某款輕客頂棚設(shè)計(jì)分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

0引言

近年來(lái)，隨著人們對(duì)輕客產(chǎn)品的內(nèi)飾要求越來(lái)越高，如何制造出更美觀、舒適和低成本的輕客頂棚，成為我們當(dāng)今面臨的課題。目前輕客頂棚多采用成型頂棚工藝，相對(duì)于粘貼式和吊裝式，成型頂棚一方面可以使車(chē)內(nèi)空間最大化，同時(shí)滿足設(shè)計(jì)造型定義，實(shí)現(xiàn)與周邊件搭接的結(jié)構(gòu)特征。同時(shí)，對(duì)于結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的頂棚，采用蜂窩板基材復(fù)合面料工藝，縮減頂棚開(kāi)發(fā)周期及成本。本文通過(guò)某款輕客頂棚，介紹頂棚的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)過(guò)程。

1頂棚的設(shè)計(jì)要求

頂棚作為內(nèi)飾系統(tǒng)的大型裝飾覆蓋件，周邊配合件多，且作為乘客可直接觸及的內(nèi)飾件，需要在設(shè)計(jì)階段對(duì)周邊件邊界及人機(jī)舒適性進(jìn)行確認(rèn)。同時(shí)作為安全關(guān)鍵件和外觀件，需要滿足內(nèi)飾材料的燃燒特性要求和耐用性等要求。

該款輕客頂棚相關(guān)設(shè)計(jì)要求如下。

（1）需保證與車(chē)身鈑金、立柱護(hù)板、前后頂燈和遮陽(yáng)板的配合。

（2）頂棚處于乘員的頭上區(qū)域，需要對(duì)頭部空間進(jìn)行人機(jī)校核。

（3）頂棚需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8410-2006的燃燒特性要求，同時(shí)需要滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)的耐熱老化、耐濕熱、耐水污染、耐光色牢度和氣味性等相關(guān)要求。

2頂棚的設(shè)計(jì)分析

2.1頂棚分塊確定

因輕客車(chē)型車(chē)身尺寸較乘用車(chē)會(huì)大很多，受壓制模具和壓力機(jī)限制，車(chē)內(nèi)頂棚無(wú)法采用整塊一體壓制成型。通常需要根據(jù)車(chē)內(nèi)尺寸，分成兩段、三段甚至多段分體設(shè)計(jì)，再通過(guò)頂棚的搭接特征或者壓條進(jìn)行銜接。

該款輕客車(chē)型的車(chē)內(nèi)頂蓋尺寸3500mm×1300mm，頂棚需要分成前、中、后共三段（圖1）。前段頂棚需要搭接A柱護(hù)板、B柱護(hù)板、遮陽(yáng)板、頂燈和扶手，中段頂棚和后端頂棚兩側(cè)搭接車(chē)身鈑金，三段頂棚通過(guò)頂棚壓條進(jìn)行銜接。

2.2頂棚制造工藝選擇

前段頂棚采用模壓成型，將GMT復(fù)合基材烘烤后放入壓制模具內(nèi)，與面料層一起壓制成型，再通過(guò)水切割設(shè)備進(jìn)行切邊開(kāi)孔。壓制模具有樹(shù)脂模和金屬模，樹(shù)脂模模具成本低，可用于頂棚試制及小批量生產(chǎn)，后續(xù)需要定期保養(yǎng)維護(hù);金屬模模具成本高，一般在樹(shù)脂模樣件批量裝車(chē)無(wú)問(wèn)題后再行開(kāi)發(fā)。目前輕客車(chē)型因整體銷(xiāo)量不大，壓制模具多采用樹(shù)脂模，以降低開(kāi)發(fā)成本和周期。中段和后段頂棚為平面造型，只需要開(kāi)發(fā)刀模進(jìn)行裁切生產(chǎn)。

2.3頂棚材料選擇

成型頂棚由面料層和基材層組成。目前輕客頂棚面料層大多采用無(wú)紡布或PVC革材質(zhì)，部分車(chē)型采用針織面料以提高整車(chē)內(nèi)飾檔次?；膶佑蠫MT玻纖、PU板和亞麻纖維復(fù)合板等。通過(guò)綜合考慮成本和制造工藝，該款輕客的頂棚前段采用無(wú)紡布和GMT材質(zhì);中段和后段頂棚因結(jié)構(gòu)比較簡(jiǎn)單，不需要用壓制模具進(jìn)行成型，采用板材裁切工藝，材料選擇PP蜂窩板和無(wú)紡布板材。

2.4頂棚固定方式選擇

目前輕客頂棚多采用卡扣或自攻釘加上裝飾蓋進(jìn)行固定。部分高端車(chē)型采用暗扣，可保證頂棚外觀面整潔，無(wú)卡扣頭部外漏問(wèn)題，但需要在頂棚背面粘貼卡扣安裝支架。這對(duì)頂棚整體的精度要求更高，成本也更高。由于該款輕客頂棚主要用于客運(yùn)及貨運(yùn)用途，考慮成本因素，采用卡扣固定?？圻x型需要保證卡扣裝配后能卡緊頂棚與車(chē)身鈑金，卡扣葉片需要漏出鈑金孔3片以上。

