汽車(chē)頂棚裝車(chē)褶皺影響點(diǎn)的研究

汽車(chē)頂棚裝車(chē)褶皺影響點(diǎn)的研究（奇瑞汽車(chē)河南有限公司，開(kāi)封，475000）

提要：汽車(chē)頂棚由于較大的比表面積及較小的單位質(zhì)量導(dǎo)致裝車(chē)后易出現(xiàn)褶皺。針對(duì)此種情況，此文在頂棚應(yīng)用材質(zhì)和加工工藝的基礎(chǔ)上，論證了頂棚自身材料、結(jié)構(gòu)、加工工藝及周轉(zhuǎn)器具對(duì)裝車(chē)褶皺的影響，同時(shí)闡述了裝配過(guò)程和車(chē)身一致性對(duì)裝車(chē)后頂棚褶皺的貢獻(xiàn)。

關(guān)鍵詞：汽車(chē)頂棚；裝車(chē)褶皺；材質(zhì)；結(jié)構(gòu)；

Abstract:ConsideringthesituationthatthelargesurfaceareaandsmallunitmassofVehicleceilingseriouslyresultsinassemblywrinkling,Basedontheceilingmaterialandprocessingtechnology,thepaperresearchesfromtheaspectsofmaterial,structure,processingtechnologyandtransportequipmenttheinfluenceofassemblywrinkling,andargumentsthecontributionofassemblingprocessandcarbabytothewrinkling.

Keywords：Vehicleceiling;assemblywrinkling;material;structure;

一引言

汽車(chē)頂棚作為汽車(chē)內(nèi)飾匹配件的重要組成部分，因其良好的裝飾性、隔音降噪、安全和舒適性受到越來(lái)越廣泛的關(guān)注。其中，半硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡針織復(fù)合面料因加工工藝成熟、來(lái)源充足、價(jià)格低廉，近年來(lái)已逐漸成為轎車(chē)上應(yīng)用最廣泛的頂棚。但由于其尺寸大、剛性差，在裝配過(guò)程中往往伴隨著變形、印痕、褶皺等問(wèn)題，嚴(yán)重影響其在汽車(chē)領(lǐng)域的匹配應(yīng)用。因此，研究汽車(chē)頂棚裝車(chē)匹配褶皺的影響因素及解決方案勢(shì)在必行。

本文在闡述頂棚應(yīng)用材質(zhì)和加工工藝的基礎(chǔ)上，著重探討頂棚褶皺的影響點(diǎn)，同時(shí)從幾個(gè)方面提出了解決方案。材料方面，著重探討應(yīng)力集中區(qū)域玻纖比例對(duì)頂棚厚度的影響；結(jié)構(gòu)方面，從海綿塊干涉量、匹配位置等部分針對(duì)性改善；同時(shí)分析加工工藝、轉(zhuǎn)運(yùn)器具、裝車(chē)因素、車(chē)身一致性對(duì)裝配褶皺的影響。

二頂棚材質(zhì)及成型工藝研究

汽車(chē)頂棚材質(zhì)主要由面料和基材通過(guò)模壓成型而成。其中基材主要分為半硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡復(fù)合板（簡(jiǎn)稱PU板）、玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合板（簡(jiǎn)稱GMT）、天然纖維復(fù)合板（簡(jiǎn)稱麻纖維板）、PS板、瓦楞紙板等，面料主要有針織面料、無(wú)紡布、PVC等。面料中的PVC表皮因高溫易變形，且有刺激性揮發(fā)氣味，已逐漸被淘汰?；闹新槔w維板和瓦楞紙板由于自重大，隔音降噪性差及潮濕環(huán)境易發(fā)霉等問(wèn)題，份額逐年下滑。而PU板由于質(zhì)輕、回彈性好、低溫性能好、安全吸振等優(yōu)勢(shì)，在轎車(chē)、MPV等車(chē)型中應(yīng)用愈加廣泛。PU板材主要由無(wú)紡布+玻纖+膠粉+PU泡+玻纖+膠粉+無(wú)紡布等組成，考慮到頂棚較大的比表面積、自重及與立柱、天窗等內(nèi)飾件的匹配，需要此材質(zhì)具有一定的剛性和強(qiáng)度，保證裝車(chē)過(guò)程中，能夠承載較大的受力，不會(huì)褶皺、塌陷及變形。

