(1)汽車內(nèi)外飾結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與成型工藝_簡(jiǎn)介

1、概述:現(xiàn)代轎車塑料內(nèi)飾件與外裝件的應(yīng)用塑料制品的生產(chǎn)方法熱成型工藝簡(jiǎn)介塑料制品的工藝結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 塑料制品的聯(lián)接設(shè)計(jì)塑料制品的表面裝飾汽車內(nèi)外飾件的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及成型工藝示例 轎車工業(yè)具有明顯的技術(shù)密集、資金密集、綜合性能及附加值高、經(jīng)濟(jì)效益好的特點(diǎn)，轎車工業(yè)與社會(huì)生產(chǎn)的關(guān)聯(lián)程度很大，圍繞轎車生產(chǎn)的發(fā)展可以帶動(dòng)大量的零部件生產(chǎn)企業(yè)以及原材料工業(yè)，對(duì)整個(gè)社會(huì)經(jīng)濟(jì)有巨大的帶動(dòng)作用。據(jù)估計(jì)，零部件的價(jià)值占一輛轎車的2/ 3以上。轎車是高附加值產(chǎn)品，產(chǎn)品加工深度大、增值多，勞動(dòng)生產(chǎn)率高于其它產(chǎn)品，轎車的國(guó)際市場(chǎng)已超過1000多億美元。 高分子材料的出現(xiàn)，塑料制品的快速發(fā)展，為汽車減輕重量、降低成本以及減小能量

2、消耗開辟了一條新的途徑。無論是汽車內(nèi)飾件還是外裝件，塑料制品在現(xiàn)代轎車上的應(yīng)用越來越廣泛，從通用的PP、ABS樹脂到高科技含量的POM、PEEK，汽車上所應(yīng)用的樹脂種類也越來越多。這是挑戰(zhàn)也是機(jī)遇。 減輕轎車重量的措施之一就是提高塑料制品在轎車上的應(yīng)用。如今，已有越來越多的塑料零部件取代了金屬制品而出現(xiàn)在汽車上，甚至全塑轎車也已經(jīng)走到人們的面前。例如，美國(guó)通用汽車公司的土星汽車，其車身和車架均采用了新型的增強(qiáng)塑料；德國(guó)尼奧普蘭公司的全塑殼大型轎車的質(zhì)量只有普通轎車的43%，可節(jié)省燃料20%30%。據(jù)介紹，它的一輛試驗(yàn)車曾橫穿撒哈拉沙漠，能耐70的高溫，并且在與4lkm/h時(shí)速的載貨汽車相撞時(shí)，

3、駕駛員和乘客均無損傷。 聚氨基甲酸酯一般被用來制造座椅頭枕、扶手、轉(zhuǎn)向盤等，它不僅可以減輕汽車質(zhì)量并能提高舒適性，而且在碰撞的情況下可以減少人身傷亡事故。現(xiàn)在，這種塑料還被用來制造車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、散熱器擋隔板等。今后，還將使用它來制造車輪罩、阻流板、車身壁板、內(nèi)飾件、絕熱件、空心零件和防腐零件等。 多聚乙烯氯化物主要被用來制造駕駛室中的內(nèi)飾件，如側(cè)板、頂篷和座椅的蒙皮、地毯、擋風(fēng)玻璃密封條和窗框等。 聚丙烯主要被用來制造大型的汽車零件，如保險(xiǎn)杠、金屬保險(xiǎn)杠的蓋板、車門袋、車輪罩、通風(fēng)系統(tǒng)管道、整流罩轉(zhuǎn)向柱飾面、駕駛室側(cè)柱等。除此之外，聚丙烯還被大量用來制造殼體零件，如風(fēng)扇、齒輪傳動(dòng)和

4、帶輪傳動(dòng)裝置的外罩、蓄電池底板等。 塑料玻璃(聚酪膠片)主要被用來制造車身板和散熱器帶窗孔的前板，今后在承重零件的生產(chǎn)中(載重車的懸掛、底盤、車架、鋼板彈簧)也將會(huì)大量采用塑料玻璃。ABS（苯乙烯-丁二烯-丙烯腈）共聚物是汽車工業(yè)中應(yīng)用最廣泛的塑料之一，其優(yōu)點(diǎn)是外觀好、力學(xué)性能好，但價(jià)格較貴。這種材料被廣泛用來制造汽車儀表板及其元件、轉(zhuǎn)向柱外套、扶手、照明設(shè)備、測(cè)量?jī)x外罩、抗沖擊板、車門護(hù)板、前保險(xiǎn)杠隔柵等。 目前，汽車制造商在汽車內(nèi)飾方面追求的是進(jìn)一步提高汽車內(nèi)部空間的舒適性、安全性和裝飾性，并向高級(jí)化方向發(fā)展。這種高級(jí)化體現(xiàn)在采用多種性能各異的材料，使車內(nèi)所有表面軟飾化（纖維織物、真皮革、

