汽車內(nèi)飾頂棚的設(shè)計與生產(chǎn)工藝研究

周儒霖

寧波福爾達(dá)智能科技有限公司 浙江省寧波市 315321

在我國汽車工業(yè)迅猛發(fā)展的態(tài)勢下，人們?nèi)找骊P(guān)注汽車內(nèi)飾的美觀性、功能性，汽車頂棚是內(nèi)部裝飾的重要組成部分，包括頂棚外觀、頂棚框架及把手的合理使用性能、天窗的便捷性等，都要加以關(guān)注和重視，較好地提升汽車內(nèi)飾的整體性能。

1 汽車內(nèi)飾頂棚的結(jié)構(gòu)及性能分析

汽車內(nèi)飾頂棚主要由基材層、PVC革面層、保護(hù)膜層所構(gòu)成，其中：基材層是最底部的一層，它是汽車內(nèi)飾頂棚結(jié)構(gòu)的骨架，通常采用熱塑性或熱固性的材質(zhì)，對其進(jìn)行安裝和生產(chǎn)，達(dá)到固定內(nèi)飾頂棚的造型的效果，較好地提升汽車內(nèi)飾頂棚的經(jīng)久耐用性能。PVC革面層是中間層，通常采取具有良好固體性質(zhì)的材料，并使之表現(xiàn)出令人感覺舒適、愉悅的顏色，較好地對汽車內(nèi)部空間起到裝飾性作用，同時還可以避免頂棚出現(xiàn)變形現(xiàn)象。保護(hù)膜層位于最外層，通常采用具有較大粘性的高性能材質(zhì)，較好地實(shí)現(xiàn)對汽車內(nèi)飾頂棚的保護(hù)。從汽車內(nèi)飾頂棚的斷面結(jié)構(gòu)來看，頂棚基材層的厚度應(yīng)當(dāng)超出5mm，PVC革面層的厚度應(yīng)當(dāng)大于1mm，保護(hù)膜層的質(zhì)量應(yīng)當(dāng)要大于130g/m2。

汽車內(nèi)飾頂棚的性能包括物理性能和機(jī)械性能，如：尺寸變化率、冷熱交變性、蠕變性、剝離強(qiáng)度、燃燒性能、甲醛散發(fā)性、總霧度值等，具體來說主要表現(xiàn)為以下方面：（1）外觀。汽車內(nèi)飾頂棚要保持勻整、清潔，沒有凹凸、折痕、疵點(diǎn)、色斑、污漬等缺陷，切割的邊角、孔洞等要保持光滑整潔，基材與飾材之間具有良好的黏結(jié)性，表面的顏色與花紋要與樣品保持一致。（2）氣味。汽車內(nèi)部空間是人們滯留時間較長的使用空間，由此也引發(fā)人們對汽車內(nèi)部空氣質(zhì)量的關(guān)注，如果汽車內(nèi)部彌漫有低劣的空氣味道，甚至是有毒的氣體揮發(fā)現(xiàn)象，則會極大地威脅使用者的身心健康與安全。對此，要對汽車內(nèi)飾頂棚中的苯、甲苯、甲醛等八種揮發(fā)性有機(jī)物的濃度進(jìn)行檢測，使之在規(guī)定的限值范圍之內(nèi)。（3）阻燃性。汽車內(nèi)飾頂棚具有隔熱、絕熱的功能，要依據(jù)國家標(biāo)準(zhǔn)GB 8410的相關(guān)規(guī)定，使汽車內(nèi)飾頂棚材料的燃燒速度不大于100mm/min。（4）強(qiáng)度性能。這主要是指汽車內(nèi)飾頂棚的彎曲強(qiáng)度、壓痕恢復(fù)率和耐磨損強(qiáng)度，與汽車內(nèi)飾的外觀、性能有直接而密切的聯(lián)系。（5）色牢度。這主要是指汽車內(nèi)飾頂棚的摩擦色牢和光照色牢，要對頂棚面料層進(jìn)行色牢試驗(yàn)和灰度等級評定，使之滿足使用要求。（6）頂棚老化。這主要是指汽車內(nèi)飾頂棚的分層、鼓包、異味、變色等外觀缺陷，要注重對頂棚的防靜電處理，避免出現(xiàn)頂棚起毛、起球、吸灰的現(xiàn)象。

2 汽車內(nèi)飾頂棚的設(shè)計

2.1 汽車內(nèi)飾頂棚與周邊件配合的搭接量設(shè)計

汽車內(nèi)飾頂棚的設(shè)計要充分考慮其與周邊件配合的搭接量，充分考慮一般的頂棚制造精度和裝配公差，準(zhǔn)確界定適宜的搭接量，使之符合制造精度及安裝精度的要求，確保搭接裝配的合理性和美觀性。一般來說，汽車內(nèi)飾頂棚與頂燈、頂棚與遮陽板底座、頂棚與門框膠條的搭接配合量應(yīng)當(dāng)大于且等于6mm；頂棚與柱飾板的搭接配合量應(yīng)當(dāng)大于且等于10mm。