2.5頂棚人機(jī)校核

該車(chē)型為輕客平頂車(chē)型，整車(chē)底盤(pán)高，座椅H點(diǎn)設(shè)置較高，采用95%的人體頭部包絡(luò)線對(duì)乘員的頭部空間進(jìn)行人機(jī)校核，以確保乘員有足夠的頭部空間，提升乘坐舒適性。推薦頭部空間尺寸經(jīng)驗(yàn)值：前座頭部間距>50.0mm，后座頭部間隙>30.0mm。

2.6頂棚配合件斷面分析

頂棚周邊配合件較多，設(shè)計(jì)初期需要對(duì)各個(gè)搭接配合位置進(jìn)行斷面分析，主要包括卡扣安裝配合、立柱護(hù)板配合、門(mén)洞密封條配合、室內(nèi)頂燈配合、遮陽(yáng)板安裝點(diǎn)配合、擋風(fēng)玻璃配合與車(chē)身鈑金搭接配合等。這需要逐一做斷面進(jìn)行匹配關(guān)系校核，確保滿足設(shè)計(jì)要求。下面通過(guò)該款頂棚與立柱護(hù)板及遮陽(yáng)板安裝點(diǎn)的斷面分析，闡釋頂棚與周邊件搭接匹配注意事項(xiàng)。

2.6.1頂棚與立柱護(hù)板的配合

頂棚與立柱護(hù)板的搭接匹配一直是頂棚開(kāi)發(fā)過(guò)程中的難點(diǎn)，開(kāi)發(fā)過(guò)程中常發(fā)生頂棚與立柱搭接漏縫問(wèn)題，需要對(duì)頂棚模具進(jìn)行2～3輪調(diào)整，因此在設(shè)計(jì)階段需要對(duì)兩者的配合進(jìn)行詳細(xì)校核。立柱護(hù)板上端要與頂棚要有10.0mm左右的重疊量，同時(shí)護(hù)板扣住頂棚的干涉量一般為0.8～1.2mm。在頂棚和護(hù)板的配合處，需要在頂棚上做出凹陷的臺(tái)階，臺(tái)階深度為立柱護(hù)板的厚度，以保證頂棚與立柱護(hù)板平滑過(guò)渡，視覺(jué)效果更為美觀（圖2）。

2.6.2遮陽(yáng)板安裝點(diǎn)處

遮陽(yáng)板安裝底座與頂棚通常需要設(shè)定1.0mm的干涉量，與頂棚開(kāi)口通常留有5.0mm的壓合量。遮陽(yáng)板后端與頂棚留有15.0mm的手指間隙，以保證翻折遮陽(yáng)板的手部操作空間。頂棚前端與前風(fēng)擋玻璃的間隙應(yīng)當(dāng)設(shè)置為4.0mm左右，前風(fēng)擋玻璃黑邊須超出頂棚前端10.0mm。頂棚前端裁切位置應(yīng)高于駕駛員上視野線，以避免切邊外漏（圖3）。

2.7頂棚主要性能試驗(yàn)

頂棚作為安全關(guān)鍵件，需要滿足國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)GB8410-2006《汽車(chē)內(nèi)飾材料的燃燒特性》和GB7258-2017《機(jī)動(dòng)車(chē)運(yùn)行安全技術(shù)條件》的阻燃要求，燃燒速度≤70.0mm/min。同時(shí)，頂棚由于處于車(chē)身頂蓋位置，受環(huán)境溫度影響大，因此需要對(duì)飾材與基材間粘結(jié)性能、撓度、耐熱老化、低溫存放、耐濕熱、耐氣候交變、耐光色牢度、含水量變化率和耐低溫沖擊等性能進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證確認(rèn)。

另外，頂棚作為車(chē)內(nèi)大型裸露的復(fù)合材質(zhì)裝飾件，需要評(píng)估乘員使用過(guò)程中撫摸、臟污等各種工況條件，因此需要進(jìn)行耐摩擦色牢度、耐水污染和抗微生物性能等試驗(yàn)，以進(jìn)行驗(yàn)也需要對(duì)氣味性、甲醛含量、氣霧冷凝值和有機(jī)物散發(fā)性能等進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證。

3總結(jié)

頂棚作為車(chē)內(nèi)大型內(nèi)飾件，設(shè)計(jì)階段需要充分校核與周邊件的匹配關(guān)系，避免后期不必要的設(shè)計(jì)變更。同時(shí)，需要了解清楚頂棚的法規(guī)要求，相關(guān)性能要求需要進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，以確保滿足車(chē)輛使用的各種工況。另外，因輕客車(chē)型的成本控制要求，通過(guò)合理選用成型工藝、原材料及裝配方式，以降低零部件成本，提升市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力。目前該款頂棚已實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

作者簡(jiǎn)介：

唐振雄，本科，工程師，研究方向?yàn)檩p客內(nèi)飾件開(kāi)發(fā)。