5、植毛）并力求美化（花紋深粗、木紋、顏色匹配）?，F(xiàn)在，軟飾表面材料可以與內(nèi)部吸音吸振材料和骨架材料一起復(fù)合成車內(nèi)頂棚、豪華儀表板、方向盤、座椅等。當(dāng)然，這種發(fā)展趨勢(shì)實(shí)際上是與材料的再生利用、降低成本相矛盾的，因此，開發(fā)出既滿足內(nèi)飾高級(jí)化、軟飾化、個(gè)性化，又滿足輕量化、低成本、材料再生利用要求的內(nèi)飾用新材料是當(dāng)務(wù)之急。目前，汽車設(shè)計(jì)部門和內(nèi)飾制造商們正在不斷選擇新型的內(nèi)飾材料和成型工藝，以保證在不增加費(fèi)用的情況下逐步滿足汽車舒適性和安全性方面的要求。聚丙烯由于價(jià)格低而迅速在美國(guó)汽車上得到廣泛應(yīng)用。例如，克萊斯勒公司在有的車上（Neon）全部使用了由聚丙烯制成的內(nèi)飾件。此外，戴-克公司（NS）、通用

6、公司（M和APV）、福特公司（Windstar和Villager）等車型也都采用聚丙烯替代ABS制作內(nèi)飾件。當(dāng)然，由于ABS強(qiáng)度高、剛性好、耐高溫、易于將裝飾材料和軟質(zhì)表面粘結(jié)在一起，因而仍是主要的內(nèi)飾材料之一。目前，許多公司，如GE高新材料集團(tuán)、陶氏化學(xué)公司正在推出新型的ABS以降低成本。 1 塑料儀表板 儀表板的發(fā)展趨勢(shì)永遠(yuǎn)是容易裝配且容易拆卸，而在選材上，則必須能夠滿足設(shè)計(jì)要求并且具有可回收性，盡量做到美觀、低成本。針對(duì)這一發(fā)展趨勢(shì)，熱塑性塑料儀表板和單一品種塑料的儀表板是一個(gè)發(fā)展方向。例如，奧迪A8的儀表面板由PC/ABS共混材料或PPO共混材料制造。日本豐田汽車公司和美國(guó)福特汽車公司

7、使用PPO制造的儀表面板具有低成本、較好的振動(dòng)阻尼和易于再生利用的優(yōu)點(diǎn)，使PPO成為未來汽車儀表面板的首選材料。 2 車內(nèi)頂棚 目前轎車頂棚一般為玻璃纖維+發(fā)泡聚氨酯+表面裝飾織物等多種材料復(fù)合加工而成，貨車一般采用表面附有人造革或纖維織物的泡沫片材粘貼型頂棚。考慮到功能要求以及回收利用的要求，未來車內(nèi)頂棚的發(fā)展趨勢(shì)是骨架、吸音、隔熱和表皮材料盡量由同種材料構(gòu)成，或者使用不需分離而直接一次性回收使用的增強(qiáng)復(fù)合材料。 3 門立柱裝飾板 門立柱裝飾板材料常用PP和PPO?？紤]到材料成本，將來高流動(dòng)、高剛性、抗沖擊性良好的PP材料具有一定的優(yōu)勢(shì)。門立柱裝飾板表面色澤必須與車內(nèi)整體顏色匹配，要求防靜電

8、、耐擦傷、美觀，因此采用聚丙烯板材與表面裝飾材料一體真空成形或熱壓成形的生產(chǎn)技術(shù)能夠滿足小批量的轎車生產(chǎn)。4 其他 塑料不僅輕而且具有隔音效果。瑞士哈特波恩公司開發(fā)了0.5mm/0.1mm/0.5mm的金屬/塑料/金屬夾層板，用于制造汽缸蓋、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等，能隔離發(fā)動(dòng)機(jī)的噪聲。其沖壓加工、涂裝、點(diǎn)焊、電阻焊、氬弧焊等工藝性均表現(xiàn)良好，與低碳鋼板材的加工性相當(dāng)。對(duì)于汽車外裝件，常見的塑料制品從材料角度來看大致分為三大類，即熱塑性塑料注射成形制品、復(fù)合塑料模壓制品、聚氨酯反應(yīng)注射模(RIM)成形制品。 1 保險(xiǎn)杠 保險(xiǎn)杠材料多采用耐沖擊性、耐候性、涂裝性好并可注射成形的三元乙丙橡膠(EPDM)改性PP

