胡銘

摘 要：隨著各行各業(yè)快速發(fā)展的塑膠產(chǎn)品類型與技術(shù)需求，注塑技術(shù)工藝由以往的傳統(tǒng)注塑工藝往多元化方向進(jìn)行轉(zhuǎn)變，衍生出較多類型的特殊注塑工藝，如氣輔注塑工藝，低壓注塑工藝，多色注塑工藝，嵌件注塑工藝，IMD/INS注塑工藝等等，以滿足各產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的腳步，實(shí)現(xiàn)增效降本，提高市場大環(huán)境中的核心競爭力。

關(guān)鍵詞：汽車內(nèi)飾;嵌件注塑;自動(dòng)化生產(chǎn);儀表板氣囊區(qū)域

本文主要針對(duì)嵌件注塑工藝來展開技術(shù)交流，首先簡要介紹下嵌件注塑工藝的基本原理， 嵌件注塑工藝是指在注塑成型前，預(yù)先放入異材質(zhì)嵌件，待其放置到位后注塑模具開始合模，繼續(xù)成型，期間使熔融狀態(tài)的注塑材料與嵌件相結(jié)合，成為一體化產(chǎn)品的特殊注塑工藝。以往行業(yè)中應(yīng)用比較多的嵌件注塑都是嵌套金屬件，但隨著應(yīng)用產(chǎn)品種類的增加，產(chǎn)品功能性的需求，嵌件種類也逐步擴(kuò)展開來，如網(wǎng)布，玻璃，木材，線圈等等。

1 嵌件注塑工藝的主要特點(diǎn)

不同材質(zhì)各有的特性可以在同一個(gè)產(chǎn)品上充分結(jié)合并展現(xiàn);

不同材質(zhì)的物理性能優(yōu)勢能夠滿足一些新產(chǎn)品設(shè)計(jì)的特殊性能需求;

縮短產(chǎn)品制造生產(chǎn)工序，避免大量的且復(fù)雜的裝配作業(yè);

相對(duì)于幾道直接裝配生產(chǎn)模式，嵌件注塑使得復(fù)合產(chǎn)品的可靠性更加高;

2 嵌件注塑工藝的嵌入方式

純?nèi)斯し胖茫喝斯し胖媚Ｊ骄窒扌暂^大，不適合大型噸位注塑機(jī)（一般超過350噸以上），僅限一些簡單且結(jié)構(gòu)較小的嵌件產(chǎn)品生產(chǎn)，生產(chǎn)效率相對(duì)較低，且安全性不足，隨著人工成本的不斷增加以及生產(chǎn)安全的必要性，這種模式逐步被淘汰。

機(jī)器人自動(dòng)放置：目前生產(chǎn)企業(yè)主流模式，越來越多的企業(yè)采用的是六軸機(jī)器人加載機(jī)械抓手進(jìn)行全自動(dòng)放置嵌件，生產(chǎn)節(jié)拍效率高，對(duì)員工人身安全保障高，機(jī)械擺放的重復(fù)穩(wěn)定性與精度都非常高，從而確保了批量產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定。

3 嵌件注塑工藝在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域的應(yīng)用及實(shí)例介紹

本人所處汽車內(nèi)飾行業(yè)，嵌件注塑工藝在汽車內(nèi)飾領(lǐng)域比較常見，特別在儀表板氣囊區(qū)域應(yīng)用較為廣泛，較多車型的儀表板氣囊區(qū)域應(yīng)用了嵌件注塑工藝，故本文以具體實(shí)例細(xì)節(jié)進(jìn)行介紹，使讀者可更加實(shí)體化的理解該特殊注塑工藝類型的實(shí)際應(yīng)用。眾所周知，汽車內(nèi)飾產(chǎn)品設(shè)計(jì)必須滿足國家法律法規(guī)的各項(xiàng)規(guī)定，同時(shí)也必須滿足主機(jī)廠對(duì)于產(chǎn)品功能的設(shè)計(jì)定義。儀表板氣囊區(qū)域的強(qiáng)制性安全性能要求尤其重要，故應(yīng)用在儀表板氣囊區(qū)域的嵌件注塑工藝往往對(duì)于技術(shù)要求會(huì)更加高，要確保發(fā)生意外時(shí)儀表板區(qū)域氣囊點(diǎn)爆時(shí)的正常開啟。儀表板氣囊區(qū)域嵌件注塑工藝的應(yīng)用主要類型，目前主要分為兩類，一體化嵌件注塑與分體式嵌件注塑。

一體化嵌件注塑：

基本介紹：由于網(wǎng)布，螺母嵌件注塑技術(shù)的日趨成熟，氣囊框與儀表板一體化嵌件注塑成為儀表板類產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一種趨勢。某德系品牌汽車，其儀表板經(jīng)常用到這類設(shè)計(jì)，該工藝的最大難點(diǎn)與最大挑戰(zhàn)就在于儀表板氣囊門總成（見圖1，金屬螺釘與網(wǎng)布的焊接集成體）在全自動(dòng)嵌件注塑生產(chǎn)過程中的穩(wěn)定性與精確性。

