PVC全包覆汽車腳墊的開發(fā)概述

高超 林秀玲

泛亞汽車技術(shù)中心有限公司 上海市 201201

1 引言

目前，全世界汽車工業(yè)迅速發(fā)展，汽車工業(yè)不僅已成為美國、日本等發(fā)達(dá)國家的支柱產(chǎn)業(yè)，也逐漸成為包括中國在內(nèi)的發(fā)展中國家的支柱產(chǎn)業(yè)。汽車工業(yè)的飛速發(fā)展帶動(dòng)了汽車腳墊行業(yè)的迅猛發(fā)展[1]。

汽車腳墊是一種集吸水、吸塵、去污、隔音、保護(hù)主地毯五大主要功能為一體的環(huán)保汽車內(nèi)飾零部件[2]。汽車腳墊不僅保護(hù)車內(nèi)的潔凈，起到美觀舒適點(diǎn)綴的作用，同時(shí)汽車腳墊還是安全件，可以吸水、吸塵、去污、有效防止鞋底殘留的水分、臟物造成與離合器、制動(dòng)器和油門間的滑動(dòng)，避免安全隱患，降低內(nèi)飾被污染和損壞的可能性。

目前汽車腳墊還沒有統(tǒng)一的國家標(biāo)準(zhǔn)及行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上出現(xiàn)的產(chǎn)品種類繁多，性能難以判斷，尤其是汽車后市場(chǎng)。這導(dǎo)致消費(fèi)者難以直觀進(jìn)行產(chǎn)品的對(duì)比和選擇。汽車腳墊作為汽車市場(chǎng)不可缺少的重要組成部分，在汽車后市場(chǎng)領(lǐng)域占據(jù)重要地位。本文旨在幫助讀者對(duì)不同類型的腳墊進(jìn)行外觀、功能和性能的直觀對(duì)比，根據(jù)需要做出更具針對(duì)性的理性選擇。同時(shí)，我們做為腳墊產(chǎn)品的設(shè)計(jì)開發(fā)人員，針對(duì)全包覆的腳墊的全過程開發(fā)做了詳細(xì)的介紹，幫助大家理解如何通過優(yōu)化產(chǎn)品設(shè)計(jì)和質(zhì)量監(jiān)控，提升與消費(fèi)者密切相關(guān)的性能的同時(shí)，簡(jiǎn)化加工工藝、提高效率生產(chǎn)，逐步降低生產(chǎn)成本。

2 汽車腳墊市場(chǎng)現(xiàn)狀

目前市場(chǎng)中汽車腳墊已基本做到專車專用。按照腳墊的結(jié)構(gòu)形狀可分為平面腳墊和立體腳墊。平面腳墊包括毯面腳墊、橡膠腳墊和絲圈腳墊；立體腳墊按照包覆性可分為小包圍腳墊（克林布全天候腳墊）、大包圍腳墊（皮革熱壓腳墊）和全包覆腳墊，如圖1所示。

不同種類的腳墊在外觀，防水耐磨等使用性能上各有差異，如表1所示，以毯面腳墊和全天候腳墊為基準(zhǔn)對(duì)不同種類的平面腳墊和立體腳墊在各方面的使用性能進(jìn)行了對(duì)比。

上述性能對(duì)比可知：絲圈腳墊在平面腳墊中以防污耐臟、容易打理，質(zhì)感柔軟、使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn)而倍備受客戶喜愛。但絲圈腳墊的原材料直接影響絲圈的耐磨度，色澤及氣味，目前國內(nèi)又沒有腳墊相關(guān)的國家標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)在市面上的絲圈腳墊質(zhì)量參差不齊。這直接影響了消費(fèi)者選擇絲圈腳墊的熱情。從2016年汽車腳墊銷售占比來看，客戶更傾向購買高端有檔次的全包覆腳墊，詳情見圖2所示。PVC全包覆腳墊憑借立體造型，優(yōu)美外觀和高感知質(zhì)量贏得消費(fèi)者的喜愛。