9、。這種增韌交聯(lián)改性材料具有網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，可使沖擊強(qiáng)度得到大幅度的提高，能滿足保險(xiǎn)杠耐沖擊、耐熱、耐老化、耐低溫及剛性好、韌性好的要求。當(dāng)前國(guó)內(nèi)外的轎車保險(xiǎn)杠多采用熱塑性工程塑料如聚氨酯彈性體材料。2 散熱器格柵 散熱器格柵是表現(xiàn)整車性格的重要裝飾件，因此選材時(shí)要著重考慮它的成形性和裝飾性。一般前臉、前擋泥板、車門、下翼子板、側(cè)門框裝飾等是使用被稱作“HPA”，即ABS樹脂/聚碳酸酯的共混物，外加少量的第三種組分。 3 風(fēng)擋玻璃 窗玻璃塑料化的主要目的是節(jié)能和保護(hù)乘員安全。目前，中間夾塑料膜的復(fù)合玻璃普遍被用于高級(jí)轎車上。在美國(guó)，對(duì)風(fēng)檔玻璃的三層安全玻璃的里面，又進(jìn)一步貼附了2mm厚的聚氨酯膜，這是

10、為了保護(hù)乘員在車輛受到?jīng)_撞時(shí)不至于被玻璃碎片毀面而設(shè)計(jì)的，目前這種構(gòu)造已得到普遍認(rèn)可。此外，美國(guó)絕大部分客車均采用了丙烯酸樹脂板。美國(guó)客車的窗玻璃，除前窗玻璃、司機(jī)左右側(cè)窗玻璃外，已全部使用硬質(zhì)透明塑料。 4 車身 早在1983年，外裝板的塑料化就已在三種車型上得到了應(yīng)用本田的帕拉特賽車、福特的旁蒂亞克費(fèi)勒車及雷諾的埃斯巴斯車。本田的帕拉特賽車是最早在外裝板上大幅度使用塑料的。由于塑料部分占車身表面積的40%，從而使原來1t的車身重量減輕到700800kg。在該車型中，塑料的重量構(gòu)成比達(dá)11.1%，是轎車平均構(gòu)成比5.7%的2倍。通用汽車公司的費(fèi)勒車采用SMC(熱固性片狀模塑料)和R-RIM技

11、術(shù)，其塑料化率高達(dá)9%，車重 (原來為1157kg)也減輕了109kg 另外，戴克公司將推出一種新型的塑料汽車車身由PET塑料制造的六大部分組成(一般的金屬車身組裝需要大約80個(gè)部件)，而且不用油漆，能夠使汽車的造價(jià)降低一半。 車身塑化的進(jìn)展還得益于塑料成形加工技術(shù)的不斷進(jìn)步。過去，人們主要是以SMC為主對(duì)車身板用塑料進(jìn)行了很多開發(fā)研究工作。采用SMC加工成的制品具有良好的機(jī)械性能、表面質(zhì)量和自然時(shí)效性。其缺點(diǎn)是在不使用粘結(jié)劑的情況下較脆。 20世紀(jì)90年代，CTMT(玻璃氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合塑料)材料在汽車上的應(yīng)用曾被譽(yù)為是“20世紀(jì)汽車工業(yè)的一項(xiàng)重大突破”。這種材料由于力學(xué)性能優(yōu)異、成形周期短

12、、可制造大型結(jié)構(gòu)件以及可以回收利用而受到汽車界的高度關(guān)注。 CTMT的初始產(chǎn)品是一種長(zhǎng)玻璃纖維連續(xù)疊成的玻璃氈，經(jīng)PP浸漬壓制成PP增強(qiáng)片材。這種片材便于沖壓成形，適合于制造結(jié)構(gòu)件和大型覆蓋件。另外，增強(qiáng)反應(yīng)注射模工藝則具有優(yōu)異的機(jī)械和物理性能以及抗表面裂紋能力，但表面質(zhì)量比SMC差。目前，雖然采用薄壁技術(shù)制造（PV-RRIM）非常具有吸引力，但其加工成本高于SMC。 高分子材料的未來除了高性能化外，高功能化也是一個(gè)重要的發(fā)展方向，今后這方面的開發(fā)利用將會(huì)十分活躍。 1塑料電池 在聚乙炔等導(dǎo)電性聚合物上包覆金屬箔層，浸入電解液，引出導(dǎo)線，即可制得二次電池。塑料電池引人注目的原因是：?jiǎn)挝恢亓康娜?/p>

