淺述基于低壓注塑的汽車立柱飾板設(shè)計(jì)

陳秀棟

摘 要：隨著國(guó)內(nèi)汽車消費(fèi)市場(chǎng)越來(lái)越年輕化的趨勢(shì)，各大汽車廠商在不斷追求市場(chǎng)需求同時(shí)，越來(lái)越著重使汽車外觀和內(nèi)飾的設(shè)計(jì)緊跟時(shí)代的潮流;而與汽車關(guān)聯(lián)的各種新產(chǎn)品、新工藝、新材料、新技術(shù)、新設(shè)備等的應(yīng)用也層出不窮。其中作為汽車內(nèi)飾件中重要組成部分的立柱裝飾板在新工藝、新材料的利用領(lǐng)域也發(fā)展飛速，汽車立柱飾板作為包覆車身立柱內(nèi)部鈑金的主要內(nèi)飾件之一，如何進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和成型工藝選型才能使生產(chǎn)出來(lái)的產(chǎn)品在實(shí)車上的美觀性、協(xié)調(diào)性、舒適性上給人一種高品質(zhì)感受顯得至關(guān)重要;本文旨在通過(guò)對(duì)汽車立柱飾板與周圈零件的搭接關(guān)系和設(shè)計(jì)要點(diǎn)，剖析一些典型設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)案例，結(jié)合低壓注塑工藝特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，探究低壓注塑工藝在汽車立柱飾板產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：汽車;飾板;低壓注塑;成型工藝;應(yīng)用

1 引言

隨著人們消費(fèi)水平提高及汽車用戶趨于年輕化和個(gè)性化，用戶對(duì)汽車產(chǎn)品的美觀性及觸感舒適度要求越來(lái)越高;作為汽車內(nèi)飾件重要組成部分的立柱飾板，不但能增加用戶觸覺(jué)和視覺(jué)舒適度、內(nèi)飾美觀性;給立柱鈑金、車內(nèi)線束等提供經(jīng)久耐用的包覆功能;也能在側(cè)面碰撞時(shí)能起到一定的吸能作用，從而給乘員提供適當(dāng)?shù)谋Ｗo(hù);因此在汽車立柱飾板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和成型工藝如何匹配選型，以及如何使立柱飾板的柔軟外皮和內(nèi)部骨架包覆一體成型，且成品后的產(chǎn)品表皮材料與塑料骨架融為一體，在結(jié)合強(qiáng)度、生產(chǎn)效率、氣味性等都具有明顯優(yōu)勢(shì)，那自然而然就出現(xiàn)了低壓注塑成型工藝;低壓注塑可將熱熔膠與織物面料直接注塑成型，在保證環(huán)保、美觀的同時(shí)減少成型工序、節(jié)約成本，生產(chǎn)效率高且良品率高;且成型過(guò)程中無(wú)需涂膠或噴膠工序，工藝更環(huán)保，能有效改善零部件的VOC揮發(fā)及氣味性，提升了車內(nèi)的空氣質(zhì)量;另外低壓注塑工藝成型的零件表面造型及內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)自由度高，且造型特征更清晰，產(chǎn)品美觀性和舒適性更好。本文以A柱飾板低壓注塑成型為例，淺析其在汽車產(chǎn)品開(kāi)發(fā)上的應(yīng)用。

2 低壓注塑成型工藝介紹

2.1 低壓注塑成型工藝內(nèi)容及原理

低壓注塑成型，是將PVC表皮或者針織面料融入注塑工序中，使用非常小的注射壓力（1.5bar-40bar），使PVC表皮或者針織表層材料與內(nèi)部骨架材料之間進(jìn)行復(fù)合，然經(jīng)快速固化（5s-50s）成型后而取得制品。低壓注塑成型原理如圖1所示。

2.2 低壓注塑成型的主要優(yōu)勢(shì)

