包覆產(chǎn)品工藝

包覆指通過(guò)人工或設(shè)備在塑料制品、木制品、自然纖維制品、鋼制品等產(chǎn)品表面使用膠黏劑粘結(jié)上所需的軟質(zhì)或硬質(zhì)面料的方法。通過(guò)此法可以提高手的觸感、乘坐舒適性、便利性、安全性。

包覆工藝在汽車(chē)設(shè)計(jì)中應(yīng)用非常廣泛，比較常用的如手工包覆、陽(yáng)模吸塑、陰模吸塑、搪塑及PU噴涂，今天這節(jié)內(nèi)容我們著重介紹下包覆工藝的制造流程和結(jié)構(gòu)類(lèi)型，了解這些內(nèi)容可以有效地從設(shè)計(jì)初期制定出合理的分塊結(jié)構(gòu)，為后期外觀品質(zhì)保證建立了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。包覆產(chǎn)品工藝首先簡(jiǎn)單了解下典型產(chǎn)品的包覆工藝流程，主要工序?yàn)闆_切、縫紉、噴膠、定線預(yù)包覆、壓制及包角，如下為IP上本體的包覆示意流程。常見(jiàn)的沖切工藝：手工畫(huà)樣裁剪、刀模沖切、裁床裁剪等。有縫紉一般情況下若裁片有縫紉需求，則需要使用刀模沖切或裁床來(lái)保證加工精度。裁剪精度差異較大，刀模沖切±0.5mm，裁床±1mm，手工大于2mm，生產(chǎn)柔性手工大于裁床大于刀模沖切。

縫紉線主要分為單縫線、雙縫線，我們主要關(guān)注縫線的平行度、邊距和針距的要求。由于縫紉機(jī)結(jié)構(gòu)限制，對(duì)縫線距結(jié)構(gòu)邊緣的距離、起針點(diǎn)位置、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等有明確的限制要求，常用的縫紉參數(shù)如下：拼縫線：10±0.5針/25mm；裝飾線：6±0.5針/25mm；雙針針距一般為6、8、10mm，由于不同的縫紉機(jī)完成，不能調(diào)整；雙縫紉線最小展平寬度60mm，單縫紉線最小展平寬度20mm；縫線與棱邊距離最小14mm。常見(jiàn)的膠水分類(lèi)：溶劑型膠水、水溶型膠水、熱熔膠等；常用的溶劑型膠水：低材料表面極型需求的氯丁膠，主要應(yīng)用于PP類(lèi)材料、高表面極性需求的聚氨酯膠；涂布加工條件：依膠水特性而定。膠水選用的首要原則是滿(mǎn)足氣味及散發(fā)試驗(yàn)要求，氯丁膠不能使用在105℃以上的試驗(yàn)產(chǎn)品上，且不能應(yīng)用在部分PVC表皮上，否則會(huì)發(fā)生黏附失效。手工包覆存在一定的反工現(xiàn)象，而PP骨架火焰處理后使用PU膠，易形成膠膜，造成包覆缺陷報(bào)廢。

常見(jiàn)的定線工裝結(jié)構(gòu)：對(duì)線刀或者激光定線、骨架線槽手工定位、裁片外輪廓與模腔匹配定位等；我們需要關(guān)注縫線位置度，對(duì)線工裝結(jié)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方向與產(chǎn)品縫線的法向重合。作業(yè)流程先將骨架定位在下胎膜，表皮預(yù)定位在骨架上，拉下對(duì)線刀至設(shè)定位置，調(diào)整表皮縫線位置至匹配要求，再次下調(diào)對(duì)線刀至固定位，然后包覆其他非縫線位置。

常見(jiàn)壓制工藝有壓力源接觸式模壓、氣壓壓合等；加熱源有恒溫加熱、外加熱模塊等；其中接觸式模壓沒(méi)有額外的工藝邊和覆膜來(lái)滿(mǎn)足密閉模腔的要求。

經(jīng)過(guò)上述內(nèi)容的介紹，大家對(duì)于包覆流程有了初步的了解，那么為了生產(chǎn)出合格的包覆產(chǎn)品，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面需要注意哪些事項(xiàng)呢，下面給大家逐一介紹。

