一种汽车顶棚低压注塑系统及注塑工艺的制作方法

本发明涉及注塑系统，具体而言，涉及一种汽车顶棚低压注塑系统及注塑工艺。

背景技术：

1、汽车顶棚是一种安装在车身顶盖钣金下方的内饰部件，承担着隔热、隔音、吸音及装饰等多重功能。目前，汽车内饰顶棚普遍采用低压注塑一体成型工艺，该工艺可在模具型腔内嵌入无纺布、织物等装饰材料后注入塑料熔体，使熔体在成型过程中与装饰材料接触并将其牢固附着于成型制品表面。该工艺具备成型效率高、层间粘接强度高、一体成型无需二次包覆等优势。例如，采用低压注塑方式生产顶棚内饰件仅需约87秒即可完成。此外，低压注塑工艺无需使用粘合剂，制品一次成型，可有效避免胶水带来的气味污染问题，更加低碳环保。

2、然而，现有量产低压注塑顶棚配套面料基本为双层复合结构，即由表层针织/麂皮织物与底层无纺布组成，中间无缓冲泡绵层。该双层面料成型后的顶棚成品整体硬度高、按压无缓冲回弹，内饰触摸舒适性差，无法满足高端乘用车内饰柔软化、质感细腻的外观及手感需求。

3、为提升内饰触感，行业内尝试在面料中增设pu泡绵缓冲层，设计织物+pu泡绵+无纺布三层复合面料。然而，该三层复合面料无法直接适配传统低压注塑工艺。究其原因，传统低压注塑系统存在以下技术缺陷：

4、其一，传统低压注塑系统采用液压系统进行压力控制，压力控制精度差、响应滞后，无法实时匹配型腔填充状态。其二，温控方式为整体粗放控温，温度波动大，无法精准适配pu泡绵耐热阈值。在上述条件下，熔融塑料熔体流经浇口、型腔时直接接触面料层，极易造成面料层中的pu泡绵被高温烫伤。pu泡绵受热烫伤后内部发泡结构破损，导致成品脱模后面料回弹性能大幅衰减、各区域回弹均匀性差。同时，pu泡绵热损伤带来内部应力差，顶棚外表面大面积出现凹凸橘皮缺陷，外观不良率居高不下，完全不具备量产条件。

5、综上，现有低压注塑系统在压力控制精度与温度控制精度方面存在固有不足，无法平衡熔体流动性与高密度pu泡绵耐热保护需求，长期无法实现带厚款高密度pu泡绵异形面料的低压注塑稳定量产。因此，亟需开发一种能够精确控制注塑压力与温度、有效保护pu泡绵缓冲层不受热损伤的汽车顶棚低压注塑系统及方法。

技术实现思路

1、本发明旨在提供一种汽车顶棚低压注塑系统及注塑工艺，能够精确控制注塑压力与温度、有效保护pu泡绵缓冲层不受热损伤。

2、本发明提供一种汽车顶棚低压注塑系统：包括动模、定模和热流道组件，合模时，所述动模和定模之间形成用于成型汽车顶棚的型腔，所述热流道组件包括设置在所述动模背离定模一侧的热流道板，所述热流道板上设有进胶口和多个出胶口，所述热流道板靠近所述型腔的一侧设有多个注胶筒，多个所述注胶筒分别穿设在所述动模内，各所述注胶筒的入口端与所述出胶口连通，出口端与所述型腔连通；各所述注胶筒内均穿设有能够沿其轴向滑动的阀杆，所述阀杆位于所述注胶筒内腔中的一端连接有阀芯，所述阀芯的外周壁与所述注胶筒的内周壁之间形成进胶通道，且所述进胶通道的开口大小可随着所述阀芯的运动而变化，所述阀杆的另一端穿出于所述注胶筒；所述动模和/或热流道板上设有驱动机构，所述驱动机构用于分别驱动各所述阀杆沿其轴向移动以带动所述阀芯在所述内腔中移动，进而调节所述进胶通道的开口大小。

3、进一步的，多个所述注胶筒包括多个第一注胶筒和多个第二注胶筒，多个所述第一注胶筒沿所述型腔的径向外侧周向布置，多个所述第二注胶筒沿所述型腔的径向内侧周向布置，且所述第一注胶筒、第二注胶筒均与所述热流道板垂直设置。

4、再进一步的，所述驱动机构包括第一驱动组件和第二驱动组件，所述第一驱动组件用于分别驱动第一注胶筒内的阀杆运动，所述第二驱动组件用于分别驱动第二注胶筒内的阀杆运动。

5、再进一步的，所述第一驱动组件包括第一伺服电缸、水平连杆和致动件，所述第一伺服电缸固定于所述动模的外侧壁，所述致动件连接在所述热流道板上，所述水平连杆的一端与所述第一伺服电缸的驱动端连接，另一端与所述致动件的一端连接，所述致动件的另一端与所述第一注胶筒内的阀杆远离阀芯的一端连接，所述致动件用于将所述水平连杆的水平运动转化为所述阀杆的竖向运动。

