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        轎車內飾件成型模具的制造工藝

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        轎車內飾件成型模具的制造工藝

        發布日期:2015-05-13 作者: 點擊:

        0 引言 


        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


        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、輪罩這些內飾件的外形而言,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,內飾件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間隔采用水管冷卻法,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軟件讀進進行設計。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,終極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終極影響。


        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固定間隔,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,考慮終極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軟件的加厚操縱,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,即在模具內展設冷卻水管。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間隔。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間隔,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,可天生二維圖紙,交給專門部分進行水管彎制,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,與模具成型面間隔同一,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1900 X 1700 X 450 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,Toshiba BTD-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,為進步加工效率和節約刀具本錢,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外形自行地位,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,對于產品邊沿起伏落差小的形態,比如地毯,我們采用在邊沿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,終極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,在四周邊沿,采用夾持框架方式,拉住面料。框架外形與產品輪廓一致。 


        5.結束語 

        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成型模具。


        相關標簽:內飾件成型

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