汽車后窗臺裝飾板的工藝研究

亓楠 劉頔

（一汽豐田技術(shù)開發(fā)有限公司）

隨著工藝水平的提高，汽車后窗臺裝飾板在加工技術(shù)上朝著成型、沖切、表皮包覆一體化的方面發(fā)展。在日本，一體成型過程中可在模具內(nèi)同步實(shí)現(xiàn)零件形狀的沖切，并且沖切后可使表皮覆蓋在切口的斷面上，大大提升了產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。但是該技術(shù)被國內(nèi)引用需要支付高昂的專利費(fèi)用，會造成零件成本的大幅增加。在高分子材料科學(xué)方面，可通過改善纖維的分子結(jié)構(gòu)，使纖維復(fù)合材料成型后表面細(xì)膩光滑，直接滿足外觀裝飾件的要求，但是材料不易降解，環(huán)保性能差，不能循環(huán)使用[1]。針對后窗臺裝飾板沖切后外觀品質(zhì)下降的問題，文章提出了應(yīng)用表皮包覆工藝改善外觀品質(zhì)的新思路，從而達(dá)到提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本的目的。

1 一體成型后窗臺裝飾板的材料和工藝

1.1 汽車后窗臺裝飾板板材構(gòu)成

汽車后窗臺裝飾板的板材主要有3 層：表皮、粘結(jié)劑、基材。1）表皮起裝飾作用，一般采用抗皺性和保形性良好的聚酯纖維（PET）材料制成，使后窗臺裝飾板本體表面耐磨耐用、抗皺免燙、不粘毛[2]；2）為了提高表皮和基材之間的結(jié)合牢固性和抗皺性，有的生產(chǎn)廠家會添加粘結(jié)劑，一些專門為潮濕、多雨氣候地域開發(fā)的車型，還會要求生產(chǎn)廠家添加防水膜；3）基材起支撐作用，材料一般采用天然纖維復(fù)合體（NF+PP）或玻璃纖維復(fù)合體（GF+PP）。

后窗臺裝飾板喇叭罩的材料一般采用聚酯塑料PP+E/P-TD20，其中E/P 指的是三元乙丙橡膠（增韌材料），TD 20 指的是質(zhì)量分?jǐn)?shù)為20%的滑石粉。

1.2 加工方法

一般的熱壓復(fù)合成型工藝是通過對板材進(jìn)行加熱，把板材中的PP 材料熔化，使其具有一定的可塑性，在壓力下使板材根據(jù)模具形狀成型[3]。汽車的后窗臺裝飾板采用一體成型的加工方法（如圖1 所示），預(yù)先把表皮和基材復(fù)合成一個整體，通過加熱加壓的方式使零部件具有一定的剛性和立體形狀，其加工步驟分為5 步：

1）在表皮與基材結(jié)合的表面均勻涂抹粘膠（粘結(jié)劑）；

2）將處理后的表皮覆蓋在基材上，進(jìn)行加熱處理，溫度在160～220 ℃，加熱時間控制在30～50 s；

3）將表皮和基材的復(fù)合整體放入模具內(nèi)，加壓成型，加壓時間控制在20～30 s；

4）為保證零件形狀的穩(wěn)定性，一體成型后的后窗臺裝飾板必須要經(jīng)過冷卻定型，進(jìn)行養(yǎng)生處理（溫度30 ℃、濕度70%、放置24 h）；

5）通過超聲波切割（切刀沖切保持時間控制在5～15s）、摩擦焊接、熱熔焊接等方式實(shí)現(xiàn)零件的最終成型。

圖1 后窗臺裝飾板本體加工方法示意圖

1.3 一體成型的優(yōu)缺點(diǎn)

一體成型工藝的優(yōu)點(diǎn)在于，在加工過程中使表皮和基材同時成型，避免后期再對表皮進(jìn)行加工，簡化了加工工藝，減少了加工時間；缺點(diǎn)是一些零件的安裝孔和裝配支架等結(jié)構(gòu)需要后期進(jìn)行二次加工，要求生產(chǎn)廠家同時具備其他工藝的加工設(shè)備和加工治具等，增加了零件成本。

