陶云蘭

【摘 要】文章主要介紹了汽車內(nèi)飾件車門內(nèi)板設(shè)計中常用的設(shè)計方法、生產(chǎn)工藝及低VOC材料的應(yīng)用，根據(jù)筆者多年從事汽車門板零部件設(shè)計開發(fā)及其材料成型應(yīng)用的經(jīng)驗，從車門內(nèi)護板總成開發(fā)流程、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)工藝和材料應(yīng)用方面提出了對門護板設(shè)計的一些看法和建議。

【關(guān)鍵詞】門護板;設(shè)計;材料;包覆;注塑成型

【中圖分類號】TQ325.14 【文獻標識碼】A 【文章編號】1674-0688（2020）08-0053-03

0 前言

隨著汽車消費市場需求向個性化、智能多元化、時尚化演變，汽車的駕駛艙內(nèi)擁有時尚、精致、舒適的內(nèi)飾一體化設(shè)計成為消費者購車的重要因素，而汽車門護飾板作為汽車內(nèi)飾覆蓋件中的關(guān)鍵零件，如何將汽車門護板的外觀與多功能一體化、模塊化，成為汽車駕駛艙內(nèi)設(shè)計的研究課題。

1 汽車門護板的設(shè)計

車門內(nèi)護板總成是指裝在門內(nèi)板上，用于遮擋門內(nèi)鈑金，并給乘員提供便利性、舒適性的內(nèi)飾總成件，在發(fā)生側(cè)碰時，通過門內(nèi)護板合理結(jié)構(gòu)和造型設(shè)計可減少乘員被傷害的覆蓋件。門內(nèi)飾板總成除門內(nèi)飾板本體外，其自身裝配的零件非常多，主要有上護飾件、中飾板、扶手飾板、車窗控制開發(fā)裝飾面板、拉手盒、內(nèi)扣手總成、地圖袋和揚聲器罩、吸能塊、吸音棉，和它存在搭接配合關(guān)系的零部件主要有儀表板、車門鈑金、車窗水切條，由于門護板總成是一個集成化較高、裝配工序較多，工藝多樣的功能件和其艙內(nèi)裝飾外觀件，其表面皮紋紋理及軟包件的顏色、觸感均需與艙內(nèi)設(shè)計呼應(yīng)，其CMF定義也尤其重要。

1.1 設(shè)計開發(fā)流程

（1）造型分析：根據(jù)主機廠的鈑金邊界條件汽車艙內(nèi)功能要求和法規(guī)設(shè)計要求進行門護板A面造型和模型驗證，落實色彩定義和材質(zhì)定義。

（2）工程設(shè)計：結(jié)合A面造型設(shè)計要求，進行人機布置，展開結(jié)構(gòu)設(shè)計，進行CAE分析和DTS定義，生成基礎(chǔ)數(shù)據(jù)。

（3）產(chǎn)品工程結(jié)構(gòu)分析：對產(chǎn)品裝配結(jié)構(gòu)分析，結(jié)合模具分析和生產(chǎn)工藝分析可行性，例如卡扣位、搭接結(jié)構(gòu)布局及模具注塑拔模角、分型線、包覆工藝的可制造性和可裝配性、合理性。

（4）軟工裝制作：根據(jù)設(shè)計數(shù)據(jù)，開發(fā)快速成型件（RP件/3D打印件）作為非模具開發(fā)前的驗證，試制零件之間搭接間隙要求、造型感官要求，評審結(jié)構(gòu)、裝配、外觀的合理性。

（5）OTS樣件開發(fā)：啟動生產(chǎn)模具、工裝、夾具的制作，通常表皮為蝕紋件的模具型芯、型腔采用鋼材為SW318/2738鋼材模，表面需進行電鍍工藝的模具型芯型腔采用H316/

