汽車皮紋的外觀質量控制

摘要：皮紋件是汽車內外飾的重要組成部分，其外觀質量直接影響到整車內外飾的品質感。良好的皮紋外觀質量能提升汽車的整體檔次感，給消費者留下良好的第一印象，增加他們對汽車的整體好感度。因此，在皮紋件開發(fā)和生產過程中，應重視外觀質量的控制和提升。本文主要分析了皮紋開發(fā)過程中外觀質量控制，并對影響皮紋外觀質量關鍵因素進行分析，為提升皮紋外觀品質感提供實踐參考。

關鍵詞：汽車皮紋；皮紋開發(fā)；外觀質量

中圖分類號：U463.83 文獻標識碼：A

0 引言

在汽車工業(yè)中，皮紋加工工藝是一種常見的表面處理技術，它賦予汽車表面類似皮革、織物等獨特的紋理和質感；而不同的皮紋紋理可以展現不同的風格和個性，提升了汽車的美觀度的同時，也增強了汽車表面的舒適性和耐用性；并且皮紋工藝在整車開發(fā)中成本占比低，在汽車內外飾中應用廣泛，包括儀表板、門板、立柱、蒙皮等部位，對整車外觀質量品質感影響極大。

1 皮紋的定義和外觀質量要求

皮紋是指通過腐蝕、激光等加工工藝在模具表面復刻出類似皮革、面料等幾何形態(tài)或象形形態(tài)的紋理效果。汽車皮紋通常分為：粗皮紋、細皮紋和幾何皮紋[1]（圖1）。

粗皮紋：手感圓潤，能夠遮蓋缺陷并統(tǒng)一裝飾風格，通常用于主紋理。

細皮紋：其效果仿磨砂，手感細膩，能提升感知質量。

幾何皮紋：則具有規(guī)則或者半規(guī)則效果，有明顯的方向性、視覺沖擊強，以突顯亮點和營造科技感，常用于裝飾紋理。

綜合皮紋紋理的特性、外觀裝飾作用以及遮蔽缺陷作用，良好皮紋外觀質量評價包括：清晰的紋理細節(jié)，良好的層次感，合適、均勻的光澤度、良好的耐刮擦性，不存在明顯的外觀缺陷（比如飛邊、拉傷、焊印、花斑、虎皮紋等）。

2 皮紋開發(fā)中的外觀質量控制

汽車皮紋外觀質量開發(fā)通常包含模具開發(fā)、皮紋前確認、皮紋加工和皮紋后認可幾個階段。

2.1 模具開發(fā)

皮紋件模具開發(fā)前需要確認模具脫模角度、分模線位置、澆口形式及位置等。

模具脫模角度直接影響皮紋深度。脫模角度不足時會拉傷紋理，一般的解決措施是將皮紋做淺，這會導致皮紋深度差異。因此為避免皮紋后出現拉傷缺陷，皮紋零件模具需要滿足一定的脫模角度。而脫模角度的大小與塑料的性質、收縮率、零件幾何形狀和壁厚均勻性有關。比如硬質塑料比軟質塑料脫模斜度大；形狀復雜或成型孔較多的塑料需較大的脫模斜度。通常紋理深度和脫模角度關系如表1。

分型線及澆口的設計不能影響零件的外觀質量，分型線不能出現段差、飛邊等問題。分型線設計原則上不能在A 面上，而由于零件結構導致A 面出現分型線或者滑塊/ 鑲塊夾線的情況時，分型線不允許拉傷或者分型線臺階刮手。澆口的結構設計要便于切除澆口，澆口位置也應盡量放在裝車位置不可見面處。澆口的數量應有利于優(yōu)化熔接痕，或使熔接痕產生于零件不重要表面。

