随着科技的发展和生活水平的不断提高，消费者对汽车的定义已不仅仅是代步工具，汽车的功能也越来越多，同时汽车的外观和内饰也随着消费者的审美发生翻天覆地的变化。软质塑件对提升汽车内饰感知质量和乘坐的舒适性、安全性具有重要意义，已广泛应用于汽车领域。为了提升汽车内饰档次和舒适度，一般采用带缝线的表皮包覆扶手肘靠，如图1所示。无论采用手工包覆还是工装模压包覆的传统成型工艺，都存在以下缺点。
图1 传统包覆缝线
（1）后道包覆工序造成表皮缝线存在各种缺陷，如缝线不直、表皮切割损坏、缝线断裂等。
（2）在包覆前需要喷胶，胶水含有化学物质，不利于环保和操作工身体健康。
（3）表皮颜色和缝线颜色无法随意切换，样式单一。
（4）人工包覆手法上的差异导致其他不良情况以及成品的统一性无法保证。
（5）由于汽车内饰部件的复杂性和多变性，在热压过程中会造成内饰件的成型质量下降，尤其是大曲面上的温度、应力分布不均会导致内饰组件胶粘剂层的损伤。
扶手肘靠利用双色注射模一步成型，可实现大批量稳定生产，“假缝线”纹理在模具零件上通过激光雕刻一次成型，避免了传统手工缝线的各类缺陷，实现了成品的统一性。相较于传统的二次包覆后成品，一方面软胶上有皮纹纹理后，其手感不亚于传统的仿皮或真皮；另一方面只需在注塑机内预先加入不同颜色的塑料颗粒即可达到表皮颜色以及缝线多种颜色随意切换，以满足消费者的多种需求。
1 实施目标
双色注射工艺要求“假缝线”必须美观，缝线纹理以及“针眼”清晰可见，达到传统包覆工艺后的视觉效果同时也要保证其手感。试验最终证明塑件无欠包覆部位或包覆性不良的部位，如图2所示，两缝线之间的空隙为“针眼”，TPE表皮上有皮纹纹理，两缝线路之间有“缝线槽”，通过这些特性的组合，以达到甚至超过传统包覆工艺后的效果。“假缝线”在ABS骨架上，其余“针眼”、“缝线槽”及皮纹纹理在TPE软胶上。
图2 双色注射工艺成品和“假缝线”纹理
2 实施措施
2.1 假缝线封胶要点
针对第1次注射塑件（ABS）上有缝线纹理，且第1次注射塑件超过第2次注射塑件造型面，故在“假缝线”（第1次注射成型）位置必须进行第2次注射封胶，以防止因封胶不够导致TPE漏胶情况发生。根据成品造型，只能依靠第1次注射成型的“假缝线”和第2次注射模的型腔面对第2次注射软胶TPE表皮封胶，采用过盈方式封胶，成型TPE软胶一侧的型腔壁部分也需要将硬胶ABS的“假缝线”纹理激光雕刻出来，并预留钢料过盈0.1 mm（相较于第1次注射成型“假缝线”纹理部分、第2次注射成型的“假缝线”纹理部分过盈0.1 mm），“假缝线”对应模具零件需预留钢料过盈的部位，如图3所示。
图3 “假缝线”对应模具零件需预留钢料过盈的部位
2.2 ABS骨架定位要点
考虑过压以及在第2次注射表皮过程中，一旦ABS骨架在模具内发生晃动，则会导致“假缝线”纹理失真，导致试验失败，ABS骨架在模具型芯一侧发生晃动的原因如下。
（1）第1次注射成型ABS骨架，成型完毕后开模，ABS骨架留在型芯一侧，然后旋转180°后与第2次注射型芯部分合模完成TPE表皮的成型。在旋转过程中，ABS骨架会受到离心力作用及旋转后的惯性作用，使其在第1次注射型芯中的位置发生偏移。
（2）在第2次注射TPE表皮的过程中，由于注射压力，注射时熔融状态的TPE冲击ABS骨架的表面，可能会导致骨架在型芯上发生晃动。
（3）第1次注射成型ABS骨架后热胀冷缩会有所收缩。
针对以上导致ABS骨架晃动或在第1次注射型芯上发生位移的原因，提出以下解决思路。
（1）ABS骨架自重越小，所受离心力也越小。设计骨架时，在保证强度的前提下，减小骨架壁厚，骨架体积尽量小。
（2）型芯旋转半径越大，所受离心力越小，所以模具后半部分在整体性合理的前提下尽量做高。
（3）考虑ABS骨架在第1次注射型芯上的定位，成型塑件卡扣的斜顶机构可以起到定位作用，如图4所示。
图4 成型塑件卡扣的斜顶结构
（4）除图4所示的下模斜顶机构起定位作用外，还在塑件对应“假缝线”位置的非外观面增加辅助定位，如图5所示，辅助定位的短筋如图6所示，以降低在注射表皮过程中骨架发生晃动的概率。
图5 “假缝线”下额外增加辅助定位位置
图6 “假缝线”下的短筋