NAK80鋼材模具和材料、產(chǎn)品的DV/PV實驗驗證確認。

（6）整車工裝樣件造車：主機廠整車裝配/上TAC檢具進行尺寸確認，通過造車配合驗證整車工況，并驗證門護板的耐候性能和尺寸穩(wěn)定性，確保整車工況性滿足銷售要求。

（7）持續(xù)改善：造車穩(wěn)定后，整車持續(xù)改善降本，并開展項目經(jīng)驗總結(jié)。

1.2 門內(nèi)飾板設(shè)計原則

汽車門內(nèi)飾板屬于汽車內(nèi)飾大型覆蓋件之一，造車時與其匹配功能件及總成搭接件眾多，所有零件根據(jù)GD@T圖設(shè)計，門內(nèi)護板總成是由多個子零件相互裝配后形成總成件，其配合的零件的制造誤差最終將累計到門內(nèi)護板總成上。因此，各子零件匹配搭接設(shè)計比較重要，下面就配合關(guān)系的主要零件展開以下分析。

1.2.1 門護板主體設(shè)計

門護板基材主要由PP-T20/T25材料注塑成型。

（1）地圖袋口寬度為了滿足使用交互性及滿足模具制造工藝要求，一般寬度設(shè)計要求≥45 mm，拔模角度設(shè)計≥12°

（2）按照《QC-15汽車門內(nèi)飾板總成技術(shù)要求》中門護板地圖袋口局部鋼性要求垂150 N的負載，同時滿足內(nèi)飾第一視角外觀要求情況，地圖袋口內(nèi)側(cè)通常設(shè)計4根高度為3 mm、間距為5 mm左右的加強筋滿足地圖袋，具體設(shè)計如圖1所示。

（3）原則上產(chǎn)品壁厚設(shè)計控制在2.5～3.0 mm，產(chǎn)品壁厚過渡不均，如局部壁厚過薄，整車工況，特別低溫條件落球強度不足，產(chǎn)品易產(chǎn)生開裂問題，同時產(chǎn)品表面容易出現(xiàn)泛白花斑問題。

1.2.2 門飾板主體揚聲器網(wǎng)罩設(shè)計

揚聲器罩直接覆蓋于揚聲器上，滿足揚聲器擴音的需求同時能保護揚聲器并且能夠攏音讓來自揚聲器的聲音從揚聲器罩傳出去。①為滿足模具設(shè)計和注塑工藝要求，喇叭網(wǎng)孔孔徑R設(shè)計≥1.4 mm（通孔），孔距T設(shè)計≥2.3 mm，喇叭網(wǎng)孔的通孔率一般要求≥35%。如圖2所示，開孔為圓孔，則60°角錯開排列，獲得開孔面積最大化，滿足高和中低音揚聲器擴音要求。②揚聲器網(wǎng)罩開孔要求：孔分模線定在離孔表面距離1 mm處，上下模拔模角度設(shè)計6°以上;③邊界孔布局要求：若在50%～30%標準孔范圍，孔深度設(shè)計在0.8 mm，若在32%～25%標準孔，孔深度設(shè)計在0.4 mm，若小于標準孔的25%，通常不再開孔。④揚聲器網(wǎng)罩邊界特征：槽底部寬度一般設(shè)計為1 mm，表面圓角≥0.5 mm。

1.2.3 門護板的卡扣座設(shè)計

卡扣座卡孔D與卡扣頸部直徑d的關(guān)系：對于一般非定位卡扣座D=d+2 mm，定位用卡扣D=d+1 m，裝配開口導向角度≥60°，滿足裝配要求;卡扣的安裝開口方向避免選擇偏向Z負方向，盡量Z正向和X向，開口不能距離側(cè)壁或其他結(jié)構(gòu)過近，否則裝配困難，還存在運輸過程卡扣易掉落的問題。

