汽车顶棚装车褶皱影响点的研究

汽车顶棚装车褶皱影响点的研究（奇瑞汽车河南有限公司，开封，475000）

提要：汽车顶棚由于较大的比表面积及较小的单位质量导致装车后易出现褶皱。针对此种情况，此文在顶棚应用材质和加工工艺的基础上，论证了顶棚自身材料、结构、加工工艺及周转器具对装车褶皱的影响，同时阐述了装配过程和车身一致性对装车后顶棚褶皱的贡献。

关键词：汽车顶棚；装车褶皱；材质；结构；

Abstract:ConsideringthesituationthatthelargesurfaceareaandsmallunitmassofVehicleceilingseriouslyresultsinassemblywrinkling,Basedontheceilingmaterialandprocessingtechnology,thepaperresearchesfromtheaspectsofmaterial,structure,processingtechnologyandtransportequipmenttheinfluenceofassemblywrinkling,andargumentsthecontributionofassemblingprocessandcarbabytothewrinkling.

Keywords：Vehicleceiling;assemblywrinkling;material;structure;

一引言

汽车顶棚作为汽车内饰匹配件的重要组成部分，因其良好的装饰性、隔音降噪、安全和舒适性受到越来越广泛的关注。其中，半硬质聚氨酯发泡针织复合面料因加工工艺成熟、来源充足、价格低廉，近年来已逐渐成为轿车上应用最广泛的顶棚。但由于其尺寸大、刚性差，在装配过程中往往伴随着变形、印痕、褶皱等问题，严重影响其在汽车领域的匹配应用。因此，研究汽车顶棚装车匹配褶皱的影响因素及解决方案势在必行。

本文在阐述顶棚应用材质和加工工艺的基础上，着重探讨顶棚褶皱的影响点，同时从几个方面提出了解决方案。材料方面，着重探讨应力集中区域玻纤比例对顶棚厚度的影响；结构方面，从海绵块干涉量、匹配位置等部分针对性改善；同时分析加工工艺、转运器具、装车因素、车身一致性对装配褶皱的影响。

二顶棚材质及成型工艺研究

汽车顶棚材质主要由面料和基材通过模压成型而成。其中基材主要分为半硬质聚氨酯发泡复合板（简称PU板）、玻纤增强聚丙烯复合板（简称GMT）、天然纤维复合板（简称麻纤维板）、PS板、瓦楞纸板等，面料主要有针织面料、无纺布、PVC等。面料中的PVC表皮因高温易变形，且有刺激性挥发气味，已逐渐被淘汰。基材中麻纤维板和瓦楞纸板由于自重大，隔音降噪性差及潮湿环境易发霉等问题，份额逐年下滑。而PU板由于质轻、回弹性好、低温性能好、安全吸振等优势，在轿车、MPV等车型中应用愈加广泛。PU板材主要由无纺布+玻纤+胶粉+PU泡+玻纤+胶粉+无纺布等组成，考虑到顶棚较大的比表面积、自重及与立柱、天窗等内饰件的匹配，需要此材质具有一定的刚性和强度，保证装车过程中，能够承载较大的受力，不会褶皱、塌陷及变形。

PU发泡针织复合面料生产工艺主要分为干法工艺（又称冷模法）和湿法工艺（又称热模法）两种。两种工艺主要差异在模压复合工序，干法工艺为片材加热，冷模压制；湿法工艺为模具加热、冷片材压制成型。相比干法顶棚，湿法顶棚单位面积质量可降低28.5%；经100℃，16h的高温试验，尺寸变化率≤0.5%，且质量成本低、加工性能优异。因此，目前普遍采用湿法工艺加工[1]，详细对比参数见表1。

表1干法工艺和湿法工艺主要参数对比

三顶棚装车褶皱的影响因素

（一）材质影响

半硬质聚氨酯发泡复合材料中PU泡的厚度一般为6.5mm，公差要求为±0.5mm。某些应力集中位置如前顶灯前端、乘客扶手两侧、C柱位置（天窗装配点后端），装车时会受到Z向向上的力，同时因为有海绵块支撑，顶棚会受到Z向下的力，顶棚会有折断的风险。因此，类似位置基材为增加刚性抵抗变形，需要局部增加玻纤毡或者加强带加强，一般设计时，要求此位置玻纤含量达到35%，弯曲强度≥3MPa[2]。