13、量大（Ah）； 能夠釋放高電壓； 具有較高的功率輸出密度； 形狀可自由選擇，方便在汽車上裝配 無公害，不必?fù)?dān)心鎘等重金屬污染。 盡管如此，塑料電池仍有自放電大、壽命短的缺點(diǎn)。 2、光導(dǎo)纖維 光電元件的開發(fā)領(lǐng)域很廣闊，在汽車上使用時(shí)輸送距離不成問題，信息量也不多，因此，對(duì)輸送損失和輸送速度方面的要求并不嚴(yán)格，完全可以選用便宜的塑料光導(dǎo)纖維。豐田汽車的光導(dǎo)纖維控制系統(tǒng)、日產(chǎn)汽車的光通信和后座席控制系統(tǒng)所采用的光導(dǎo)纖維的芯線是高純度的PMMA，其包覆層為氟素聚酯，表皮材料則為摻入碳的聚乙烯。隨著電子設(shè)備的增加和電子控制的擴(kuò)大，汽車的電氣配線根數(shù)和重量也相應(yīng)增大，因此，在汽車上采用塑料光導(dǎo)纖維能夠帶來

14、明顯的輕量化和成本下降的效果。 3、塑料磁鐵 將鐵氧體、稀土類鈷、阿爾科尼銅等硬質(zhì)磁性粉末用塑料粘接劑填充形成的塑料磁鐵，同時(shí)具有塑料的優(yōu)良成形性與磁鐵的特性。在汽車上，它主要被用于刮水器電機(jī)的磁場(chǎng)帶、蓄電池液面?zhèn)鞲衅魃稀?塑料是一種高分子材料，近年來在汽車上的應(yīng)用越來越多，巳由內(nèi)外裝飾件向車身復(fù)蓋件和結(jié)構(gòu)件方面發(fā)展。例如前照面、保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、頂蓋、翼子板、車門內(nèi)護(hù)板和某些車身骨架構(gòu)件等。甚至有些大汽車公司正在用復(fù)合材料做承載力最大的底盤車架，例如福特汽車公司在2001年將復(fù)合材料底盤應(yīng)用在一輛叫“探索者”的小皮卡樣車上。 在過去幾十年間，汽車的塑料用量已從60年代初的10公斤左

15、右上升到現(xiàn)在的多公斤，其增長(zhǎng)速度之快，主要是由于塑料的特性與人們對(duì)汽車的期望要求很搭配，因此“一拍而合”。塑料在汽車上的應(yīng)用有以下6大優(yōu)點(diǎn)： 一 輕量化是汽車業(yè)追求的目標(biāo)，塑料在此方面可以大顯其威。一般塑料的比重在0.91.5之間，纖維增強(qiáng)復(fù)合材料比重也不會(huì)超過2.0，而金屬材料A3鋼的比重為7.6、黃銅的比重為8.4、鋁的比重為2.7。因此應(yīng)用塑料是減輕車體重量的有效途徑。二 塑料成型容易，可使形狀復(fù)雜的部件加工簡(jiǎn)單化。例如儀表板用鋼板加工，往往需要先加工成型各個(gè)零件，然后，再分別用聯(lián)接件裝配或焊接方法而成，工序較多。而用塑料制品，則可以一次加工成型，加工時(shí)間短，精度有保證。 三 塑料制品的

16、彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量，對(duì)強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用，對(duì)車輛和乘員起到保護(hù)作用。因此，現(xiàn)代汽車上都采用塑料儀表板和方向盤，以增強(qiáng)緩沖作用。前后保險(xiǎn)杠、車身裝飾條都采用塑料材料，以減輕外部物體對(duì)車身的沖擊力。另外，塑料還具有吸收和衰減振動(dòng)和噪聲的能力，可以提高乘坐的舒適性。 四 通過不同組份搭配的復(fù)合材料有含硬質(zhì)金屬的顆粒復(fù)合材料，有以?shī)A層板材和樹脂膠合纖維為主的層板復(fù)合材料和以玻璃纖維、碳纖維為主的纖維復(fù)合材料，這些復(fù)合材料具有很高的機(jī)械強(qiáng)度，可以代替鋼板制作車身復(fù)蓋件或結(jié)構(gòu)件，減輕汽車的重量。五 塑料耐腐蝕性強(qiáng)，局部受損不會(huì)腐蝕，而鋼材制件一旦漆面受損或者先期防腐做得不好就容易生銹腐蝕。塑料對(duì)酸、堿、鹽等抗腐蝕能力大于鋼板，如果用塑料做車身復(fù)蓋件，十分適宜在污染較大、濕度較高、含酸、堿水分的沿海地區(qū)使用。六 根據(jù)塑料的組織成份，可以通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來制出所需性能的塑料，改變材料的機(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能，以適應(yīng)汽車上不同部件的用途要求。例如保險(xiǎn)杠要有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度，而座墊和靠背就要采用柔軟的聚胺脂泡沫塑料。更方便的是塑料顏色，通過添加劑調(diào)色產(chǎn)生不同的色彩，可以省去噴漆工序。有些