關(guān)杰,王士川

(遼寧曙光汽車集團(tuán)股份有限公司,遼寧沈陽 110000)

0 引言

隨著現(xiàn)代汽車工業(yè)的發(fā)展，各個(gè)汽車制造商的競爭力也越來越大，在滿足消費(fèi)者對汽車的動力性、NVH(Noise Vibration Harshness)性能、節(jié)能性、環(huán)保等要求的同時(shí)，消費(fèi)者對整車造型的美觀性，尤其是對內(nèi)飾的美觀性、舒適性要求也越來越高。頂棚內(nèi)飾是汽車內(nèi)飾的重要組成部分，頂棚不僅可以隔離車外的熱量，還可以降低車內(nèi)的噪聲，不僅起裝飾作用，對乘客還有一定的保護(hù)作用，因此頂棚的設(shè)計(jì)非常重要。

1 汽車頂棚內(nèi)飾的種類及安裝

汽車頂棚內(nèi)飾按照材料主要分軟頂和硬頂兩種。

1.1 軟頂

軟頂一般是由面料和泡沫層用層壓法或火焰法復(fù)合在一起的。其中泡沫層主要起隔熱、降噪、減振的作用。

軟頂?shù)陌惭b一般分粘貼型和吊裝型。

粘貼型分滾涂法和預(yù)涂法。滾涂法是指工人在安裝現(xiàn)場用蘸滿膠的膠滾或膠刷把膠均勻地涂抹在頂蓋內(nèi)表面上，待晾曬幾分鐘后再將軟頂粘貼到指定的位置上。預(yù)涂法是指在生產(chǎn)軟頂?shù)臅r(shí)候?qū)好麴そ觿╊A(yù)涂在軟頂?shù)谋趁?，并覆蓋隔離紙保護(hù)膠膜，方便存儲運(yùn)輸。在安裝現(xiàn)場工人把隔離紙拆掉，就可以將軟頂直接粘貼到指定的位置上。粘貼型安裝操作簡單、成本低。

吊裝型是用棚桿把軟頂?shù)鯍炱饋?，棚桿的弧度與金屬頂蓋斷面的弧度一致。在軟頂和鈑金頂棚之間設(shè)有隔熱的襯墊。軟頂?shù)闹苓呌灭そ觿┱辰拥絻?nèi)護(hù)板和前風(fēng)窗的膠條上。

1.2 硬頂

硬頂基本都是模塑成型的頂棚，主要由面料層、基材層組成，根據(jù)客戶需求也可以在頂棚背面增加無紡布層、在面料層上面覆蓋保護(hù)膜層等。

硬頂一般采用粘接或卡接的方式安裝。

粘接一般利用膠粘或是粘扣將頂棚粘到車身鈑金上，但是一般硬頂質(zhì)量比較大，用粘接的方式安裝會存在因黏接力不足導(dǎo)致頂棚松動甚至是脫落的風(fēng)險(xiǎn)。

卡接是利用卡扣將頂棚安裝在車身鈑金上，也可以利用遮陽板、頂燈、乘客把手等安裝點(diǎn)來進(jìn)行輔助固定。卡扣卡接又分明卡和暗卡。明卡成本低，較容易裝配但是會影響外觀。暗卡則乘客看不見卡扣，不會影響外觀，但是裝配比較困難，對零件的精度要求較高，成本相對高些。隨著現(xiàn)代生產(chǎn)技術(shù)水平的提高，零件的精準(zhǔn)度和表面質(zhì)量也在不斷地提升，所以建議優(yōu)先選用暗卡的方式安裝，既保證了安裝強(qiáng)度，又不影響外觀，提高了整車內(nèi)飾的美觀性。

軟頂雖然質(zhì)量小、成本低，但是與金屬頂蓋的間隙較大，占用車內(nèi)的空間大，表面凹凸不平，行車時(shí)飾面顫動，整體的裝飾效果不理想。硬頂能夠使頂棚接近金屬頂蓋，增大室內(nèi)空間，造型自由度大，表面相對平整，裝飾效果較好。

2 汽車模塑成型頂棚設(shè)計(jì)

2.1 自身設(shè)計(jì)

(1)分塊設(shè)計(jì)

模塑成型頂棚面積較大，質(zhì)量較大，為了方便運(yùn)輸、安

裝、風(fēng)道的維修，設(shè)計(jì)時(shí)可以將頂棚分成幾塊，基本分前頂、中頂和后頂三大塊。

(2)選擇材料

模塑成型頂棚典型的結(jié)構(gòu)是由面料層、基材層組成。面料層一般選用針織面料、無紡布、PVC膜等；基材層一般采用PP玻纖板、PU玻纖板、麻纖維板等。整體密度不小于(1 800±10)g/m2。

(3)成型深度

設(shè)計(jì)時(shí)盡量減小頂棚與車身鈑金的間隙，增大車內(nèi)空間，但是如果頂棚深度過深，脫模時(shí)容易拉傷零件，所以一般建議頂棚成型深度不大于400 mm。

(4)安裝點(diǎn)

確定安裝方式，合理布置安裝點(diǎn)，保證安裝強(qiáng)度。

(5)其他性能要求

氣味揮發(fā)性、阻燃性、彎曲強(qiáng)度、汽車禁用物質(zhì)等都要滿足最新法規(guī)要求。

2.2 與配合件間的間隙、搭接設(shè)計(jì)