皮紋件模具開發(fā)時原則上不允許有燒焊的出現，燒焊避免不了時，比如有小沙孔，則需要用激光補焊。而大面積補焊時建議用于鋼材一致的氬弧焊，焊后需要進行回火處理，否則容易出現燒焊和非燒焊區(qū)域紋理、光澤差異問題。當然模具鋼材、模具拋光度也會影響皮紋外觀質量，需要按照模具開發(fā)定義要求控制。

2.2 皮紋前確認

皮紋前確認包括皮紋前紋理驗證、光板件認可和皮紋區(qū)域劃分。

2.2.1 皮紋前紋理驗證

皮紋前紋理驗證主要分析紋理的可行性，包含皮紋花斑表現、光澤表現、耐刮性能和特殊造型驗證等。通常按照外觀配置圖定義的工藝要求復制樣板驗證，復制的樣板確認及調整建議需要與設計師一起確認，直到紋理效果達到設計效果并且滿足外觀質量要求。比如圖2 所示的紋理耐刮擦性確認，圓柱面紋理不耐刮，優(yōu)化成圓球面紋理，耐刮擦性更好。

2.2.2 光板件認可

光板件認可的目的，是通過檢查光板件外觀質量，確認模具狀態(tài)是否達到皮紋腐蝕要求。為便于識別光板件外觀缺陷，用于評估的樣件必須用黑色粒料生產，并且不允許對表面進行注塑以外其他工藝的處理（如噴漆或拋光處理等） [2]，也不能修整澆口和飛邊，以便確認澆口位置的設置是否滿足外觀質量的要求。除關注光板件的表面質量，如飛邊、斷差、刀痕、拉傷和砂眼等問題外，還需要關注分型線精度是否能達到皮紋腐蝕后的外觀質量要求。一般對于粗皮紋，皮紋深度大于120 μm 的，分型線臺階高度不大于100 μm ；對于細皮紋，皮紋深度為30 ～ 50 μm 的，分型線臺階高度一般要求為30 ～ 50 μm。若零件的模具設計存在多個模腔，每個模腔的零件均需要提交進行光板件評估。

2.2.3 皮紋區(qū)域劃分

皮紋區(qū)域劃分主要目的，是將外觀配置圖中定義的每個零件皮紋樣式及區(qū)域準確明白地標示在樣件上，以便皮紋供應商準確按照要求準確加工皮紋。皮紋區(qū)域劃分時需要明確以下項目。

（1）紋理方向：匹配零件紋理方向及深度應該保持一致。

（2）紋理深度要求：比如裝車主視區(qū)域皮紋深度不得小于50%，存在皮紋深度變化的默認漸變過渡處理，不允許出現突變。

（3）光邊要求：分模線和碰穿位區(qū)域需要確認是否留邊距（如留邊距常規(guī)邊距范圍為200 ～ 500 μm）；而碰穿無邊界或者分型邊界不清晰，需定義出清晰的邊界，并留出一定的腐蝕余量，用以保護分型線。

（4）R 角腐蝕區(qū)域確認。

皮紋區(qū)域劃分一般在皮紋供應商現場組織召開，零件供應商需在皮紋區(qū)域劃分前將2 套光板件提前發(fā)運至皮紋供應商處。皮紋區(qū)域劃分時，會結合零件結構、脫模角度分析報告和零件匹配關系等，進行關鍵質量輸入，以保證紋理最終外觀質量達到要求，比如皮紋區(qū)域局部深度做淺的漸變處理方式。對于復雜曲面，需要切割紋紙以保證紋紙粘貼平整的，原則上不能出現紋理變形扭曲等要求。

2.3 皮紋加工

汽車皮紋加工工藝中廣泛應用的是激光雕刻和藥水腐蝕。

2.3.1 激光雕刻

利用激光設備的激光束將紋理精細的雕刻在模具表面上。激光雕刻的紋理風格多樣性、設計自由度大。比如造型曲面變化大、幾何科技和參數化特征時，一般選擇激光加工更能保證紋理效果，但成本較高。