2.2 汽車內(nèi)飾頂棚與周邊件的間隙配合設(shè)計

汽車內(nèi)飾頂棚與周邊件的間隙配合設(shè)計也是不可忽略的一個部分，要結(jié)合裝配、外觀、操作舒適性等因素，進(jìn)行科學(xué)合理的設(shè)計和研究。一般來說，頂棚與前風(fēng)擋配合的間隙應(yīng)當(dāng)≥3mm，并充分考慮制造精度和裝配公差；頂棚與車身配合間隙應(yīng)當(dāng)要≥2.5mm，并充分考慮制造精度和裝配公差；頂棚與遮陽板的配合間隙應(yīng)當(dāng)要≥10mm，并充分考慮開啟遮陽板的手部舒適性；頂棚與頂把手的配合間隙應(yīng)當(dāng)要≥35mm，并考慮扶手使用過程中的舒適間隙度，如果間隙過小則會影響操作的舒適性。

2.3 汽車內(nèi)飾頂棚的安裝方式

汽車內(nèi)飾頂棚的安裝通常可以采用粘結(jié)處理和吊掛處理的方式進(jìn)行安裝，其中：粘結(jié)處理的安裝方式是采用層壓法或火焰復(fù)合法，將面料和泡沫層黏膠或氈扣固定頂棚，使之位于車身鈑金的位置。吊掛安裝處理方式則是借助于明卡扣或暗卡扣固定頂棚，使之固定于車身鈑金的位置，并在飾面和頂蓋之間設(shè)置隔熱的襯墊。這兩種安裝處理方式各有其優(yōu)缺點(diǎn)，吊掛安裝的方式易于裝配、成本較低，然而存在對零件精度要求高、影響外觀的缺陷；粘結(jié)安裝處理方式則具有質(zhì)量輕、成本低、適宜于小批量生產(chǎn)的優(yōu)點(diǎn)，然而也難免存在黏結(jié)力不足的缺陷。為此，可以采用一體化安裝的方式，采用模塑的方法進(jìn)行安裝，利用大型成套生產(chǎn)設(shè)備和熱壓成型工藝，使各層復(fù)合為一個整體，使之具有較強(qiáng)的剛性，能夠較好地改善頂棚的安裝質(zhì)量，降低汽車總高度，實(shí)現(xiàn)更加自由的造型設(shè)計，并避免對車體的損壞，更好地符合綠色環(huán)保車型的發(fā)展趨勢。

圖1

3 汽車內(nèi)飾頂棚的生產(chǎn)工藝分析

對于聚氨酯板材為骨架材料的汽車內(nèi)飾頂棚而言，其生產(chǎn)工藝主要包括以下兩種：

3.1 干法工藝

要在將PU/PP、膠粉、玻纖、無紡布復(fù)合為多層板材的前提下，對其進(jìn)行加熱，使之到達(dá)軟化溫度，要注重對加熱溫度的控制，通常應(yīng)當(dāng)將加熱溫度控制在200℃以內(nèi)，并限定加熱持續(xù)時間不超過兩分鐘；加熱合模的壓力則要控制在15Mp左右，使頂棚形成初步的形狀；然后，再用高壓水對頂棚進(jìn)行切割操作，將頂棚置于切割的適當(dāng)位置，機(jī)器人依循設(shè)定好的切割路線編程進(jìn)行操作，確保切割精度的高度一致，使之符合頂棚的尺寸要求。由此可見，干法工藝的流程圖如下所示：

3.2 濕法工藝

汽車內(nèi)飾頂棚的濕法成型工藝包括一步法和兩步法。其中：一步法是在PU板表面涂抹滾膠，噴灑固化劑、水，使之與玻氈、無紡布、面料等相疊合，然后再進(jìn)行高溫加壓成型；兩步法的第一個步驟類同于一步法，然后再將膠噴灑于頂棚基材表面，對基材和面料進(jìn)行高溫模具壓制成型。其生產(chǎn)工藝流程如下圖所示：

汽車內(nèi)飾頂棚的生產(chǎn)工藝各有其優(yōu)缺點(diǎn)，干法工藝相對簡單，適用于工作量較小的頂棚生產(chǎn)；而濕法工藝適用于工程量較大、結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜的頂棚的生產(chǎn)。然而它們的生產(chǎn)工藝流程都包涵復(fù)合、模壓、切割、壓鉚的工序，其中：復(fù)合工序使熱塑性膠粘物、玻纖層和PU板層加熱復(fù)合，并經(jīng)由冷卻定型形成基材；模壓工序是對基材加熱軟化處理，對基材和面飾層進(jìn)行同時模壓，形成頂棚初型；切割工序則是借助于高壓水切割設(shè)備，將切割流程植入到機(jī)器人的控制系統(tǒng)之中，提升切割的精度；壓鉚工序則是在頂棚中壓鉚固定總成的頂燈等金屬材料。

圖2

綜上所述，汽車內(nèi)飾頂棚設(shè)計和生產(chǎn)工藝要符合汽車輕量化和環(huán)保的發(fā)展趨勢，不僅追求汽車頂棚的外在美觀性，而且還要具有高強(qiáng)度、低導(dǎo)熱、低揮發(fā)性、吸隔音等特點(diǎn)，還要注重汽車內(nèi)飾頂棚設(shè)計的硬頂材料的邊角料回收、生物降解等內(nèi)容，不斷推進(jìn)我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速、成熟發(fā)展。