效果圖評(píng)審階段，根據(jù)CTF及項(xiàng)目輸入需要提前確定結(jié)構(gòu)分塊，確定出合理的技術(shù)方案，防止出現(xiàn)初期確定的成型工藝無(wú)法達(dá)到預(yù)期的外觀品質(zhì)及可加工性。

下圖這種結(jié)構(gòu)在內(nèi)飾產(chǎn)品中很常見(jiàn)，在沒(méi)有設(shè)定縫線情況下，以上效果手工包覆無(wú)法達(dá)到的，可以考慮改為IMG工藝。

當(dāng)然在可以重新定義分塊或增加功能線的請(qǐng)況下手工包覆是可以達(dá)到的，解決方案如下：直線結(jié)構(gòu)比較常見(jiàn)，間隙控制得當(dāng)一般不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題

下圖為弧線結(jié)構(gòu)，有內(nèi)圓與外圓兩種，在帽檐產(chǎn)品、儀表框及出風(fēng)口等開(kāi)孔結(jié)構(gòu)位置較為常見(jiàn)外角交匯一般分為大于90°、直角、小于90°及圓角四個(gè)類(lèi)別，在所有產(chǎn)品中均可發(fā)現(xiàn)外交匯結(jié)構(gòu)，其中小于90°的銳角最難處理，設(shè)計(jì)過(guò)程中要著重注意，避免這種結(jié)構(gòu)分塊。

內(nèi)角交匯一般分為大于90°、直角、小于90°及圓角四個(gè)類(lèi)別，在所有產(chǎn)品中均可發(fā)現(xiàn)外交匯結(jié)構(gòu)，其中小于90°的銳角最難處理，如出現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)圓角盡量放大，同時(shí)也要避免這種結(jié)構(gòu)分塊

平面與立面近90°交匯，在IP飾板、門(mén)板扶手中較為常見(jiàn)，R角控制得到不會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，此種結(jié)構(gòu)邊緣要留出約10mm包邊范圍，防止因結(jié)構(gòu)影響邊緣包覆效果，具體結(jié)構(gòu)參數(shù)下節(jié)介紹。

立面與立面近90°交匯，在IP裝飾面板，門(mén)板扶手等定產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，若定義為包覆件一般會(huì)布置縫線或真空成型件。同時(shí)交匯面小于90°也較為難處理，注意B面翻邊處無(wú)結(jié)構(gòu)遮擋。邊界呈折線狀，有直線接直線、直線接弧線等縫線區(qū)分為是否布置在同一水平面上，其中以非同一水平面的居多，在扶手、上飾板及嵌飾板產(chǎn)品中應(yīng)用普遍，為常見(jiàn)結(jié)構(gòu)繞包覆零件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)注意事項(xiàng)

材質(zhì)選擇很重要，既要滿(mǎn)足性能要求又要控制好成本，平衡點(diǎn)需根據(jù)具體的項(xiàng)目定位和零件功能確定，下面我們了解下常用的材質(zhì)特點(diǎn)。在選擇材質(zhì)前先明確幾個(gè)參數(shù)：彎曲模量（剛度）、抗缺口沖擊強(qiáng)度（韌性）、拉伸屈服強(qiáng)度（抗拉斷能力）、熱變形溫度，這幾項(xiàng)參數(shù)決定了材料的屬性和用途，其次考慮材料的穩(wěn)定性和價(jià)格，以下為骨架常用材料特點(diǎn)?！馪P+EPDM+TD20骨架物理性能：彎曲模量約1700；抗缺口沖擊強(qiáng)度（23℃）約25；拉伸屈服強(qiáng)度約18；熱變形溫度105℃。材料價(jià)格：約13元左右。注意事項(xiàng)：1、可用于包覆件骨架，但材料偏軟需要結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)避變形風(fēng)險(xiǎn)，多次拆裝后卡扣等易斷裂造成零件報(bào)廢；2、附合前需要火焰處理提高抗剝離強(qiáng)度；3、包邊處需打碼釘，最好設(shè)計(jì)對(duì)手件頂壓防止碼釘脫落。