低壓注塑成型零件的表皮可采用軟質(zhì)材料，如一般可采用針織布料或PVC面料。與傳統(tǒng)的包覆工藝相比，該工藝具有以下優(yōu)點(diǎn)：①低壓注塑是將表皮材料與塑料基材復(fù)合注塑為一體，結(jié)合強(qiáng)度高，產(chǎn)品經(jīng)久耐用;②由于表皮材料與基材復(fù)合注塑過(guò)程中中無(wú)需涂膠，產(chǎn)品成型過(guò)程中及獲得的產(chǎn)品更加環(huán)保;③內(nèi)部基材骨架的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)限制低，表面造型的自由度相比包覆工藝更大，并且造型特征更清晰、硬朗;④產(chǎn)品注塑壓力低，生產(chǎn)效率高，廢品率低;⑤分模現(xiàn)和熔接痕可被很好的遮蓋;⑥獲得的產(chǎn)品具有良好的手感和外觀，極佳的表面質(zhì)感。

2.3 低壓注塑成型在汽車產(chǎn)品上的應(yīng)用

鑒于以上低壓注塑的特點(diǎn)，結(jié)合目前越來(lái)越多的汽車產(chǎn)品都采用織物面料包覆立柱飾板，來(lái)增加汽車內(nèi)飾的美觀性和舒適性，提升內(nèi)飾的感官質(zhì)量，因此目前該工藝已被廣泛運(yùn)用于汽車車門內(nèi)護(hù)板、立柱飾板和遮陽(yáng)板等需要獲得質(zhì)感較好的且需要包覆的產(chǎn)品生產(chǎn)。

3 汽車立柱飾板低壓注塑產(chǎn)品設(shè)計(jì)

3.1 立柱飾板系統(tǒng)術(shù)語(yǔ)

立柱內(nèi)飾板系統(tǒng)，是包覆車身立柱內(nèi)部鈑金的主要內(nèi)飾件，由于與人體感知距離較近，通常需要采用柔軟的針織面料來(lái)進(jìn)行包覆，以提升內(nèi)飾的美觀性和舒適性，根據(jù)其裝配位置的不同，一般分為A柱上飾板、B柱上飾板、C柱上飾板、A柱下飾板、B柱下飾板、C柱下飾板等，本文主要以A柱飾板為例，簡(jiǎn)述采用低壓注塑工藝而成型的A柱飾板需要遵循的設(shè)計(jì)原則和規(guī)范。

3.2 基于低壓注塑的A柱飾板設(shè)計(jì)構(gòu)想思路及設(shè)計(jì)流程

A柱飾板是汽車內(nèi)部的一個(gè)小型側(cè)圍覆蓋件，在設(shè)計(jì)初期對(duì)邊界的確認(rèn)非常重要。A柱飾板設(shè)計(jì)時(shí)要綜合考慮強(qiáng)度、剛度、工藝、結(jié)構(gòu)、造型和與周邊附件的配合要求，如與儀表板、A柱鈑金內(nèi)板、頂棚、前風(fēng)擋、門洞密封條、門檻壓板等合理的配合和裝配關(guān)系，同時(shí)還要考慮A柱障礙角的大小設(shè)定是否合理;以及是否滿足法規(guī)的頭部傷害值要求，一般要求要求HIC不大于1000;零件基本厚度一般為2～3mm。A柱飾板是一個(gè)外觀件，其表面顏色和質(zhì)感需要與整車內(nèi)飾風(fēng)格匹配，其開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)流程主要為：造型→A面設(shè)計(jì)→結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)→模具開(kāi)發(fā)→樣件匹配。

3.3 基于低壓注塑的A柱飾板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

低壓注塑成型區(qū)別于一般的注塑成型工藝，其對(duì)A柱飾板的基本厚度，邊緣厚度、沉坑深度、圓角大小、翻邊圓角及上下端與周邊零件搭接處的型面過(guò)渡均有限定和要求，只有在符合低壓注塑成型工藝所需求的條件下進(jìn)行相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，才能生產(chǎn)出質(zhì)感及外觀復(fù)合要求的零件;

（1）低壓注塑產(chǎn)品，其表面任意處的圓角最少為1倍壁厚，即R≥T，且產(chǎn)品表面不能有尖角;如圖2所示：

（2）低壓注塑產(chǎn)品，表面R角在3mm以上，產(chǎn)品包覆部分不能出現(xiàn)尖角和銳角，產(chǎn)品的起伏不易過(guò)大，不得大于兩度且周圈R角設(shè)計(jì)需超過(guò)15mm，否則產(chǎn)品尖角處容易出現(xiàn)滲料。即尖角處表皮易破或發(fā)亮引起色差;當(dāng)表皮為皮革或編織布料時(shí)尖角處易出現(xiàn)塌角，從而影響產(chǎn)品外觀。具體如圖3所示;

