为120%;花纹深度为0.225mm时，拉伸率为150%。

5.2拉伸比率的软件模拟

通过软件来模拟测试模具的拉伸比例，当面积越大时，所计算的拉伸率與实际的越接近。作为正式开发中，可以通过软件测试以及软模之间的值比对来评估正式模具的制作。同时为了尽可能提高软件模拟的精度，对软件测试值与软膜的测量值进行比对，并获得误差值，为正式开模提供更高的精度值。

6 结语

本文通过对真空成型工艺中花纹的损失进行了探讨，并提出了真空成型的花纹损失改善方法，在企业的投资以及开发成本和进度等方面均具有优势。

参考文献：

【1】 刘贺、马晓东.分析仪表板表皮成型工艺概述及发展，企业实践;174-175

【2】 李秀峻  真空成型工艺花纹损失改善研究，质量方法，2018-05;60-63