1.2.4 門護板的自攻釘BOOS柱設(shè)計

（1）門護板一般采用ST3.5X9.5和ST4.2X13.5自攻螺釘。不同材料的自攻螺釘柱標準參考表1。

（2）自攻螺釘柱加強筋設(shè)計：斜面與出模角度推薦30°最小不小于15°，頂端長度為5 mm，筋膠厚統(tǒng)一為0.8 mm。根部倒R1。

（3）自攻螺釘柱孔的底面與零件底面的距離：PP類零件為0.8 mm，ABS＼PC類零件為1 mm。

（4）自攻螺釘柱防縮水：建議如圖3所示，先將產(chǎn)品基本料厚減薄，當減薄不起作用時可以修模，通過加厚方式防縮水。

1.2.5 門護板子零件間匹配搭接設(shè)計

（1）上飾板、中飾板、地圖袋與門板主體搭接通常先卡扣預(yù)裝，防止出現(xiàn)焊接前零件間脫落移位問題，再通過熱鉚焊接，將彼此膠熔固定。

（2）地圖袋與門護板主體搭接通采用握手結(jié)構(gòu)，規(guī)避間隙不均問題。

（3）扶手、中飾板（通常為軟包覆件）與門板主體三件匹配的交叉處，容易出現(xiàn)錯位或漏光問題，在滿足TDS定義間隙范圍內(nèi)，通常在原設(shè)計間隙基礎(chǔ)上減少0.5～1 mm。

（4）上飾板與門板主體配合，翻邊容易與鈑金對不整齊，在設(shè)計需要增加可接結(jié)構(gòu)在產(chǎn)品Y向保證翻邊對齊。

1.2.6 門飾板軟包件的結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）上飾板、中嵌飾板設(shè)計：以造型滿足可包覆性為主要要求設(shè)計，考慮軟包料層的厚度及壓縮量與骨架結(jié)構(gòu)的一致性，防止在凹陷轉(zhuǎn)角處出現(xiàn)缺陷（如氣泡或表皮包覆不牢、產(chǎn)生折皺及包覆困難），在設(shè)計時需重點考量產(chǎn)品造型結(jié)構(gòu)設(shè)計，避免尖角、高度落差很大的結(jié)構(gòu)，R角弧通?！?0 mm。

（2）上飾板為滿足顧客舒適體驗，目前基本采用IMG陰膜成型，硬塑件與軟質(zhì)零件配合需進行干涉量設(shè)計，涉量約1 mm，螺釘連接區(qū)域泡沫層厚度設(shè)計最大不得超過1 mm，確保包覆后與門板板總成形成一致性狀態(tài)，保證裝配間隙均勻且一致。

（3）上飾板與下飾板搭接設(shè)計：圓角配合形成“V”形間隙，通常上飾板設(shè)計高出中飾板3 mm，隱藏“V”口。

（4）扶手骨架結(jié)構(gòu)設(shè)計：扶手的尺寸相對較小，其所處門護板總成，90%扶手設(shè)計有單/雙縫紉線及兩側(cè)R角較小時，考慮包覆面套的拉伸性能不能超差120%，以防止面套破損。

（5）門板扶手包覆件圓角及斜率按扶手投影面10倍率設(shè)計，以滿足包覆工藝要求。

（6）反包邊余量要求：壓接式結(jié)構(gòu)包邊余量等同翻邊長度即可，對接式結(jié)構(gòu)，包邊余量為翻邊的2倍，確保裝配后外觀的完整性。

（7）扶手雙拼縫紉線對應(yīng)骨架需設(shè)計避讓槽，槽高為0.8～1 mm，槽寬通常為雙拼線寬度1.5倍。

2 門護板軟包件材料選擇

（1）門飾板的上飾板采用陰模吸覆成型工藝，對應(yīng)的包覆面料為TPO表皮+PPF層，其中TPO層厚度為1～1.5 mm，PPF層厚度為3.5～4.5 mm。

