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安全錘廠家為你介紹熱壓成型模具的制造工藝
在轎車內飾件中，諸如主地毯、行李箱側板、行李箱地毯、衣帽架、門和頂棚等，稱為軟內飾件，是汽車內飾件中最為關鍵的部分。此類內飾件不僅要求色彩淡雅，手感柔軟、舒適，同時也要求外觀造型別致，因而成型過程也有其獨特的一面。本公司技術人員經過多年對此類產品模具的摸索、研制和開發，已形成一整套完整的設計、制造工藝流程。從利用德國GOM公司的流動式光學掃描設備獲取樣件3D數據開始，運用逆向工程技術進行內飾件產品設計，到使用UGII軟件進行模具設計，制定鑄件澆鑄工藝，最終使用日本ToshibaBTD-13R22大型四軸臥式鏜銑床加工成型模具，其設計、造型、制造、工藝等技術已相當成熟。
1．轎車內飾件的特點
轎車內飾件根據不同用途，可采用不同材料制造，但每件內飾都由兩部分構成：面料和骨架。面料大多為針刺地毯、簇絨地毯、布料等；骨架多采用麻纖維+聚丙烯（PP），棉纖維+聚丙烯（PP），廢纖維+樹脂，木粉板等。在制造過程中，面料不必加熱，而骨架需預先加熱軟化成型，再與面料粘合，冷卻成型。同時為追求內飾件高雅的氣質，面料一般采用淺色材料，因此成型后不能有任何污跡粘附。而且就地毯、行李箱側板、輪罩這些內飾件的形狀而言，外形尺寸較大，型面都為自由曲面，難以用傳統二維圖紙描述，型面起伏多變，高低落差懸殊。綜合以上特點，傳統的模具設計、制造工藝無法滿足產品成型要求。
2．模具特點
根據以上產品的特點，成型模具不能采用常規的鋼質材料，同時要求模具材料除了達到基本硬度外，還要求具有導熱性好、不生銹的特點。綜上所述，我們選用鋁合金作為模具材料。成型過程參照金屬覆蓋件拉延過程，模具沒有貼合的分型面，在模具成型部分外留出類似壓料圈的延伸面，用來固定面料，同時在成型面以下相同距離采用水管冷卻法，加快產品定型固化。
3．模具設計
3．1源數據類型
在內飾件模具設計前，首先要得到產品的三維數據模型，根據當前條件，客戶提供的數據源形式可分為三維數模、樣件或圖紙，任何軟件制作的三維數模通過IGS文件接口，都可由UG軟件讀入進行設計。如提供的是樣件，則需通過掃描，得到數據點云，采用反求工程技術構建產品型面，通過不斷比較修正，最終得到三維內飾件產品造型。如條件許可，還可以用聚氨酯材料加工出一比一的凹腔模型，將實物與其對應，進行匹配，以防止局部缺陷造成最終影響。
3．2模具結構
考慮到產品成型的特殊性和模具材料的特點，我們制造的模具結構為：成型部分鋁合金厚度為35毫米，且隨起伏多變型面，反面每隔300mm至400mm固定距離，增加縱橫交錯的支撐筋，模具上下底板采用槽鋼或工字鋼，整個模具皆采用鋁合金鑄件。
3．3成型面的延伸設計
由于內飾件產品骨架在成型前需加熱軟化，產生拉延變形，隨后將其與面料貼合，故在成型過程中需保證產品外部在一定張力的作用下保持相對靜止。同時，考慮最終產品輪廓根據實際裝車情況有延伸的可能性，因此在模具設計中，參照金屬拉延模的做法，將產品成型部分型面按原有趨勢延伸15毫米，既是產品成型過程需要，又可加強模具周邊的強度。隨后根據產品表面造型，使用UGII軟件的加厚操作，完成單個模具的整體設計、造型工作，同理，通過偏置內飾件產品的壁厚，可得到另一模具的三維造型。
3．4冷卻水管的設計