根據(jù)一般的頂棚制造精度和裝配公差，建議頂棚與配合件間的間隙、搭接量值如下：

(1)頂棚之間的搭接量不大于40 mm，間隙不大于5 mm(見圖1)。

(2)頂棚與前風(fēng)擋玻璃之間的間隙不小于3 mm，與車身鈑金之間的間隙不小于2.5 mm(見圖2)。

(3)頂棚與門框膠條的過盈量不小于6 mm(見圖3)。

(4)頂棚與立柱裝飾板的搭接量不小于10 mm(見圖4)。

(5)頂棚與頂燈的搭接量不小于6 mm(見圖5)。

(6)頂棚與遮陽板固定座的搭接量不小于6 mm，與遮陽板的間隙不小于10 mm(見圖6)。

(7)頂棚與把手的間隙不小于35 mm(見圖7)。

圖1 頂棚之間的搭接量和間隙建議值 圖2 頂棚與前風(fēng)擋玻璃、與車身鈑金之間的間隙建議值 圖3 頂棚與門框膠條的過盈量建議值 圖4 頂棚與立柱裝飾板的搭接量建議值

圖5 頂棚與頂燈的搭接量建議值 圖6 頂棚與遮陽板固定座的搭接量、與遮陽板的間隙建議值 圖7 頂棚與把手的間隙建議值

3 汽車模塑成型頂棚的基材、模具和生產(chǎn)工藝

模塑成型頂棚是利用大型成套生產(chǎn)設(shè)備和熱壓成型工藝將面料層、基材層等各層復(fù)合成為一個(gè)成體，使之成為一個(gè)具有一定剛性和立體形狀的內(nèi)飾件。

3.1 基材

基材材質(zhì)可分為熱塑性和熱固性。熱固性基材主要有摻混酚醛樹脂等材料的麻纖維、木纖維和紡織廢料等。成型工藝為冷料熱模成型法。聚丙烯、聚氨酯都屬于熱塑性基材，成型工藝為熱料冷模成型法。目前熱塑性基材的熱料冷模成型工藝處于主導(dǎo)地位。

3.2 模具

模具按材質(zhì)可分金屬模具和樹脂模具。金屬模具一般用鋁合金或鋼質(zhì)材料，壽命較長，可達(dá)20萬模以上，出模后的零件精度高，但是金屬模具加工時(shí)間長，成本高。樹脂模具加工時(shí)間短，成本低，但是壽命短，一般1萬模左右。

3.3 生產(chǎn)工藝

以聚氨酯板材作為基材的頂棚為例，其生產(chǎn)工藝可分為干法和濕法。

3.3.1 干法

先將聚氨酯板材、膠粉、玻纖、膠片、無紡布或針織面料復(fù)合成多層板材，然后將多層復(fù)合板材加熱至軟化溫度，軟化溫度因材料的不同而不同，再將軟化了的材料送入冷態(tài)模具壓制頂棚初型，最后用水切割機(jī)切割裁邊。

3.3.2 濕法

濕法又可以分為一步法和兩步法。

一步法先將膠滾涂在聚氨酯板材表面并噴灑固化劑和水，使之與玻氈、膠片及面料等材料疊合，再將疊合后的復(fù)合材料送入高溫模具壓制頂棚初型，模具的溫度取決于膠水的固化溫度，最后用水切割機(jī)切割裁邊。

兩步法先將膠滾涂在聚氨酯板材表面并噴灑固化劑和水，使之與玻氈、底層無紡布等材料疊合，疊合后送入高溫模具壓制頂棚初型，再將頂棚初型用水切割機(jī)切割裁邊成頂棚基材，然后在頂棚基材表面噴灑膠，將基材和面料一起送入高溫模具壓制成型，最后用水切割機(jī)再次切割裁邊。

兩步法生產(chǎn)效率低于一步法，但是兩步法可生產(chǎn)出面料翻邊、負(fù)拔模角度的頂棚。

模塑成型頂棚的工藝無論是干法還是濕法都包括復(fù)合、模壓和切割3個(gè)基本工序。干法生產(chǎn)效率高而且環(huán)保，可以回收，產(chǎn)品成型后外觀比較飽滿，但是原材料成本高些，干法工藝較適用于生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對簡單和拉伸深度較小的頂棚。濕法生產(chǎn)成本低于干法，但污染較高，影響生產(chǎn)者的身體健康，產(chǎn)品不可回收，濕法工藝適用生產(chǎn)結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜和拉伸深度較大的頂棚。

4 結(jié)束語

頂棚是汽車內(nèi)飾面積較大的裝飾件，隔熱、隔音的重要性更不可忽視。未來汽車的發(fā)展不僅僅是簡單地滿足消費(fèi)者安全舒適駕駛的需求，更重要的是環(huán)保。隨著國家《汽車禁用物質(zhì)要求》《汽車塑料件、橡膠件和熱塑性彈性體件的材料標(biāo)識和標(biāo)記》《汽車部件可回收利用性標(biāo)識》等相關(guān)法律法規(guī)的推出，產(chǎn)品的材料、生產(chǎn)過程的環(huán)保性、產(chǎn)品的可回收再利用性也變得尤其重要，要實(shí)現(xiàn)綠色化出行，更要實(shí)現(xiàn)綠色化設(shè)計(jì)、綠色化生產(chǎn)。

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