PU發(fā)泡針織復(fù)合面料生產(chǎn)工藝主要分為干法工藝（又稱冷模法）和濕法工藝（又稱熱模法）兩種。兩種工藝主要差異在模壓復(fù)合工序，干法工藝為片材加熱，冷模壓制；濕法工藝為模具加熱、冷片材壓制成型。相比干法頂棚，濕法頂棚單位面積質(zhì)量可降低28.5%；經(jīng)100℃，16h的高溫試驗(yàn)，尺寸變化率≤0.5%，且質(zhì)量成本低、加工性能優(yōu)異。因此，目前普遍采用濕法工藝加工[1]，詳細(xì)對(duì)比參數(shù)見(jiàn)表1。

表1干法工藝和濕法工藝主要參數(shù)對(duì)比

三頂棚裝車(chē)褶皺的影響因素

（一）材質(zhì)影響

半硬質(zhì)聚氨酯發(fā)泡復(fù)合材料中PU泡的厚度一般為6.5mm，公差要求為±0.5mm。某些應(yīng)力集中位置如前頂燈前端、乘客扶手兩側(cè)、C柱位置（天窗裝配點(diǎn)后端），裝車(chē)時(shí)會(huì)受到Z向向上的力，同時(shí)因?yàn)橛泻＞d塊支撐，頂棚會(huì)受到Z向下的力，頂棚會(huì)有折斷的風(fēng)險(xiǎn)。因此，類(lèi)似位置基材為增加剛性抵抗變形，需要局部增加玻纖氈或者加強(qiáng)帶加強(qiáng)，一般設(shè)計(jì)時(shí)，要求此位置玻纖含量達(dá)到35%，彎曲強(qiáng)度≥3MPa[2]。

（二）結(jié)構(gòu)影響

為保證與立柱等外觀件的工藝匹配，同時(shí)吸收車(chē)身的焊接偏差，頂棚背面需要粘貼海綿塊。一般海綿塊在數(shù)據(jù)上面的干涉量為5-10mm，過(guò)小無(wú)法吸收立柱裝配后的間隙，過(guò)大會(huì)導(dǎo)致頂棚局部受力過(guò)大，頂棚褶皺或斷裂。海綿塊的粘貼位置一般集中于立柱的拐角或過(guò)長(zhǎng)輪廓的中間，同時(shí)避免與卡接到車(chē)身上的卡扣、線束等直接接觸。海綿塊的材質(zhì)考慮到成本、環(huán)保氣味性等，一般采用PE發(fā)泡、XPE發(fā)泡等。

由于目前汽車(chē)的功能集成化，頂棚需要與前頂燈、天窗、側(cè)燈、側(cè)出風(fēng)口等功能件配合，因此頂棚周邊需要開(kāi)槽，但會(huì)因此影響頂棚周邊面料的強(qiáng)度，且多個(gè)功能件與頂棚同一邊框配合，增加了匹配難度，導(dǎo)致與功能件匹配后出現(xiàn)面料周邊褶皺、間隙等故障。鑒于此，頂棚開(kāi)口周邊需增加鐵支架或者塑料支架以固定功能件，減少匹配單元，消除車(chē)身及裝配偏差。如果功能件的造型較大，頂棚需在周邊做凸形或者凹形臺(tái)階，或者做局部減薄處理，以消除裝配后的臺(tái)階差[3]。

（三）加工工藝影響

頂棚通過(guò)濕法工藝加工而成，其中膠層分為骨架膠和面料膠，骨架膠對(duì)應(yīng)的輥膠量為90-120g/m2。膠量越多，強(qiáng)度越大，隨著膠量的增大，強(qiáng)度趨于一定值，且有溢膠風(fēng)險(xiǎn)。如膠量過(guò)少，會(huì)導(dǎo)致強(qiáng)度降低，頂棚偏軟、褶皺、斷裂等缺陷；而基材的模壓溫度、模壓壓力及成型時(shí)間同樣會(huì)影響基材的成型型面及成型質(zhì)量[4]。

