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汽车 顶棚 设计
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汽 车 顶棚 内 饰设 计 1 概述 顶棚内 饰是 汽车 整车 内饰 的重要 组成 部分 , 它 的主 要作用 是提 高车 内的 装饰 性, 同 时顶 棚内 饰还可 提高 与车 外的 隔热 、 绝热 效果 ; 降 低车 内噪 声, 提 高吸 音效 果; 提高 乘员乘 坐的 舒适 性和安 全性 。 由于太 阳直 射车顶 , 汽车 顶部温 度较 高, 因此 顶棚 内饰的 耐热 性和耐 候性 指 标 要求较 严。 对不同 档次 的顶 棚内 饰在 材料上 、结 构上 有所 不同 ,为提 高隔 音、 隔热 、降 低噪声 等效 果 , 多采用 各种纤 维毡、 聚氨 酯泡沫 、聚乙 烯泡沫 等与 其他材 质粘合 在一起 的 结 构作为 衬垫, 并与蒙 皮材 料 ( 如无 纺布 、 针织 物等 ) 通 过一 定的 方式粘 合形 成一 体。 汽车 顶棚内 饰主 要有 两种: 软顶 和硬 顶。 汽车 顶棚内 饰材 料的 发展 趋势 是高强 度 模塑 基材 。 2 汽车 软顶 软顶一般由面 料和泡沫 层 用层压法或火 焰法复合 在 一起。面料多 数为无纺 布 机织布或 PVC 膜等材 料制 造 。 泡沫 层用 聚氨酯 或交 联聚 乙烯 泡沫 制造 。 面 料起 装饰作 用 , 其颜色 及质 地要 与车身 内饰 颜色 和质 地相 协调。 泡沫 层起 隔热 、隔 音、吸 音、 减振 作用 。 软顶的 安装 一般 分两 种: 粘贴型 和吊 装型 ,用 于货 车、面 包车 和低 档轿 车上 。 软顶的 粘接 有滚 涂法 和预 涂法两 种。 用于 滚涂 法的 粘接剂 是氯 丁橡 胶, 在施 工现场 工人 手持 蘸满胶 的胶滚 或胶刷 ,将 胶均匀 涂在顶 盖的内 表面 上,晾 置几分 钟后,将 软 顶粘贴 在指定 位置上 ( 见图 1)。 用 于预 涂法的 压敏 粘接 剂是 在生 产软顶 时 , 预 涂在 软顶 的 背衬上 , 用隔 离纸将 胶膜 覆盖 , 以 便包 装和运 输。 在施 工现 场工 人揭去 隔离 纸即 可将 软顶 粘贴在 指定 位置 上 ( 见图 2) 。 哈飞 6373 车软顶 是采 用滚 涂法 粘接 的, 哈 飞 6330E 车 软顶 是 采用预 涂法 粘 接的。 其优 点是 操作 简单 ,成本 低。 图 1 图 2 吊挂软顶 的结 构见 图 3 所 示。软顶 饰面 的背面 缝有 几行吊挂 用的 布袋或 细绳 ,并同时 配备 软顶安 装用 细杆 , 该 细杆 弯曲成 与金 属顶 盖断 面相 似的曲 线 。 安 装时 , 先 将 细杆穿 过软 顶背 面的布 袋, 再将 这些 细杆 固定在 顶盖 横梁 上。 饰面 的周边 用粘 接剂 粘到 内护 板和前 风窗 胶条 上。 其优点 是质 量小 , 成 本低 , 但软 顶与 金属 顶盖 间隙 大, 占 用室 内空 间; 布袋 与饰面 连接 处上 凸,行 车时 软顶 振颤 ,整 体装饰 效果 不理 想。 图 3 图 4 3 汽车 硬顶 随着我 国汽 车工 业的 发展 ,软顶 已逐 渐被 成型 硬顶 所替代 。 成型硬 顶主 要由 饰面 , 泡 沫层和 基材 三层 组成 , 利 用大型 成套 生产 设备 , 用 热压成 型法 将 它 们复合 成一 个整 体, 成为 具有一 定刚 性和 立体 形状 的内饰 件。 成型硬 顶的 安装 分为 粘接 式与镶 嵌式 两种 。 成型硬 顶的 粘接 是在 施工 现场工 人手 持喷 枪 , 直 接将 粘接胶 均匀 地喷 涂在 硬顶 背面的 粘接 区 域内, 根据 工艺 要求 晾置 一段时 间内 ,再 粘贴 在金 属顶盖 上( 见 图 4)。 镶嵌式 安装 分前 、 中 、 后 及 周边四 部分 。 