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汽車座椅發泡工藝簡介

作者:後市場與汽車

來源 | 汽車内外飾設計

1 發泡

發泡是座椅的關鍵部件,發泡提供了座椅的形狀和輪廓,發泡的特性影響乘坐的舒适性和H點,發泡模具則直接影響到泡沫産品的品質是否能達到我們的設計要求,了解發泡模具制造技術和制造品質将有助于泡沫結構的設計。

2 發泡模具

根據發泡件設計和發泡生産工藝的要求,用來制造生産泡沫件的模具我們稱之為發泡模具。按照模具結構分,可以分為兩片式和三片式,按照分型面的制造方式又可以分為環氧分型面模具和電火花分型面模具,按照模具型腔的制造材料分,發泡模具又可以分為環氧模和鋁合金模。

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兩片式模具(上、下模)

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三片式模具(上、下模和模芯)

發泡模具的設計、制造技術流程分為以下幾個主要步驟:

設計輸入資訊的整理和分析

計輸入資訊包括車型、座椅配置、開發進度、項目預算、開發依據(三維、兩維、樣件)等。

資料的處理(主模型、鋁模、檢驗卡闆),主模型是含綜合收縮率的放大了的模型,一般采用鋁模。鋁模是綜合收縮率-鋁合金材料收縮率的成形模具。

檢驗卡闆是用來檢驗泡沫件産品尺寸的檢具。

輸出模具開發的技術、工藝要求

翻砂模制作和檢驗:翻砂模是在主模型基礎上制作的用來為鋁合金翻砂做準備的模型,它将确定包括型腔角度、分型面、安裝尺寸、水管分布、壁厚等所有的模具結構,為将來模具的最終結構提供了保證,它品質的好壞将直接影響到翻砂鑄造的品質。

翻砂和鑄造:在翻砂模基礎上,用砂箱進行造型,為澆注鋁合金做準備,這一過程為翻砂。翻砂完畢後,将通過各種工藝控制後達到澆注标準的液态鋁合金澆入砂箱,冷卻成型的過程為鑄造,翻砂和鑄造直接影響到将來模具的内在品質和模具後加工的品質。

鋁模的加工、裝配和檢驗:包括型腔、外圍尺寸、分型面的加工和檢驗以及零部件裝配(定位裝置,氣缸,管接頭等)。

試模驗證:經過模架安裝,零部件定位,自動排氣氣缸安裝,工藝參數準備等相關的準備工作後,便開始上線試制,熟化後進行尺寸和性能檢測。

模具完成之後,按照一定的軌迹、一定的流量和一定的澆注時間向模具中進行注射,并控制原料的溫度、模具的溫度以及壓力,原料在一定的溫度下反應,成型時間約為幾分鐘,泡沫出模後,進行破泡處理,否則泡沫容易收縮開裂,最後進行熟化,該過程需要幾小時,就得到了我們的最終産品。

發泡模具設計時首先确認模具的結構,是兩片式、三片式,還是一模多種配置;其次要選擇分型面,是環氧或是電火花,并根據産品的外觀、功能确定模具制造技術以及發泡工藝,确定分型面的分布;再次為零部件的固定和定位,選擇骨架定位基準并控制公差。

還需要考慮收縮率,上文中也提到了綜合收縮率,它的影響因素有很多,聚氨酯發泡原料的收縮,鋁合金材料在澆鑄過程中的收縮,泡沫内零部件的形狀、位置的影響,泡沫尺寸形狀、結構的影響,包含以上各種收縮因素得到的收縮率,稱為綜合收縮率。

影響發泡模具制造品質的設計因素:

資料設計直接影響着發泡模具的品質,是以在資料發放之前,需要經過嚴格的稽核,以確定資料符合STO造型及其它設計輸入如H點、骨架、車身環境和功能等要求的同時,滿足模具制作的要求,這裡總結了一些泡沫設計要求,如下表所示:

汽車座椅發泡工藝簡介
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3 發泡的硬度和密度

泡沫的密度和硬度是發泡的重要參數,密度影響泡沫的耐久性,硬度是在泡沫受承載的情況不發生變形的重要因素。泡沫的硬度和密度直接影響着座椅乘坐的舒适性。

在最大允許承載的情況下,較高的密度會帶來較好的耐久性能,但密度太高反而導緻硬度高,影響乘員乘坐舒适性。同時較高的密度也會增加發泡成本,高密度的泡沫意味着給模具注入更多的泡沫原材料,是以控制發泡的密度尤為重要。密度太低,泡沫的實體性能無法滿足乘坐的舒适性要求。

泡沫硬度通過壓陷載荷來展現(Indentation Load Deflection,簡稱ILD)。是用于确定座椅發泡厚度壓縮到50%所需要的載荷。ILD主要取決于發泡成分和發泡厚度。ILD是用以确定人體給泡沫加載力時泡沫的壓陷量,是衡量乘員乘坐舒适性的重要名額。

測量ILD值,需要一個與發泡B面(一般為座椅骨架支撐面)相比對的夾具,排除測量時由于非發泡變形産生的誤差,如發泡B面騰空。發泡B面支撐面受力不均而導緻局部壓縮量大。測量ILD值時,應模拟乘員正常乘坐時所接觸的位置(測試壓盤直徑φ203mm),測試方法如下圖所示。

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測量ILD值裝置

座椅泡沫的性能要求見下表

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泡沫性能主要展現在颠簸和蠕動試驗,驗證座椅的骨架、泡沫和面套的疲勞壽命,在100次/min的頻率下,進行坐墊100 000次、靠背50 000次的振動試驗,試驗的樣品應無異常情況出現,座椅骨架無裂縫,泡沫無變形,面料和襯墊無破損,H點最大變動在額定範圍之内。

4 總結

座椅的發泡在座椅上占有者非常重要的地位,包括座椅的乘坐舒适性、耐久性,以及碰撞過程中對乘員的保護及吸能性、在整車内飾NVH中的吸音性能等都和發泡密切相關,是以發泡的設計就顯得尤為重要。

我們要走的路還很長,需要依靠汽車人一起努力使我們國家的汽車制造技術更上一個台階。

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