表1 轉(zhuǎn)向橋空氣懸架技術(shù)參數(shù)表

3 PVC全包覆腳墊的開發(fā)

如前文所述，PVC全包覆腳墊在市場(chǎng)中占有大部分的份額。為了滿足市場(chǎng)需求，從大型企業(yè)到小型工廠都快速推出了種類豐富的PVC全包覆腳墊。由于此類腳墊產(chǎn)品缺乏行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，市場(chǎng)上的產(chǎn)品質(zhì)量也是參差不齊，供應(yīng)商企業(yè)更是魚龍混雜。下文將詳細(xì)介紹主機(jī)廠規(guī)范的PVC全包覆腳墊開發(fā)和產(chǎn)品質(zhì)量控制過程。

3.1 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

腳墊作為汽車內(nèi)飾安全件，設(shè)計(jì)基本原則是在滿足安全可靠的前提下，符合產(chǎn)品定義，滿足客戶需求，達(dá)到成本最低、重量最輕的設(shè)計(jì)目標(biāo)，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)健設(shè)計(jì)。腳墊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與整車存在一定的集成性，如圖3，以下幾個(gè)方面做重點(diǎn)說明：

（1）腳墊呈立體全包覆型，盡可能夠覆蓋整車主地毯可視全部區(qū)域，與整車地毯及內(nèi)飾飾板配合良好，不卷曲不滑移，沒有“老鼠洞”產(chǎn)生，腳墊安裝不影響其它功能的正常使用。

（2）主駕腳墊不影響油門踏板正常使用，懸掛式油門踏板應(yīng)在油門踏板自由行程內(nèi)控制腳墊厚度，保證油門踏板到腳墊間隙≥6mm，地板式油門踏板腳墊應(yīng)避開此區(qū)域，側(cè)面腳墊建議使用魔術(shù)貼或旋片卡扣固定，確保腳墊與內(nèi)飾飾板緊密貼合，防止腳墊松塌與油門踏板刮蹭。

（3）主駕腳墊不影響剎車踏板正常使用，在剎車踏板自由行程內(nèi)控制腳墊厚度確保剎車踏板到腳墊間隙≥6mm，同理對(duì)離合踏板進(jìn)行檢查。

（4）腳墊卡扣與整車主地毯精確定位裝配，防止腳墊在使用過程中滑動(dòng)，卡扣應(yīng)按標(biāo)準(zhǔn)通過相關(guān)拉拔力測(cè)試。

（5）腳墊設(shè)計(jì)不能干涉座椅導(dǎo)軌，確保前排座椅可以在移動(dòng)范圍之內(nèi)自由調(diào)節(jié)移動(dòng)。

（6）在中央通道區(qū)域，腳墊不允許遮擋空調(diào)出風(fēng)口，不覆蓋USB充電口，對(duì)有抽屜設(shè)計(jì)的車型不影響抽屜的正常抽拉開啟閉合。

（7）后排腳墊前端設(shè)計(jì)不能遮擋座椅下方空調(diào)出風(fēng)口，不干涉座椅自由移動(dòng)，可采用魔術(shù)貼固定保證腳墊與主地毯貼合不翹邊。

假設(shè)一組訓(xùn)練樣本集z1,z2,…,zL，zi=(i,bi)表示目標(biāo)回波i，bi={0,1}為該目標(biāo)回波是否異常的標(biāo)記，1表示異常，0表示正常，L為訓(xùn)練樣本集個(gè)數(shù)。

3.2 材料選擇

一款腳墊的材料決定腳墊的成本和客戶使用感知質(zhì)量。本文所介紹的高質(zhì)量PVC全包覆腳墊材料可以做到在無毒無害的安全前提下滿足產(chǎn)品性能要求。通過相關(guān)測(cè)試的高質(zhì)量材料，本文設(shè)計(jì)開發(fā)的此PVC全包覆腳墊由5層材料復(fù)合而成，如圖4所示：