一般 情况 下 , 前部的 安装 点靠 左右 遮阳 板和地 图 (驾 驶员 ) 灯 固定 装置实 现 , 中部靠 左右 乘员 把手 和乘 员灯安 装点 实现 , 后 部则 用塑料 卡扣 固定 在顶盖 后横 梁上 (见 图 5)。 图 5 A 硬 顶前 部与 车体 安装 (Y=0 处 地图 灯安 装点 ) ; B 硬顶 前部 与车 体 安 装 (遮 阳板安 装点 ) ; C 硬顶 前 周边与车体安装;D 硬顶中部与车体安装(用卡扣安装在顶盖横梁上) ;E 硬顶中部与 车体安 装 ( 把手 安装 点) ;F 硬顶侧周边 与车 体安 装 ;G 硬顶 后周 边与 车体 安 装; 成 型硬 顶 的加工 方法 与使 用性 能主 要取决 于其 材料 性质 。 以 往多数 采用 高压 聚乙 烯发 泡材料 制造 。 高 压聚乙 烯发泡 材料具 有无 毒、质 量轻、 耐冲 击、机 械性能 好、柔 软性好 等特 点,但 其成型 性 能差 。目 前, 汽车 顶棚采 用多 层材 料复 合成 型的整 体硬 顶, 由基 材+ 缓 冲隔热 层+ 表皮 层 叠一体成型。基材可采 用 PU 发泡片材、PP 发 泡片材、瓦楞纸、浸渍树 脂的再生棉或玻 璃纤维 等, 缓冲 隔热 层采 用硬质 聚氨 酯泡 沫塑 料板 , 表皮 材料 主要 采用 织物 、TPO 或 PVC 膜。 下面介 绍几 种常 用的 硬顶 材料。 3.1 热 塑性 基材 此材料 经烤 箱加 热软 化后 ,在常 温模 具中 受压 冷却 后成型 ,面 料可 在成 型前 与基材 复合 好 , 也可在 成型 时复 合面 料。 3.1.1 聚苯 乙烯 材料 聚苯乙 烯泡 沫板 材两 面各 复合上 一 层 HIPS 后, 得 到的有 较高 刚度 的复 合材 料。PS 基 材质 量轻 、 成 本低 、 成型 自由 度 高 。 但 其隔 音效 果差 , 且热变 形温 度较 低 。 另 外 PS 泡 沫提 内残 余物在 加热 过程 中生 成的 气体可 聚集 于 HIPS 下 , 形成气 泡, 造成 次品 。 由于 PS 受多 种溶剂 溶解 , 因此 不利 于使 用溶剂 型 粘接剂 与表 皮面 料粘 接, 它的较 低软 化温 度也不 利于 使用 热熔 敷, 而水基 胶强 度较 低。 3.1.2 聚氨 酯材 料 汽车用 硬质 聚氨 酯结 构泡 沫是指 高密 度 、 光 滑而 坚韧 的外表 皮与 低密 度泡 沫芯 同时形 成整 体 的泡沫 塑料 。 这种材 料具 有良好 的强 度与 硬度 , 低 密度泡 沫芯 使它 保留 质量 轻、 导热 系数 小 等优点 。 聚氨酯基材是指无纺 布/ 玻纤/ 胶膜/ 热塑性聚氨酯泡沫/ 玻纤/ 胶膜复合成的多层复合材料。该 材料的 压形 工艺 与压 形模 具与 PS 材料 基本相 同 , 但 软化温 度 较 PS 高 , 加 工温 度范 围 较 PS 宽, 工艺 性能 较稳 定 , 压 形出模 后回 弹和 收缩 率极 低 PU 基 材由 于比 强度 高 , 面 密度 小 , 耐 热性好 ,尤 其是 隔音 隔热 效果好 ,已 得到 广泛 应用 。 3.1.3 聚丙 烯 用于汽 车顶 盖内 饰的 聚丙 烯要求 具有 较高 的耐 热性 、 耐划 伤、 耐冲 击、 刚 性高 (超高 流动 性 —— 不 翘曲 、不 变形 ) 、 耐 老化性 能好 的特 点。 3.1.4 聚丙 烯蜂 窝材 料 聚丙烯 蜂窝 基材 是一 种中 空板材 , 比 强度 大大 提高 , 保温 隔音 效果 改善。PP 回收再 利用 方 便。从 环保 及资 源再 生上 讲优势 较大 。其 缺点 是出 模后收 缩率 达 1.4% , 且回 弹较大 。 3.1.5 聚丙 烯/ 玻纤 材料 用玻璃 纤维 填 充 PP 薄 板 。它 与 PP 基 材压 形工 艺 基本相 同。 复合 面料 可利 用热熔 敷。 3.1.6 热塑 性聚 烯烃 弹性 体 TPO TPO 作 为汽 车内 饰表 皮材 料,具 有以 下优 点: 1) 密度 小, 比 ABS/PVC 轻量 化 22% ~28% 。 2) 不含 增塑 剂, 不含 氯元 素,因 此无 污染 。 