●PP+TD20骨架物理性能：彎曲模量約1900；抗缺口沖擊強(qiáng)度（23℃）約25；拉伸屈服強(qiáng)度約24；熱變形溫度105℃。

材料價(jià)格：約12元左右。注意事項(xiàng)：

PP-TD20

材料是一種半結(jié)晶結(jié)構(gòu)，PP

塑料的表面粗糙度為

7~15nm

之間，火焰處理（溫度

1000℃）后粗糙度可達(dá)到40nm

左右，

PP

為非極性材料，吸附力很差，必須進(jìn)行火焰處理，且要用達(dá)因筆測(cè)試，使其表面張力達(dá)到

38

達(dá)因以上。若低于

38

達(dá)因，則很容易產(chǎn)生開(kāi)膠缺陷。

●PP+GF20骨架物理性能：彎曲模量約3000；抗缺口沖擊強(qiáng)度（23℃）約10；拉伸屈服強(qiáng)度約65；熱變形溫度140℃。

材料價(jià)格：約13元左右。主要事項(xiàng)

PP+GF20與表皮附和前進(jìn)行火焰處理?！馎BS骨架物理性能：彎曲模量約2000；抗缺口沖擊強(qiáng)度（23℃）約15；拉伸屈服強(qiáng)度約35；熱變形溫度90℃。

材料價(jià)格：約20元左右。注意事項(xiàng)：ABS需要注意零件所處位置超過(guò)85℃，不易選用。

●PC+ABS物理性能：彎曲模量約2200；抗缺口沖擊強(qiáng)度（23℃）約44；拉伸屈服強(qiáng)度約43；熱變形溫度125℃。

材料價(jià)格：約26元左右注意事項(xiàng)：成本較高性能較為穩(wěn)定，可用于外觀質(zhì)量要求較高或配合件較多位置，如儀表板左右裝飾蓋板等，穩(wěn)定的尺寸性能可以很好控制間隙面差。綜上所述，包覆零件骨架選擇主要與零部件的功能與用途有關(guān)，工藝得當(dāng)均可保證附合質(zhì)量。同時(shí)需要考慮防止設(shè)計(jì)過(guò)剩與材料價(jià)格相互平衡，以上參數(shù)僅供參考，具體與廠家及材料性能不同而不同?？晒┻x擇的材質(zhì)比較多，根據(jù)車(chē)型定位區(qū)分，主要有紡織材料、PVC、PU、TPO(陰模吸塑)、真皮及TPU（搪塑）等。需要注意的是PVC表皮氣味性能及低溫脆性不足，但具有耐刮擦性好及價(jià)格優(yōu)勢(shì)，仍受到大多車(chē)型青睞。大多車(chē)型為了提高舒適性及車(chē)型檔次，表皮后帶等厚的泡棉。根據(jù)大量對(duì)標(biāo)其他車(chē)型，并經(jīng)密度測(cè)試得到

PVC+PP

泡綿（面料規(guī)格：PVC

厚度1.0±0.2mm，PP

泡沫厚度2.0mm，密度

25kg/m3）的觸感最佳。另外，陰模吸塑材質(zhì)為T(mén)PO+PPF，發(fā)泡倍率為20倍時(shí)觸感較好，但低溫爆破發(fā)泡層易出現(xiàn)脫層問(wèn)題，需與具體情況確定平衡點(diǎn)，以上參數(shù)僅供參考。常規(guī)包覆件的設(shè)計(jì)錯(cuò)誤和風(fēng)險(xiǎn)骨架設(shè)計(jì)過(guò)程中，避免外角交匯處出現(xiàn)尖角，根據(jù)的實(shí)際驗(yàn)證得知，如果骨架A面最小圓角R小于1.5mm，包覆過(guò)程中內(nèi)應(yīng)力不斷增大，最終在尖角周?chē)膬?nèi)應(yīng)力作用下拉破表皮，另外拉伸較大的一側(cè)，多伴隨粘結(jié)不良，為了避免粘結(jié)不良，骨架A面最小圓角R需要大于1.5mm，如果我們選擇的最小面料厚度為2.8mm，那么骨架A面最小圓角R最好大于等于2.8mm。在實(shí)際開(kāi)發(fā)中，部分骨架剛度不足，導(dǎo)致包覆前變形，包覆后變形更為嚴(yán)重?zé)o法控制間隙面差，需要合理設(shè)計(jì)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如加強(qiáng)筋翻邊及凸凹型面等，同時(shí)骨架最小界面大于20mm，以便保證包邊質(zhì)量。另外，骨架裝配連接點(diǎn)需要設(shè)置合理，拐角、邊緣、邊緣結(jié)構(gòu)易變形處均需設(shè)置連接點(diǎn)，間距約為50—100mm。根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證，如果間距過(guò)小，影響包邊工具的操作，包邊工具厚度一般為