圖3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

圖4 PVC全包覆腳墊材料

（1）表面采用耐磨超纖PVC皮革，外觀美觀，多種配色方案選擇，具有較好的防水耐磨性。

（2）高彈性PU海綿可以配合絎繡工藝，使腳墊表面呈現(xiàn)立體凹凸感，增加腳墊的柔軟度和腳踩舒適感，提升腳墊的整體感知質(zhì)量。海綿越厚，腳墊凹凸感越強(qiáng)，腳感越舒適柔軟。

（3）高密度無紡布作為海綿的底襯材料，固定和保持海綿穩(wěn)固貼合。

（4）XPE發(fā)泡層增加腳墊的厚度，保持腳墊立體感，防止腳墊過軟塌陷松弛，XPE發(fā)泡倍率越低腳墊立體感越好但質(zhì)地變硬。

3.3 加工工藝

穩(wěn)健的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和合理的材料選擇是PVC全包覆腳墊開發(fā)的基礎(chǔ)，一套成熟的工藝流程確保產(chǎn)品生產(chǎn)的準(zhǔn)確實(shí)施。嚴(yán)格把控產(chǎn)品生產(chǎn)工藝過程是產(chǎn)品質(zhì)量的關(guān)鍵步驟。目前PVC全包覆腳墊主要有兩種生產(chǎn)工藝：

（1）模壓工藝。如圖5所示，該工藝是先把XPE和鷹爪布復(fù)合材料烘烤之后進(jìn)行冷壓成型，模壓出腳墊的立體造型，同時(shí)將皮革、海棉和無紡布復(fù)合絎繡，裁剪成片材進(jìn)行拼接，然后將拼接好的表面材料和模壓底部材料通過膠水復(fù)合一體，最后包邊安裝卡扣完成一套腳墊的制作。模壓工藝可以實(shí)現(xiàn)腳墊精準(zhǔn)立體造型，腳墊與主地毯貼合良好，但是模具制作、修模等工序增加了零件開發(fā)周期。

（2）拼接工藝。如圖6所示，該工藝是直接將復(fù)合好的底部材料和復(fù)合絎繡好的表面材料復(fù)合在一起，然后裁片拼接，通過縫紉拼接達(dá)到立體成型的效果，無需開模，相對(duì)于模壓工藝立體效果欠佳，工藝穩(wěn)定性較差，由于拼接縫紉為手工工序，故工時(shí)費(fèi)用較高。

3.4 性能測(cè)試

性能測(cè)試是通過各種標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試檢測(cè)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料性能、使用性能、有毒有害物質(zhì)和有機(jī)物揮發(fā)性等是否滿足所有規(guī)定要求的驗(yàn)證過程。

我們開發(fā)的PVC全包覆腳墊按照相應(yīng)國家標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行CCC（China Compulsory Certification）認(rèn)證，按照GB30512進(jìn)行有毒有害物質(zhì)測(cè)試。按照相應(yīng)的企業(yè)或客戶標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行耐水漬，光照色牢度，耐磨防水性，撕裂強(qiáng)度，低溫硬度，低溫彎曲性，霉變霧化等性能測(cè)試。

圖5 模壓工藝流程圖

圖6 拼接工藝流程圖

PVC全包覆腳墊作為汽車內(nèi)飾附件，氣味和有機(jī)物揮發(fā)是客戶重點(diǎn)關(guān)注的性能，故建議腳墊按照相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行袋子法氣味和VOC（Volatile Organic Compounds）/SVOC（Semi Volatile Organic Compounds）測(cè)試，嚴(yán)格控制甲醛和乙醛等有機(jī)物的揮發(fā)量。

4 結(jié)語

通過腳墊市場(chǎng)的分析，介紹腳墊種類，闡述了各種腳墊的使用性能，對(duì)比分析得出PVC全包覆腳墊在市場(chǎng)上占主要銷售份額。概述了PVC全包覆腳墊的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，材料選擇，加工工藝和性能測(cè)試，通過各個(gè)工程環(huán)節(jié)的嚴(yán)密把控確保設(shè)計(jì)生產(chǎn)出一套質(zhì)感優(yōu)越安全可靠的PVC全包覆腳墊。