（2）扶手、中飾板通常采用表皮真空吸附或手工包覆，對應(yīng)的包覆材料主要為機織紡織布、PVC、PU或真皮，這些包覆材料滿足乘客體驗舒適感，通常采用PVC+PU泡+水刺/針刺無紡布的復合面料，皮革厚度為1～1.2 mm，PU海綿為30 kg/m3，總厚度為4.5～6 mm。

（3）膠黏層：包覆材料可以用多種方式包覆到骨架上，常用的有水性膠和油性膠。

（4）選擇門護板各子零件材料時，主要檢驗產(chǎn)品的耐候性、尺寸穩(wěn)定性、耐磨性、耐沾污性、VOC氣味等指標，特別是汽車室內(nèi)空氣質(zhì)量直接影響車內(nèi)成員身心健康，更是目前的關(guān)注重點。

3 門板生產(chǎn)工藝簡述

（1）汽車門生產(chǎn)工藝主要分為硬塑、吸塑、半硬泡軟質(zhì)，涉及工藝流程大同小異，近幾年高質(zhì)感、高體驗、性價比高的特點難點工藝體現(xiàn)在如下幾大工藝：①扶手、中飾板、上飾板都進行包覆，涉及機器人自動噴膠集成工藝;難點為膠管堵塞、膠槍堵塞;解決要點為供膠管采用防腐特氟龍管作為供膠管，膠水罐采用直供一體氣壓密封膠水罐。②中飾板采用INS工藝，通過將薄膜輸送到成型區(qū)加熱，再將薄膜壓緊于凹凸模腔之間，然后通過模具抽真空，得到炫彩可透過漸變的各種紋理飾板，改變內(nèi)飾風格;難點為薄膜定位拉伸受限，需進一步改善。

（2）門護板總成的低氣味、低VOC材料工藝過程管控。①選擇低VOC、低氣味的原材料，門護板總成組成材料中的PP材料占比在80%以上，因此重點在管控PP料制成工藝和配方。②注塑過程管控，采用低溫注塑，熔膠溫度盡量控制在210°以下，高溫加工導致小分子物質(zhì)含量增加，如圖4所示的過程驗證數(shù)據(jù)。③減少儲料量，儲料量過多，在料筒停留時間長。④脫模劑減少使用，脫模劑一般為硅系列，屬于低分子量化合物，加熱后易揮發(fā)，增加氣味。⑤不使用剛開機樣件，模具使用后一般會涂潤滑油保護，再次使用時，邊緣清理不干凈，會造成殘留，剛開機會將殘留的潤滑油復制在樣件上。⑥在注塑過程中產(chǎn)生的水口料禁止破碎后回摻在材料中繼續(xù)使用，材料二次加工會造成材料加速降解。

4 結(jié)論

汽車門護板總成作為汽車內(nèi)飾的主要覆蓋件之一，除了美觀外，其舒適、隔音、低氣味、低VOC含量也成為汽車門內(nèi)飾護板總成的必要要求，汽車門護板的設(shè)計和工藝及材料的選擇更趨向高性價比、高體驗感、環(huán)保要求，目前汽車內(nèi)飾門護板設(shè)計技術(shù)的應(yīng)用在汽車行業(yè)較為成熟，但是汽車門護板材料低VOC、低氣味、輕量化、智能化、集成化是我們正在開展的研究課題，目前國內(nèi)外對于智能集成應(yīng)用研究已經(jīng)長達5年，但因成本高，實施技術(shù)難度大還未能普及應(yīng)用，希望在不久的將來，此方面的技術(shù)應(yīng)用能區(qū)域成熟化。

參 考 文 獻

[1]李尹熙.汽車用非金屬材料[M].北京：北京理工大學出版社，1999.

[2]李尹熙.淺談汽車材料回收利用[J].汽車工藝與材料，1999（12）：23-24.

[3]李光耀.汽車內(nèi)飾件設(shè)計與制造工藝[M].北京：機械工業(yè)出版社，2009.