2 后窗臺裝飾板表皮包覆工藝

2.1 加工方法

對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對外觀造型要求高的后窗臺裝飾板，可以采用包覆表皮的工藝進(jìn)行加工。例如需要搭載電動遮陽簾的后窗臺裝飾板，為了避讓遮陽簾的彈出軌跡，可以看到后窗臺裝飾板端末的毛邊和粉屑，影響外觀品質(zhì)。為解決該問題，對后窗臺板采用包覆表皮工藝。基材單獨(dú)加壓成型之后，再包覆表皮，遮擋端末的毛邊，如圖2 所示。其加工步驟分為5 步：

1）對基材進(jìn)行加熱預(yù)處理，放入模具內(nèi)，加壓成型，工藝參數(shù)參照1.2 節(jié)；

2）切割配合零件的安裝孔；

3）在表皮的內(nèi)表面均勻涂抹粘膠（粘結(jié)劑）；

4）將表皮和基材放入治具內(nèi)進(jìn)行粘合，表皮末端進(jìn)行包覆和熱熔焊固定；

5）養(yǎng)生處理（溫度30 ℃、濕度70%、放置24 h）。

圖2 后窗臺裝飾板改善加工方法示意圖

2.2 技術(shù)要點(diǎn)

對于先成型后包覆表皮的后窗臺裝飾板零件，為了降低生產(chǎn)過程中的不合格率，零件的結(jié)構(gòu)形狀還需要滿足以下4 點(diǎn)設(shè)計(jì)要求。

1）表面曲率合理。對于包覆表皮的零部件，如果基材的局部曲率過大，將會導(dǎo)致表皮和基材不易粘合，產(chǎn)品出現(xiàn)貼合不良的瑕疵。

2）表皮延展性良好。在包覆過程中，如果表皮的延展性不好，會造成局部表皮撕裂。

3）與其他零件配合搭接部位的間隙均勻。

4）包覆前表皮形狀合理。

由于后窗臺裝飾板上還需要搭載高位制動燈和C柱裝飾板，所以在包覆前需要在表皮上為這些零部件裁剪好安裝孔，如圖3 所示。

圖3 后窗臺裝飾板上板表皮切除部位示意圖

如果表皮上預(yù)留的安裝孔形狀和基材上的安裝孔形狀相同，那么加工時需要精確的對準(zhǔn)，才能保證在包覆過程中2 個孔的位置不會錯位。但是表皮本身是一種具有一定彈性和拉伸量的材料，包覆的過程中會產(chǎn)生變形，在工藝上增加了孔位對準(zhǔn)的難度，所以在設(shè)計(jì)上修改了高位制動燈安裝孔及C 柱裝飾板安裝孔表皮的切割形狀，如圖4 所示。修改前，沿安裝孔的邊緣進(jìn)行切割，即切割形狀與安裝孔的形狀相同；修改后，擴(kuò)大了表皮切割部分的面積，使表皮切割形狀大于安裝孔的形狀，即按圖4 中雙點(diǎn)劃線的位置進(jìn)行切割。

圖4 后窗臺裝飾板上板表皮切割形狀修改示意圖

3 結(jié)論

汽車后窗臺裝飾板是三廂高級轎車室內(nèi)后排座椅后部的一個覆蓋面積較大的裝飾板件，并且搭載了后排座椅安全帶、高位制動燈、音響喇叭等功能零件，是體現(xiàn)科技感的重要零件，其需要將簡潔一體化的造型與多功能高度集成化的構(gòu)造相結(jié)合。為了達(dá)到這一目標(biāo)，內(nèi)飾零部件設(shè)計(jì)人員除了對零部件自身構(gòu)造進(jìn)行優(yōu)化，還需要對其加工工藝進(jìn)行研究，使其滿足易加工、易裝配、結(jié)實(shí)耐用及美觀等性能要求。后窗臺裝飾板表皮包裹工藝能夠解決沖切后產(chǎn)品外觀品質(zhì)下降的問題，對于結(jié)構(gòu)復(fù)雜、對外觀造型要求高的后窗臺裝飾板較為實(shí)用。