6、再进一步的，所述致动件包括固定座和翻转件，所述固定座连接在所述热流道板上，所述翻转件在竖直平面内可转动的连接于所述固定座上，所述翻转件的一端与所述水平连杆的一端连接，另一端与所述阀杆的一端连接，所述水平连杆水平运动用于带动所述翻转件竖向转动，进而带动所述阀杆竖向运动。

7、再进一步的，所述第二驱动组件包括第二伺服电缸，所述第二伺服电缸连接在所述热流道板上，且所述第二伺服电缸的驱动杆用于直接驱动第二注胶筒内的阀杆竖向运动。

8、再进一步的，所述第一注胶筒和第二注胶筒结构相同，均包括内管和外管，所述内管的一端连接于所述出胶口，所述外管套装在所述内管的外部，且所述内管与外管之间形成用于安装加热元件的安装腔，所述内管近所述型腔的一端可拆卸的连接有喷嘴，所述喷嘴内设有用于连通所述内管的腔体与型腔的喷胶通道，所述阀芯位于所述喷胶通道内。

9、再进一步的，所述喷胶通道包括多个沿其轴向间隔分布的锥形孔，且各所述锥形孔靠近所述型腔的一端为小径端，任意相邻的两个所述锥形孔中靠近型腔的一个锥形孔的大端孔径与另一个锥形孔的小端孔径相同，所述阀芯的外形包括至少与最小孔径的锥形孔相匹配的锥形面。

10、另一方面的，本发明还提供一种汽车顶棚低压注塑系统的注塑工艺，包括以下步骤：

11、s1：模具准备：将注塑模具升温至60-70℃并持续恒温，在模具型腔表面均匀喷涂专用脱模剂，保证成型后零件顺利脱模，避免面料拉扯损伤；

12、s2：面料定位：将预制完成后的三层复合面料平铺放入模具型腔内部并与底模内的型腔内壁贴合，依靠模具四周预设的定位结构完成面料精准固定；

13、s3：注塑成型：将熔融的胶料通过进胶口注入各注胶筒，启动浇口电动缸伺服闭环控制系统控制驱动机构运行，驱使各注胶筒内的阀杆运动，将胶料持续推送至型腔内，以实现在三层复合面料的背面成型顶棚骨架；推料过程中按照适配对应面料规格的分段压力、速度参数进行熔体注射；其中注胶筒整体温控区间控制在230-265℃，喷嘴温控区间控制在265-275℃；各伺服电缸的推送压力控制在30-100bar，胶料推送完成后，以30-40bar低压保压5-10s，保证熔体充分贴合面料，无空隙、无应力集中；

14、s4：冷却脱模：注塑完成后，对模具进行持续恒温冷却，待模具整体降温至30-40℃后平稳开模脱模。

15、进一步的，步骤s3中，注胶筒的温度控制为前段部分260-265℃、中段部分245-260℃、后段部分230-245℃；各伺服电缸的控制参数为填充初期压力30-40bar、速度28-35mm/s，填充中期压力85-100bar、速度70-80mm/s，填充末期速度15-20mm/s、保压压力为35bar，且保压时间为8s。

16、与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：

17、1.压力控制精度高。 本发明采用伺服电缸配合闭环控制系统驱动阀杆和阀芯，可对每个注胶筒的进胶通道开口大小进行独立精确调节，实现对注入型腔的熔体压力和流量的精确控制。相比传统液压系统的统一调压方式，本发明的压力控制精度更高、响应速度更快，能够实时匹配型腔填充状态的变化。

18、2.温度控制精度高。 本发明采用热流道板、注胶筒（前段/中段/后段）、喷嘴的分段独立精确控温方式，温控精度可达±1℃，可确保熔体在整个流动路径上保持适宜的温度，避免了传统粗放控温方式下温度波动大的缺陷。

19、3.有效保护pu泡绵层。 通过精确的压力控制和温度控制，熔融塑料在接触面料层时的温度和冲击力均被控制在pu泡绵可耐受的范围内，避免了pu泡绵被高温烫伤或高压冲击破坏，保证了成品脱模后面料的回弹性能和回弹均匀性。

20、4.成品外观质量好。 由于pu泡绵层在注塑过程中未受热损伤，内部无应力差，成品外表面无凹凸橘皮缺陷，外观良品率高，完全满足量产条件。

21、5.工艺通用性广：面料与骨架部分成型工艺可同步适配门板、立柱、仪表板等全部汽车低压注塑内饰件，适用范围广。

22、本发明的上述多项改进优点将在随后的具体实施方式中具体阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。本发明的目的和其他优点可通过在说明书以及附图中所特别指出的结构来实现和获得。