（1）低壓注塑成型工藝當(dāng)產(chǎn)品出現(xiàn)滲料時(shí)其改善方案，見(jiàn)圖4：

（2）低壓注塑產(chǎn)品在脫模方向上彎曲不易過(guò)大且不能有明顯尖角，否則容易導(dǎo)致過(guò)渡擠壓導(dǎo)致表皮破損，產(chǎn)品應(yīng)盡可能接近水平，角度不用超過(guò)2度，如圖5。

（3）產(chǎn)品外邊緣翻變高度超出合理高度時(shí)，會(huì)導(dǎo)致在分型面高度發(fā)生褶皺、壓傷或壓破，因此通常轉(zhuǎn)角出的翻邊高度設(shè)計(jì)≤60mm，直邊出的翻邊高度≤95mm，內(nèi)邊緣翻邊高度最好≤20mm。

（4）低壓注塑產(chǎn)品表面斷面表面弧線長(zhǎng)度S（紅線長(zhǎng)度）與跨距L的比值一般小于針織面料的伸長(zhǎng)率;如圖6所示。

（5）低壓注塑產(chǎn)品厚度不能從大到小發(fā)生突變，否則容易出現(xiàn)缺料缺陷;產(chǎn)品最小壁厚設(shè)定經(jīng)驗(yàn)方法：A-B-C≥1+0.1mm

A代表產(chǎn)品最小壁厚;B代表面料層回彈量;C代表面料層壓縮時(shí)厚度;

（6）低壓注塑產(chǎn)品B面加強(qiáng)筋條需進(jìn)行合理化設(shè)計(jì)，產(chǎn)品B面加強(qiáng)筋等結(jié)構(gòu)的壁厚與本體的壁厚之比按以下經(jīng)驗(yàn)值：復(fù)合層為表皮或面料帶海綿層：t≤1.13;復(fù)合層為經(jīng)編面料：t≤0.8;復(fù)合層為機(jī)織面料：t≤0.66。

（7）低壓注塑產(chǎn)品還應(yīng)遵循產(chǎn)品邊緣輪廓盡量平順，產(chǎn)品背面分型線往里設(shè)計(jì)10mm～15mm，產(chǎn)品轉(zhuǎn)角處出壁厚不易設(shè)置過(guò)厚等原則來(lái)進(jìn)行設(shè)計(jì);

3.4 A柱飾板設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)總結(jié)

總之，為了獲得質(zhì)感和外觀較好的汽車零部件，在進(jìn)行低壓注塑成型工藝的A柱飾板產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)，其結(jié)構(gòu)不但要滿足成型工藝需求，避免產(chǎn)生廢品，提高生產(chǎn)效率;還要保證所設(shè)計(jì)出來(lái)A柱飾板的零件結(jié)構(gòu)在連接到車身上應(yīng)避免使用螺釘;多采用塑料卡扣或金屬卡子來(lái)直接裝配在車身鈑金上;安裝點(diǎn)布置須均勻，保正立柱護(hù)板在進(jìn)行道路試驗(yàn)以及使用過(guò)程中不脫落、松動(dòng)、異響等;外觀不能存在表面缺陷，圓角連接角度不僅要正確，而且要適當(dāng);強(qiáng)度方面不能有薄弱位置;裝卸及組裝時(shí)不能存在干涉;便于安裝且安裝后不能有變形;

4 小結(jié)

當(dāng)代汽車內(nèi)飾件成型工藝正在朝向多樣化和新型化方向發(fā)展，低壓注塑成型工藝在提升汽車內(nèi)飾零部件的感官質(zhì)量和魅力品質(zhì)上有著不可替代的作用，未來(lái)汽車產(chǎn)品的競(jìng)爭(zhēng)越來(lái)越白熱化，新產(chǎn)品上市周期越來(lái)越短，汽車產(chǎn)品品質(zhì)成為用戶關(guān)注的重點(diǎn)，低壓注塑成型工藝在汽車立柱飾板零件成型上的應(yīng)用將會(huì)越來(lái)越廣闊。

參考文獻(xiàn)：

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