3) 材料 耐热 性比 ABS/PVC 好 ,使 用温 度可 达 130 ℃。 4) 耐候 性、 耐老 化性 好。 5) 有利 于材 料回 收利 用。 3.2 热 固性 基材 是以酚 醛树 脂为 基材 , 其 成型为 热模 压型 , 即 将酚 醛树脂 、 填 料按 比例 混合 后, 放 入高 温模 具中, 交联 固化 成型 。热 压成型 时能 耗较 大, 而且 有较刺 激气 味。 填料: 天麻 纤维 、木 纤维 、回收 的棉 纤维 与回 收的 化学纤 维等 。 其优点 是形 状稳 定, 耐热 性好, 强度 高, 又可 以回 收利用 。但 它的 价格 太高 ,专业 投资 大 , 成形周 期较 长。 随着 其应 用前景 将更 广阔 。 由于顶 棚材 料难 于回 收利 用, 因 此轿 车的 成型 硬顶 考 虑用 PP 瓦 楞板+PP 发泡 片材+ TPO 层 压成一 体。 面包车 和低 档轿 车的 成型 硬顶可 采 用 GMT 片 材冲 压成型 后植 绒。 4 汽车 顶盖 内饰 的隔 音隔 热设计 在现在 的汽 车设 计中 , 安 全 环保是 两大 主要 要求 。 噪 声 是公认 的环 保杀 手。 汽车 行 驶过程 中, 来自车 顶的 噪声 主要 来源 于: ①车 外噪 声声波 作用 于金属 顶盖 , 激发金 属顶 盖振动 , 并向 车 内辐射 ,这 种辐 射强 度与 顶盖的 隔声 能力 有关 ; ② 金属顶 盖与 硬顶 之间 相互 颤动。 当直接 从声 源上 治理 噪声 受到限 制时 , 相 对于 以上 两种噪 声情 况, 在车 身设 计时通 常采 用隔 声、 吸声 和阻 尼相结 合的 办法降 低车 内噪 声。 对传 入车内 的噪 声可 以采 用吸 声处理 , 利用 车 身内饰 做吸 声材 料, 吸收 辐射到 其上 的声 能, 减弱 反射声 能, 从而 降低 车内 噪声。 采用多 孔吸 声材 料, 其机 理是当 声波 射到 材料 表面 的空隙 , 引 起空 隙内 空气 中材料 微小 纤维 振动, 由于内 摩擦和 粘滞 阻力, 使相当 一部分 声能 转化为 热能, 开孔壁 吸 声 材料, 这种材 料的特 点是 在小 孔背 面保 持一定 的空 气层 , 主 要吸 收中、 低频 率噪 声使 其产 生共振 而消 耗能 量,通 常与多 孔性材 料配 合使用 ,如: 汽车顶 盖内 饰,背 面常粘 有泡 沫或再 生毡、 废纺毡 (见 图 6)。 图 6 硬顶 后部 与车 体间 减 振隔音 设计 5 其它 性能 要求 主要指 顶棚 内饰 材料 的抗 静电性 、抗 污染 性、 阻燃 性等。 抗静电 性非 常重 要, 顶棚 内饰必 须进 行防 静电 处理 , 把 静电 减少 到最低 标准 , 要 求在 使用 过 程中, 不得 产生 静电 作用 ,不允 许产 生起 毛、 起球 、吸灰 等现 象。 对于顶棚 内饰 材料的 阻燃 性 — 水 平燃烧 特性 ,国家 标准中有 明确 的规定 ,内 饰材料必 须达 到: ①不燃烧;②可以燃 烧,但速度不大于 100mm/min ,燃烧速度不适用于切割试样所形 成的表 面; ③ 如果 从试 验 计时开 始, 火焰 在 60s 内 自行熄 灭, 且燃 烧距 离不 大于 50 mm , 也认为 合格 ; ④ 抗污 染性 是指在 使用 过程 中遇 油、 水的污 染时 ,不 易扩 散。 6 结束 语 硬顶的 主要 功能 是装 饰作 用,正 常使 用时 ,虽 不承 受自重 以外 的其 他应 力, 但因跨 度较 大 , 因而需 要一定 刚度, 由于 面积大 ,对车 内隔音 、隔 热效果 起到重 要作用 。 泡 沫塑料 、蜂窝 结构基 材, 具有 重量 轻、 比强度 高、 导热 系数 低等 特点, 将成 为发 展方 向。 但考虑 到环 保及 资源再 生利 用, 热塑 性材 料--- 尤其是价 格低 、性 能 优 的 聚丙 烯, 将得 到更 多 的应用 。
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