汽车内饰塑件外观色差问题解决方案研究

以造型复杂的汽车组合仪表罩为例，介绍了解决PC+ABS塑料成型的塑件外观色差问题的方案。方案主要内容为：塑件壁厚设计要均匀，避免太厚的加强筋；进料设计应尽量缩短流道长度；冷却系统设计要保证模具各部分均匀冷却；注射工艺参数调试要遵循模具温度高、保压压力低、保压时间短的原则。该解决色差问题的方案已在多款车型中验证，可为同类塑件的开发提供参考。

关键词：PC+ABS；注射工艺；塑件壁厚；冷却系统；色差

随着汽车行业的高速发展，可以选择的车型越来越多，消费者不再满足于基本的出行功能，对汽车内饰品质的要求也越来越高。PC+ABS塑料的力学性能和耐候性优良，大量运用在汽车内饰的外观件上，但该塑料成型的塑件易出现外观色差问题，降低了内饰的品质。现以汽车组合仪表罩为例，介绍解决PC+ABS塑件色差问题的方案。

1 组合仪表罩结构及色差问题

图1所示为组合仪表罩结构，整体为椭圆筒状，外侧有不均匀的翻边，外形尺寸为 370 mm × 170 mm × 130 mm，基本壁厚为2.5 mm，表面处理为细皮纹。塑件内侧为高可视区域，背面有卡扣、加强筋等特征，材料选用 PC+ABS，收缩率为 0.5%，推荐加工工艺参数如表1所示。

2 色差问题影响因素分析

塑件A面（外观面）的一部分色差形状和其上加强筋所处的位置基本一致，塑件结构可能是影响因素之一，如图3所示。

塑件A面的一部分色差形状和模具上的滑块成型处形状一致[1]，如图 4 所示，成型塑件此处并无其他特征，此处滑块是成型塑件的安装点，不能取消。

模具上将斜导柱拆除，滑块变成镶件，此处色差问题无变化，说明色差和滑块运动无关[2]。由于滑块尺寸较小，未设计冷却水路，成型塑件时滑块温度与周边区域不一致，局部温度差异可能是影响因素之一[3]。在实际成型塑件过程中还发现保压压力、保压时间及模具温度对色差问题也有影响[4]。

3 试验设计分析

经初步分析，确定影响成型塑件色差问题的关键因素有 5 项，分别为塑件结构（A）、局部温度差异（B）、保压压力（C）、保压时间（D）及模具温度（E）。根据推荐的成型工艺参数及实际生产情况，定义关键设计参数的高低水平如表2所示。

在Minitab软件中创建5因子2水平的试验设计（design of experiment，DOE）分析，试验得出结果如表 3 所示。图 5 所示为试验过程的照片，评分值为主观评价，10 分制，1 分为最佳，该试验仅色差问题，熔接痕等缺陷不在评价范围，实际生产时需综合考虑。

对试验结果进行分析，根据图6得出结论：塑件结构对色差问题无影响，局部温度差异、保压压力、保压时间及模具温度为显著因子，影响力排序为局部温度差异＞保压压力＞保压时间＞模具温度。试验得出的回归方程如式（1）所示，根据回归方程可知色差与 4 个因子的函数关系，将已知各因子数值代入函数可以得出色差值，运用回归方程可以在不进行实际操作的情况下，根据设定的目标色差值反推因子最优解，节省制造成本。

用响应优化器进一步分析得到最优解如图7所示。根据图7最优解可知：在材料物性、模具结构及实际生产允许的前提下，局部温度差异越小越好，保压压力越小越好，保压时间越短越好，模具温度越高越好。

4 解决方案

4.1 局部温度差异优化

局部温度差异优化是靠冷却系统优化实现，为了保证模具各个区域温度均匀，动、定模的冷却水路排布要充分[5]，重点是滑块的冷却水路设计，小滑块冷却水路设计容易被忽略，可视区域的滑块必须设计冷却水路，滑块空间不足可以采用“水井”形式的冷却水路[6]，如图8所示。

4.2 保压压力及保压时间优化

如果只调整注射工艺参数而保持其他参数不变，降低保压压力及缩短保压时间会产生熔接痕等其他缺陷，导致成型塑件不合格。最终优化的方向是在低保压的情况下达到高保压的效果，同时不产生其他缺陷，这就需要从塑件壁厚和进浇方案两方面同时进行优化。

4.2.1 塑件壁厚优化

塑件壁厚优化的重点是防止产生熔接痕，主体壁厚需均匀一致，避免突变，加强筋位厚度小于 0.4倍主体壁厚，重要的安装结构考虑根部厚度减薄，通过抽芯机构脱模，如图9所示。

4.2.2 进浇方案优化

进浇方案优化的重点是减少浇注系统的压力损失，缩短流道长度[7]，同时避免流道内熔体过早凝固影响补缩，因此热流道浇口数量要充足[8]，浇口尺寸要尽量设计大些，普通流道截面积也要尽量设计大些，流道长度尽量缩短。优化后的进浇方案如图10 所示，为了规避传统方案的缺点，优化方案增加了 1个热流道，普通流道长度缩短至50 mm，浇口深度增加为0.5倍主体壁厚，总体流道长度缩短至250 mm以内。

4.3 模具温度优化

模具温度优化的重点是提升模具温度，故用热水来冷却，不能使用常温水（25 ℃左右）冷却。模具水管需更换为耐高温水管，生产时接模温机，按实际需求设置模具温度。

5 优化后效果

按上述方案优化后的塑件外观品质有大幅提升，无明显色差缺陷，满足质量要求，如图 11 所示。实际生产中，模具温度设置为75 ℃，滑块通冷却水，保压压力设置为 50 MPa，保压时间设置为 3 s，与DOE试验分析结果相符。

6 结束语

综上所述，PC+ABS 塑料的塑件外观色差问题由多种因素共同作用产生，通过 DOE 试验进行分析，找出关键影响因素：局部温度差异、保压压力、保压时间及模具温度，并找到解决方案。为保证成型塑件的品质，在设计塑件结构时需要规避设计缺陷，在设计模具时需要优化进浇方案并提升冷却效果，在注射工艺参数调试环节需要遵循“一高两低”的原则。