由于內飾件產品在成型過程中，骨架材料先加熱軟化，溫度需達到150～200攝氏度，以使其具有塑性，便于拉延成型。當軟化材料成型并與面料粘結后，又需要及時冷卻定型，以防止產品從模具中取出后變形，故需對模具進行快速冷卻。冷卻模具采用水冷方式，即在模具內鋪設冷卻水管。由于產品材料冷卻的特殊要求，需將冷卻水管排布均勻，最好離模具成型面保持相同距離。我們采用UGII軟件在先前設計完畢的模具造型上直接排布，根據產品型面起伏給出偏置距離，使水管的走向與型面的曲面變化一致，保證水管在工作中的冷卻效果。設計完畢的水管可在計算機上給出效果圖，方便驗證。隨后，可生成二維圖紙，交給專門部門進行水管彎制，以備后用。
4．制造流程
4．1木模模型的制造
由于內飾件模具尺寸較大，考慮到模具重量和冷卻方式，我們采用實型鑄造方法得到鋁合金毛坯。根據實型鑄造工藝，需先制作一個木模，按傳統做法，需根據設計要求手工制模成型。由于我們已在計算機上完成模具整體的設計、造型工作，就可以非常方便的利用數控機床切削出鑄造所需要的木模型面，既減輕了工作量，縮短了木模制造周期，又保證了澆注后的毛坯具有均勻的加工余量。
4．2冷卻水管的預埋與鑄件的成型
水管制作完成后，需用預埋的內置的方法，在毛坯澆注的同時完成。即在澆注模具毛坯時，將冷卻水管預先固定在泥芯上，離型面約5～8毫米，待上鑄型與下鑄型合模澆注后，冷卻水管就自然被鋁合金包住，采用這種方法排布的冷卻水管，與模具成型面距離統一，吸熱效率極高，冷卻效果非常好，模具工作時表面溫度可降低至5～10攝氏度。同時，由于嚴格控制了水管走向，可保證鋁鑄件加工時不會破壞水管層。由于鑄件體積較大，鑄造工藝也及其復雜，經過多次試驗，我們已能用砂型鑄造和實型鑄造兩種方法澆鑄大型鋁合金模具毛坯。實型鑄造最大重量可達250公斤，砂型鑄造最大重量已達1500公斤。
4．3模具型面加工
模具毛坯澆注完成后，我們得到的是一個具有均勻余量的鑄件，此類模具毛坯最大重量達1.5噸，最大尺寸為1900X1700X450毫米，需要選擇合適的加工中心完成最后的數控加工。在我們的制造過程中，ToshibaBTD-13R22大型四軸臥式鏜銑床起到了關鍵作用。該機床功率強大，適合重力切削，數控系統和機械運動機構能夠長時間持續穩定運行，高精度大型旋轉工作臺，能做到一次裝夾，多面加工，還可利用可伸展主軸切削較為低洼處的曲面。
根據毛坯鋁合金材質特性和型面起伏的特征，為提高加工效率和節約刀具成本，我們采用WALTER模塊化螺紋連接式接桿和刀頭，刀具類型使用仿形銑刀，粗加工使用鑲嵌式多片銑刀，精加工使用鑲嵌式單片銑刀，材料選擇適合鋁合金加工的WMG和WK10類刀片，該類刀片采用耐磨硬質合金，前角和后角較大，易排屑。
4．4模具裝配及拉料夾持裝置的安裝
對于類似地毯、行李箱側板或輪罩的模具，上模和下模在合模過程中采用定位柱和定位孔作為合模的裝置，或者采用導向板定位。一旦模具調試完成，并進行正式使用時，定位裝置一概卸除，靠產品的料厚和模具的形狀自行地位，此類結構省略了一般模具的導柱/導套裝置，結構簡單，安裝方便。
為防止面料在成型過程中產生折皺現象，對于產品邊緣起伏落差小的形態，比如地毯，我們采用在邊緣的頂部和底部安裝一排拉針，阻止面料隨模具成型而跟緊型腔，拉針拉住面料，迫使面料拉延并延伸，使其變形，最終在快速冷卻后使面料和骨架迅速定型。對于產品型面起伏落差很大的形態，比如行李箱側板或輪罩，在四周邊緣，采用夾持框架方式，拉住面料。框架形狀與產品輪廓一致。
5．結束語
在本人的主持下，采用此類內飾件模具的制造工藝，已成功開發并制造了多種車型的內飾件模具。比如，上海通用賽歐SRV行李箱左右側板及備胎蓋；奇瑞東方之子主地毯、輪罩及行李箱平地毯模具；大眾B5豪華右輪罩；風神3號行李箱內飾件；江淮瑞風主地毯及輪罩；大眾GP3左右輪罩；上海通用凱越主地毯；大眾POLO三廂車衣帽架等。