（二）结构影响

为保证与立柱等外观件的工艺匹配，同时吸收车身的焊接偏差，顶棚背面需要粘贴海绵块。一般海绵块在数据上面的干涉量为5-10mm，过小无法吸收立柱装配后的间隙，过大会导致顶棚局部受力过大，顶棚褶皱或断裂。海绵块的粘贴位置一般集中于立柱的拐角或过长轮廓的中间，同时避免与卡接到车身上的卡扣、线束等直接接触。海绵块的材质考虑到成本、环保气味性等，一般采用PE发泡、XPE发泡等。

由于目前汽车的功能集成化，顶棚需要与前顶灯、天窗、侧灯、侧出风口等功能件配合，因此顶棚周边需要开槽，但会因此影响顶棚周边面料的强度，且多个功能件与顶棚同一边框配合，增加了匹配难度，导致与功能件匹配后出现面料周边褶皱、间隙等故障。鉴于此，顶棚开口周边需增加铁支架或者塑料支架以固定功能件，减少匹配单元，消除车身及装配偏差。如果功能件的造型较大，顶棚需在周边做凸形或者凹形台阶，或者做局部减薄处理，以消除装配后的台阶差[3]。

（三）加工工艺影响

顶棚通过湿法工艺加工而成，其中胶层分为骨架胶和面料胶，骨架胶对应的辊胶量为90-120g/m2。胶量越多，强度越大，随着胶量的增大，强度趋于一定值，且有溢胶风险。如胶量过少，会导致强度降低，顶棚偏软、褶皱、断裂等缺陷；而基材的模压温度、模压压力及成型时间同样会影响基材的成型型面及成型质量[4]。

（四）周转器具影响

顶棚材质为软饰热复合材料，且占有较大的比表面积，因此长途运输及内部周转存储的器具对其外观质量影响较大。生产过程中除必须用靠架的地方，均建议用挂架转运。挂架安装点，一般采用背面有铁支架或塑料支架等强度较高的位置，避免与顶棚A面直接接触，且支撑点须有软饰材料包裹，如面料，EVA，泡沫等，防止面料剐蹭破损。采用靠架转运时，需要严格控制码放数量，并且对于造型较多的位置，需严格控制位移量，防止顶棚在转运过程中窜动划伤，且背面需要额外防护，造型位置挤压上层顶棚，导致批量压痕，褶皱，破损等异常情况。

（五）装配影响

某车型顶棚的装配顺序为：顶棚后端主副定位—前端遮阳板底座—天窗搭扣—乘客扶手—遮阳板—A/B/C/D立柱护板。顶棚装配需由两人共同进行，优先装配后端定位孔，后装配前端遮阳板底座孔位。装配完成后，安装天窗搭扣，由于顶棚自重，顶棚装配型面非设计匹配型面，且天窗蘑菇搭扣为400目的子母扣，X向偏移范围大，装配公差大。因此蘑菇搭扣装配需确认顶棚乘客扶手孔位与钣金对照后，才能安装天窗搭扣。如不按照顺序安装或者不确认孔位即进行装配，会导致顶棚扭转，褶皱，错孔，与立柱段差等质量问题。

（六）车身尺寸偏差

由于顶棚所有安装点位于车身上，因此顶棚位置度随车身变化较大。如顶棚安装孔X向偏差，会导致顶棚与前风挡间隙或干涉异响；乘客扶手孔位Z向偏差，会导致错孔及褶皱；天窗安装定位点X/Z向偏差，会导致顶棚褶皱及间隙。因此，需定期检测车身安装尺寸的变化，保证总装装配可靠性；且在设计前期，应提供一个三坐标标定合格的车身，并充分分析车身变化对顶棚装配状态的影响。

四结论

汽车顶棚装车褶皱问题一直困扰着汽车主机厂。针对材质为聚氨酯PU发泡，生产工艺为湿法工艺的顶棚来讲，需要从材质、结构、工艺、器具周转、装配及车身稳定性等几方面进行分析。其中，材质方面，受力集中位置玻纤毡的含量需≥35%；结构方面，海绵块的干涉量约为5-10mm，匹配位置背面需要加强框固定；工艺方面，骨架胶的辊胶量约控制在90-120g/m2，且模压温度、模压时间及模压压力需要严格控制；转运器具方面，减少器具与顶棚A面的接触点数量及干涉量，能用挂架不用靠架；且造型较多位置，保证额外防护，以防干涉上层顶棚；装配方面，需严格按照作业指导书的安装顺序进行装配，并且装配过程中，需对照孔位，保证后道装配；车身方面，需定期监控车身安装尺寸的变化，保证其在合理范围内波动。

参考文献

[1]张拓.汽车顶棚不同生产工艺的对比分析[