（5）ABS骨架成型后收缩会影响最终定位效果，导致第2次注射软胶时出现串胶现象，或在第2次注射时熔融状态的TPE对ABS骨架造成冲击而产生“假缝线”位移，使“假缝线”表面纹理失真，所以ABS骨架在模具内的定位尤其重要。由于旋转双色模具第1次注射成型后，ABS骨架留在型芯上，动模共用，实现了半成品在不脱离模具的前提下继续完成下一道工序，避免了二次定位误差，此外，在ABS骨架的非外观面边缘处增加工艺横筋，这些横筋方向在ABS骨架收缩方向的法向上，对抑制收缩有关键性的作用，可防止串胶，如图7所示。
图7 工艺横筋
2.3 假缝线抽芯成型细节
塑件表面不能出现影响美观的夹线，故两侧“假缝线”外观倒扣分别采用抽芯成型，如图8所示。考虑塑件2个缝线条中间部位的胶位又细又长，且第2次注射TPE的过胶通道仅为“针眼”部位，如图9所示，过胶通道细而窄，势必会提高注射压力，所以为防止抽芯滑块在注射压力的作用下移动而影响“假缝线”的纹理或导致塑件漏胶，不仅在待成型塑件两侧抽芯位置的抽芯滑块上设计了止退面，如图10所示，而且利用模具抽芯转向座，使其插入下模内，再利用上、下模虎口达到稳定的机械锁紧效果，如图11所示，降低了注射压力过大导致抽芯滑块移动的风险。
图8 “假缝线”外观面倒扣抽芯
图9 第2次注射中间部位过胶通道
图10 抽芯止退面
图11 抽芯转向座插入下模实现机械锁紧
2.4 夹线设计要点
结合实际，最大化地从视觉上消除抽芯夹线，使夹线可见程度降到最低。经过对塑件的分析，将抽芯边界设在第2次注射TPE造型面的突变位置，如图12所示，可作为“假缝线”特征的起始位置。试验最终结果表明：定义塑件造型突变的位置作为抽芯边界，能从视觉上削弱抽芯夹线的可见程度，如图13所示。
图12 “假缝线”特征起始位置
图13 塑件抽芯处局部位置
2.5 软触钉成型方案
在保证塑件美观度的同时也要兼顾舒适性及耐用性，塑件在用户实际使用时的肘靠区域增加了若干个软触钉，如图14所示。软触钉设计在手肘受力区域，代替了现有塑件的海绵层，装配时再在软触钉下方安装一块塑料垫板，塑料垫板是单独成型后并固定在ABS骨架上，保证此处手肘受力区域的强度，同时也兼顾了用户实际使用的舒适性。相较于传统包覆工艺，该创新点在于模具零件加工工艺简单、装配复杂程度降低，塑件成型快速、稳定，整体成本低。
图14 塑件中若干个软触钉
软触钉是设计在塑件第2次注射TPE软胶的背面，一方面增加了胶位面积；另一方面因软触钉数量多、排列紧凑（见图14），使脱模时塑件对模具零件的粘模力变大，所以脱模时需要克服这些软触钉带来的粘模力，解决思路如下。
（1）软触钉单边脱模角度设计应稍大，排列应尽量规则，使用户实际体验效果更佳以及脱模时的粘模力分布更均匀。
（2）软触钉周边的软胶区域和硬胶区域要有足够的接触面积，利用ABS和TPE良好的结合性能，软触钉周边的ABS和TPE的结合位置在软触钉脱模时自动形成了一个支点，抑制因粘模情况导致塑件拉坏，防止脱模时软触钉区域拉塌，导致成型塑件不可逆的形变。
（3）软触钉区域冷却效果要均匀，以确保塑件的收缩均匀性和提高冷却效率，斜顶块的材料选择铍铜，因为铍铜传递热量快，散热性能好；在空间允许的条件下可以考虑增加反顶块或斜顶下增加直顶块，待成型塑件尽可能多面积在下模成型，最大程度抑制粘模，如图15所示。
图15 软触钉处模具成型方案
2.6 整体模具实现方案
采用旋转对射双色注塑机实现模具的工作，双色注塑机即配备2个独立的注射装置，分别用于注入不同颜色的塑料，对射式注塑机的两套螺杆系统设置于模具两侧，满足塑件是由ABS和TPE两种不同塑料结合而成的条件。模具工作时，第1次注射成型ABS骨架，并留在第1次注射模的动模部分，接着动模部分整体旋转180°，第1次注射动模部分附带ABS骨架共同与第2次注射定模部分合模，然后第2次注射开始注入熔融状态的TPE，冷却、定型后开模，完成一次注射工作，模具如图16所示。
图16 模具三维结构
2.7 最终成型效果
扶手肘靠最终成型效果如图17所示，“假缝线”纹理逼真，“针眼”清晰可见，有“以假乱真”的视觉感受，同时软触钉区域成型状态良好，无困气或填充不足现象，支撑性良好，满足塑件的耐用性及舒适性要求。
图17 最终成型效果
▍原文作者：李宝泉
▍作者单位：常源科技天津有限公司
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