機(jī)械抓手（嵌件部分）吸取嵌件，抵達(dá)等待位置→注塑模開模到位，頂出成品→機(jī)械抓手（產(chǎn)品部分）進(jìn)入設(shè)備內(nèi)部，采用吸盤取件→真空信號(hào)滿足后，機(jī)械手整體上升，抵達(dá)模具內(nèi)放嵌件位置→機(jī)械抓手（嵌件部分）放置已吸取的嵌件到模具抽芯處→模具抽芯動(dòng)作，夾緊嵌件→機(jī)械抓手退回安全位置→注塑模合模注射→機(jī)械抓手放產(chǎn)品→重復(fù)循環(huán)。

為了實(shí)現(xiàn)上述所說的全自動(dòng)化生產(chǎn)的穩(wěn)定性與精確性， 以下三點(diǎn)技術(shù)細(xì)節(jié)問題需特別關(guān)注;

（1）機(jī)械抓手設(shè)計(jì)復(fù)雜性：由于嵌件注塑工藝相對(duì)傳統(tǒng)注塑工藝增加了一步嵌件放置環(huán)節(jié)，對(duì)于機(jī)械抓手的設(shè)計(jì)需要兼?zhèn)淝都约白⑺艹善啡〖膬蓚€(gè)部分，注塑成品的取件部分，設(shè)計(jì)與應(yīng)用已非常成熟，沒什么特殊，一般都是吸盤吸取，夾具夾取或兩者結(jié)合形式為主;其復(fù)雜性在于嵌件部分，由于嵌物有些是單一材料簡單構(gòu)造（見圖3），也有些是多種材質(zhì)復(fù)合型的復(fù)雜構(gòu)造（見圖4）。

為了確保嵌物放入模具型腔時(shí)就能精確放置，在抓取時(shí)就需要精確抓取定位，故導(dǎo)向，限位與感應(yīng)判斷是該部分必不可少的三大設(shè)計(jì)要素，之前做過的一個(gè)實(shí)例項(xiàng)目，其嵌件抓取要求特別高，主要分成了兩塊細(xì)節(jié)，一是應(yīng)用插片機(jī)構(gòu)來定位氣囊門總成中網(wǎng)布折疊槽，保證該產(chǎn)品結(jié)構(gòu)功能性（氣囊爆破時(shí)網(wǎng)布該折疊部分拉住氣囊門總成），二是應(yīng)用了三個(gè)直徑10mm的吸盤來真空吸附金屬螺釘，在此項(xiàng)目開發(fā)初期，最不穩(wěn)定的就是插片機(jī)構(gòu)，由于插片機(jī)構(gòu)是由齒牙排布而成，開發(fā)初期經(jīng)常性的出現(xiàn)部分齒牙未插入，或者齒牙插入后又松開，或者齒牙偏移角度過大將網(wǎng)布沖破等等異常情況，也是通過不斷的調(diào)整，優(yōu)化設(shè)計(jì)構(gòu)造，固化設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，將所有齒牙的寬度，長度，間隔及偏移角度等等要素都完全與網(wǎng)布折疊槽匹配好，最終確定了最優(yōu)方案，實(shí)現(xiàn)了穩(wěn)定且精確的連續(xù)抓取要求。

（2）對(duì)于注塑設(shè)備的重復(fù)開模精度穩(wěn)定性：如之前介紹，嵌件注塑放置精度具有高要求的特性，機(jī)械手一般選用的都是六軸機(jī)器人為主流，可以確保實(shí)現(xiàn)各方向的翻轉(zhuǎn)與柔性動(dòng)作實(shí)現(xiàn)，在注塑設(shè)備選型上，對(duì)于嵌件注塑工藝，必須關(guān)注該設(shè)備開模穩(wěn)定性的驗(yàn)證研究，有過對(duì)液壓機(jī)型的具體量化數(shù)據(jù)對(duì)比，在同一開合模的設(shè)備工藝參數(shù)下，連續(xù)生產(chǎn)過程中，國產(chǎn)設(shè)備比進(jìn)口設(shè)備重復(fù)開模波動(dòng)大3%左右，由于儀表板類產(chǎn)品的噸位使用較大，一般都要2200噸～2800噸左右，進(jìn)口設(shè)備（德國KM注塑機(jī)）一般都是較為推薦的設(shè)備機(jī)型，經(jīng)過跟蹤研究，KM設(shè)備可以保證開模階段最終實(shí)際距離波動(dòng)值處于±1mm（如上述第一點(diǎn)舉例說的問題，嵌件網(wǎng)布折疊槽在模具型腔內(nèi)的放置卡槽寬度也就在4mm， 為了避免嵌件放置位置的偏差問題，如果設(shè)備開模位置波動(dòng)>±2mm，機(jī)械抓手上網(wǎng)布齒牙部分基本上也非常容易就會(huì)撞模損壞，無法正常連續(xù)生產(chǎn)）。另外除了合適機(jī)型的選擇，我們也要在盡可能不影響生產(chǎn)節(jié)拍的前提下，設(shè)置最優(yōu)的開合模設(shè)備參考，既確保了重復(fù)開模精度，又不影響到整體的生產(chǎn)效率。