（四）周轉(zhuǎn)器具影響

頂棚材質(zhì)為軟飾熱復(fù)合材料，且占有較大的比表面積，因此長(zhǎng)途運(yùn)輸及內(nèi)部周轉(zhuǎn)存儲(chǔ)的器具對(duì)其外觀質(zhì)量影響較大。生產(chǎn)過(guò)程中除必須用靠架的地方，均建議用掛架轉(zhuǎn)運(yùn)。掛架安裝點(diǎn)，一般采用背面有鐵支架或塑料支架等強(qiáng)度較高的位置，避免與頂棚A面直接接觸，且支撐點(diǎn)須有軟飾材料包裹，如面料，EVA，泡沫等，防止面料剮蹭破損。采用靠架轉(zhuǎn)運(yùn)時(shí)，需要嚴(yán)格控制碼放數(shù)量，并且對(duì)于造型較多的位置，需嚴(yán)格控制位移量，防止頂棚在轉(zhuǎn)運(yùn)過(guò)程中竄動(dòng)劃傷，且背面需要額外防護(hù)，造型位置擠壓上層頂棚，導(dǎo)致批量壓痕，褶皺，破損等異常情況。

（五）裝配影響

某車(chē)型頂棚的裝配順序?yàn)椋喉斉锖蠖酥鞲倍ㄎ弧岸苏陉?yáng)板底座—天窗搭扣—乘客扶手—遮陽(yáng)板—A/B/C/D立柱護(hù)板。頂棚裝配需由兩人共同進(jìn)行，優(yōu)先裝配后端定位孔，后裝配前端遮陽(yáng)板底座孔位。裝配完成后，安裝天窗搭扣，由于頂棚自重，頂棚裝配型面非設(shè)計(jì)匹配型面，且天窗蘑菇搭扣為400目的子母扣，X向偏移范圍大，裝配公差大。因此蘑菇搭扣裝配需確認(rèn)頂棚乘客扶手孔位與鈑金對(duì)照后，才能安裝天窗搭扣。如不按照順序安裝或者不確認(rèn)孔位即進(jìn)行裝配，會(huì)導(dǎo)致頂棚扭轉(zhuǎn)，褶皺，錯(cuò)孔，與立柱段差等質(zhì)量問(wèn)題。

（六）車(chē)身尺寸偏差

由于頂棚所有安裝點(diǎn)位于車(chē)身上，因此頂棚位置度隨車(chē)身變化較大。如頂棚安裝孔X向偏差，會(huì)導(dǎo)致頂棚與前風(fēng)擋間隙或干涉異響；乘客扶手孔位Z向偏差，會(huì)導(dǎo)致錯(cuò)孔及褶皺；天窗安裝定位點(diǎn)X/Z向偏差，會(huì)導(dǎo)致頂棚褶皺及間隙。因此，需定期檢測(cè)車(chē)身安裝尺寸的變化，保證總裝裝配可靠性；且在設(shè)計(jì)前期，應(yīng)提供一個(gè)三坐標(biāo)標(biāo)定合格的車(chē)身，并充分分析車(chē)身變化對(duì)頂棚裝配狀態(tài)的影響。

四結(jié)論

汽車(chē)頂棚裝車(chē)褶皺問(wèn)題一直困擾著汽車(chē)主機(jī)廠。針對(duì)材質(zhì)為聚氨酯PU發(fā)泡，生產(chǎn)工藝為濕法工藝的頂棚來(lái)講，需要從材質(zhì)、結(jié)構(gòu)、工藝、器具周轉(zhuǎn)、裝配及車(chē)身穩(wěn)定性等幾方面進(jìn)行分析。其中，材質(zhì)方面，受力集中位置玻纖氈的含量需≥35%；結(jié)構(gòu)方面，海綿塊的干涉量約為5-10mm，匹配位置背面需要加強(qiáng)框固定；工藝方面，骨架膠的輥膠量約控制在90-120g/m2，且模壓溫度、模壓時(shí)間及模壓壓力需要嚴(yán)格控制；轉(zhuǎn)運(yùn)器具方面，減少器具與頂棚A面的接觸點(diǎn)數(shù)量及干涉量，能用掛架不用靠架；且造型較多位置，保證額外防護(hù)，以防干涉上層頂棚；裝配方面，需嚴(yán)格按照作業(yè)指導(dǎo)書(shū)的安裝順序進(jìn)行裝配，并且裝配過(guò)程中，需對(duì)照孔位，保證后道裝配；車(chē)身方面，需定期監(jiān)控車(chē)身安裝尺寸的變化，保證其在合理范圍內(nèi)波動(dòng)。

參考文獻(xiàn)

[1]張拓.汽車(chē)頂棚不同生產(chǎn)工藝的對(duì)比分析[