2.3.2 藥水腐蝕

將需要的紋理圖案通過網版印刷在膜片上，手工將膜片上的油墨轉印到模具型腔，在酸液與鋼材發(fā)生氧化反應時油墨會起到保護作用，使型腔上腐蝕與未腐蝕區(qū)域形成凹凸差異。藥水腐蝕時存在紋理對齊或匹配要求的，為保證紋理一致性，相關的滑塊、彈塊、斜頂要求同步腐蝕，否則可能會出現明顯的色差。零件表面存在多個紋理類型時，需要做好封貼保護。

2.4 皮紋后認可

皮紋后認可主要評估零件紋理效果、外觀質量是否達到設計意圖/ 標準板要求。確認的內容包括：確認零件皮紋區(qū)域是否和畫皮紋的區(qū)域一致；評估零件的皮紋樣式、細節(jié)層次、紋理深度、方向和光澤是否與標準皮紋板一致；確認皮紋加工前的表面缺陷是否加重或減輕；皮紋無紋理拉傷、損傷、扭曲、拼接線和臺階等紋理缺陷。對于有匹配關系的零件，需要將相關的零件裝配或者放在一起評估外觀狀態(tài)。因此用于評估的零件需是正式工裝、生產線以及批準的材料進行生產得到的零件。若零件的模具設計存在多個模腔，每個模腔的零件均需要提交用于皮紋后評估。通常皮紋常見外觀問題及影響因素如表2 所示。

綜上分析，皮紋光澤不一致和花斑問題的影響因素較多，整改周期長。光澤不一致問題通常是因為零件或總成零件存在高低光澤區(qū)域；花斑問題則是由于紋理單元格陰陽面問題，在產品上表現為分布不均的亮斑，實際也是紋理光澤差異的問題。因此，皮紋光澤問題影響因素多，是影響皮紋品質感主要問題之一。

2.5 皮紋光澤問題分析及控制

光澤度是指在規(guī)定的入射角下，試樣的鏡面反射率與同一條件下基準面的鏡面放射率之比（圖3）[3]。通常皮紋光澤評估方法是將皮紋樣件與標準皮紋板比對，目視光澤均勻一致性。若目視無法判斷是否可以接受，可用光澤儀進行測量，以60°的數據作為評價。

皮紋光澤問題分類如下（圖4）：①單個零件表面光澤度高，表現在零件上光澤高塑料感強；②單個零件表面光澤度低，紋理低反光效果，影響紋理耐刮性能；③零件表面光澤亮暗不均，表現在產品上花斑、虎皮紋，零件品質感差；④零件間光澤度差異大：光澤一致性差，品質感差。以下將從皮紋類型、產品結構、模具、原材料和成型工藝5 個主要方面進行分析對皮紋光澤的影響。

2.5.1 皮紋類型

從模擬反光角度來說，同一個角度射入的光下，對于規(guī)則紋，在單元格側面會產生同一角度的反射光，視覺上就會看到均勻的、有規(guī)律性的反光面。對于動物紋，每個單元格相對圓潤，紋理連通性好；每個單元格不同角度的反射光相對類似，視覺上看到相對有規(guī)律性的反光面。對于半規(guī)則紋，單元格大小不一，皮紋深度一般要比皮革紋更深；每個單元格不同角度的反射光不同，從而產生不規(guī)律的亮暗面，產生的光澤差異就更明顯，容易產生花斑問題。所以在紋理選擇時需要考慮皮紋類型，如圖5 所示，動物紋光澤優(yōu)于半規(guī)則紋。

2.5.2 產品結構

在皮紋加工工藝相同情況下，產品結構復雜、壁厚不均或凹面弧度小的產品，容易出現花斑、虎皮紋問題。而對于花斑問題，皮紋產品表面凹面結構比凸面結構的“花斑”視覺更明顯。凹面結構易出現排氣不良，并且紋理成型時包緊型芯的力大（又稱：粘模），容易出現皮紋被困住而導致花斑問題。通常建議將“花斑”區(qū)域單獨“分割”（圖6），有效解決花斑問題。