（3）實(shí)際調(diào)試過程中軌跡優(yōu)化：除了上面說的兩個(gè)關(guān)鍵細(xì)節(jié)以外，在整個(gè)機(jī)器人編程調(diào)試階段，也是需要通過一次次不斷的嘗試，才能確定最優(yōu)的軌跡編程，因?yàn)橛行┘?xì)微調(diào)整，無法在機(jī)械抓手機(jī)構(gòu)上或者開模距離調(diào)整上完全解決，只能通過程序軌跡的精細(xì)化參數(shù)設(shè)置，如0.5°或1°的傾斜角度，抽芯設(shè)置的等待時(shí)間等等。

分體式嵌件注塑：

這種類型是將氣囊區(qū)域的嵌件設(shè)計(jì)獨(dú)立出來，后續(xù)再通過焊接工藝，將其焊接在儀表板本體上的一種工藝設(shè)計(jì)類型，此類也應(yīng)用的比較廣泛（如圖5）。

分體式嵌件注塑工藝特點(diǎn)：

相對(duì)于一體化嵌件注塑設(shè)計(jì)，獨(dú)立式氣囊框嵌件注塑，設(shè)備噸位會(huì)相對(duì)小很多，同時(shí)也容易應(yīng)用自動(dòng)化程度更高的流水線形式，比如說在嵌物供料機(jī)構(gòu)，儀表板一體化嵌件注塑涉及的嵌件由不同材質(zhì)組成（網(wǎng)布，金屬鉚釘?shù)龋┑漠愋谓Y(jié)構(gòu)，這種不容易堆疊，從而導(dǎo)致其不太容易實(shí)現(xiàn)批量供料，只能通過人工擺放方式，一個(gè)一個(gè)的放置到定位胎具上，因?yàn)榫W(wǎng)布，金屬鉚釘都需要精確定位，但獨(dú)立式的氣囊嵌件注塑，一般只用了純網(wǎng)布進(jìn)行嵌入，其定位精度的保證只要通過兩至三個(gè)定位孔導(dǎo)向進(jìn)入即可實(shí)現(xiàn)，再加上批量堆疊也可以實(shí)現(xiàn)，從而便于了工程設(shè)計(jì)人員對(duì)于這部分的供料機(jī)構(gòu)的自動(dòng)化應(yīng)用進(jìn)行開發(fā)，目前國外較為先進(jìn)的就是全自動(dòng)化嵌件注塑工藝流程，應(yīng)用的就是這種獨(dú)立式氣囊嵌件注塑產(chǎn)品，批量網(wǎng)布嵌物自動(dòng)上料，通過六軸機(jī)器人的抓取，放入模具型腔，取出上一模注塑成品，合模繼續(xù)生產(chǎn)，一氣呵成，生產(chǎn)效率極高（如圖6所示）。

除了儀表板氣囊框產(chǎn)品多類型的嵌件注塑，汽車其他零部件上的嵌件注塑應(yīng)用現(xiàn)在也是越來越多的實(shí)現(xiàn)全自動(dòng)化生產(chǎn)，如開發(fā)過的某款電動(dòng)汽車上應(yīng)用的一個(gè)箱體結(jié)構(gòu)產(chǎn)品，需嵌件金屬螺釘，也是通過振動(dòng)盤排序自動(dòng)供料上線，來滿足機(jī)械抓手精確抓取，實(shí)現(xiàn)注塑自動(dòng)化生產(chǎn)（如圖7所示）。

4 嵌件注塑工藝的推廣應(yīng)用

出于對(duì)某些產(chǎn)品性能或功能上面的設(shè)計(jì)特殊要求考慮，嵌件注塑還會(huì)伴隨著其他特殊工藝的復(fù)合應(yīng)用。比如說嵌件注塑的同時(shí)，還應(yīng)用了多色注塑工藝，即嵌件+多色復(fù)合工藝類型，在實(shí)際新項(xiàng)目中也有類似案例出現(xiàn)。

5 結(jié)語

通過以上幾個(gè)方面的基礎(chǔ)介紹，大家可以看出，嵌件注塑工藝除了對(duì)產(chǎn)品本身的設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)有一定要求外，注塑機(jī)，注塑模具，及輔助設(shè)備工裝等實(shí)現(xiàn)相輔相成的有效組合，才能建立一套穩(wěn)定的全自動(dòng)化生產(chǎn)系統(tǒng)，如此可以大大降低產(chǎn)品的日常廢損，提升企業(yè)生產(chǎn)效率，減少故障停機(jī)率，同時(shí)在人力成本不斷上升的大環(huán)境下，企業(yè)也會(huì)更加傾向于嵌件注塑的全自動(dòng)化生產(chǎn)模式。