5.0mm，骨架

B

面結(jié)構(gòu)與翻邊間距最小為包邊工具厚度加上面料厚度的總和為

5+h，由此可知不僅不利于包邊，還多伴隨多余料凸起，影響匹配。所以設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)必須考慮包邊工具操作空間，同時(shí)也需要結(jié)合各供應(yīng)商的實(shí)際情況，不同供應(yīng)商包邊工具有所不同。

要求包到

B

面的余料寬度大于

10mm，根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證得知，如果不能反包或包邊面料寬度小于10mm，包覆成型后

PVC

表皮內(nèi)部殘存的張緊力會(huì)漸漸釋放，

使得出現(xiàn)面料從骨架上脫離質(zhì)量問(wèn)題，為了避免出現(xiàn)此類(lèi)質(zhì)量問(wèn)題，若不能反包，需在距面料邊界上方

4.0±1.0mm

處打釘固定，相鄰兩釘間距需

30.0±5.0mm，若可以反包，包邊面料余料寬度需大于

10mm,并保證包邊邊界處切口整齊。如下為壓接、對(duì)接結(jié)構(gòu)示意斷面。

根據(jù)實(shí)際驗(yàn)證，包覆成型后特別是在拉伸區(qū)域，厚度會(huì)有損失，所以在骨架設(shè)計(jì)時(shí)一定要考慮補(bǔ)償設(shè)計(jì)，特別是與周邊件有匹配關(guān)系處，除了需要考慮干涉量，也有考慮面料拉伸后的厚度變化，對(duì)于面料拉伸后的殘余厚度與面料的拉伸伸長(zhǎng)率和拉伸長(zhǎng)度有關(guān)系，常用的解決措施是在骨架上加膠補(bǔ)償。另外，硬質(zhì)零件與軟質(zhì)包覆零件合理的干涉量為1mm（其他特殊工藝IMG及搪塑設(shè)計(jì)要點(diǎn)后續(xù)內(nèi)容重點(diǎn)敘述），如下圖蓋板與包覆本體配合斷面上列，表皮0.8mm，泡棉2mm,骨架2.5mm，翻邊與骨架（立面與立面）角度85°，R角1.5，斷面示意圖

以上示意圖圓角處建模錯(cuò)誤，未考慮發(fā)泡層壓縮量。經(jīng)實(shí)際驗(yàn)證可按以下斷面進(jìn)行設(shè)計(jì)。拐角建模正確設(shè)計(jì)

對(duì)于設(shè)有真縫線的零件需要合理設(shè)計(jì)縫線槽，如未設(shè)計(jì)此結(jié)構(gòu)，縫線處產(chǎn)生突起外觀質(zhì)量難以控制，雙縫線槽約為16mm×1.5mm，具體根據(jù)造型及表皮規(guī)格確定。

兩個(gè)包覆件圓角配合往往出現(xiàn)V型間隙，使得外觀質(zhì)量難以保證，設(shè)計(jì)時(shí)在不影響整體造型風(fēng)格前提下，可以更改面差，使得上部零件高度應(yīng)比下部零件高出2—3mm，這樣可以掩藏

V

形間隙，提高視覺(jué)效果及增加層次感，示意斷面如下。