2.5.3 模具

對于皮紋模具表面而言，光澤問題屬于皮紋單元格細節(jié)復制差異問題[4]，屬于皮紋復制不良問題。比如紋理間連接溝槽反光嚴重，微紋顆粒分布不均，會導致產品表面光澤不一致。此時一般對模具重新增加微紋或者重新噴砂處理。

對于模具設計而言，模具排氣不良，澆口設計不足，熔體在充模過程中越容易產生不穩(wěn)定流動，容易產生虎皮紋。例如，儀表板/ 后側圍飾板等復雜的零件花斑、虎皮紋問題，通常在原材料不變情況下，可適當增加注塑件的壁厚，改善模具排氣、增加流道直徑，擴大澆口尺寸或縮短單一澆口的充填距離，來改善虎皮紋問題。

2.5.4 原材料

不同的原材料所生產的零件表面光澤度不同[5]，比如ABS、PC+ABS 光澤高，皮紋制作時，需要噴暗砂處理。原材料流動性差，產品背部結構多，注塑流程長溶體流動不穩(wěn)定，容易在產品表面形成花斑、虎皮紋。而在相同的紋理和成型工藝條件下，原料中再生料或水口料加入過多，會影響熔體的均勻塑化，材料皮質感不強，也會導致皮紋光澤不良問題。

2.5.5 注塑工藝

塑料填充時，皮紋細節(jié)復制差異是花斑的直接原因。如果注射速度過快或注射時間過長，可能導致熔體在模具中流動不均勻，從而影響皮紋的清晰度和光澤度。而過高的熔體溫度可能導致原材料分解變色，而過低的熔體溫度則可能導致熔體流動性差，影響皮紋的清晰度。適當的壓力和保壓時間可以確保熔體在模具中充分填充和固化，從而獲得更好的皮紋外觀質量。

綜上所述，在皮紋開發(fā)和加工完成后影響外觀質量因素多。本文從開發(fā)階段，皮紋開發(fā)流程、皮紋類型、零件結構、模具結構以及量產原材料質量和成型工藝等，簡要分析出控制皮紋外觀質量的影響因素，通過合理的質量控制，期望提升皮紋外觀品質感。

3 結束語

隨著汽車工業(yè)不斷發(fā)展，人們對品質要求越來越高，而智能化、科技化的不斷發(fā)展，紋理類型可能會更加豐富，紋理外觀質量可迎來更多的可能性。因此在紋理設計和開發(fā)過程中，應重視皮紋件的質量控制和選材，以確保為用戶提供高品質的汽車外觀質量。以上僅是筆者對于汽車皮紋開發(fā)過程外觀質量控制的一些粗淺認識，希望能與業(yè)內同行進行分享以及探討。

【參考文獻】

[1] 白哲， 何凱欣， 董松梅， 等. 汽車腐蝕皮紋加工的影響因素及常見缺陷[J].汽車零部件，2019（05）：70-73.

[2] 曾艷， 賈帥蕾， 韋驊書. 汽車塑料皮紋件光澤度設計及管理研究[J]. 汽車與駕駛維修（ 維修版），2022（11）：10-13+17.

[3] 朱倩， 李曉峰. 汽車內飾皮紋的設計[J]. 機械，2015，42（07）：54-59+63.

[4] 周力， 張健， 劉華龍， 等. 科技皮紋的開發(fā)與應用[C]// 中國汽車工程學會.2010 中國汽車工程學會年會論文集. 泛亞汽車技術中心有限公司，2010：5.

[5] 黃富家， 鐵盛武， 梁峻彬， 等. 探究汽車注塑件常見缺陷及處理方法[J].時代汽車，2020（10）：138-139.

作者簡介：

韋仁鮮，本科，工程師，研究方向為汽車零部件外觀質量認可及整車外觀一致性評審、監(jiān)控及提升。