汽車熱燙印前格柵設(shè)計(jì)開發(fā)

黃世鎮(zhèn)

摘 要：隨著汽車造型的快速發(fā)展，汽車前臉出現(xiàn)了滿天星光點(diǎn)綴的炫彩造型，同時(shí)熱燙印的表面處理工藝也逐漸地應(yīng)用到汽車的零件上。文章主要闡述了汽車燙印前格柵的設(shè)計(jì)開發(fā)關(guān)鍵點(diǎn)，為汽車熱燙印前格柵的開發(fā)設(shè)計(jì)提供了一定的參考指導(dǎo)意義。

關(guān)鍵詞：熱燙印 前格柵 表面處理 外飾

1 引言

汽車前格柵是整個(gè)汽車前臉的標(biāo)志性裝飾物，具有明顯的品牌特征性。前格柵同時(shí)也是汽車散熱器、冷凝器、中冷器的通風(fēng)換氣通道，滿足發(fā)動(dòng)機(jī)、空調(diào)系統(tǒng)的冷卻要求。前格柵的表面處理工藝多種多樣，最常見的就是表面亮銀色鍍鉻處理。基于目前全球環(huán)保意識(shí)的重視，電鍍工藝帶來的環(huán)境污染越來越不被社會(huì)接受。相對(duì)而言熱燙印鉻箔不含有毒有害化學(xué)元素，無二次污染環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)，而且采用熱燙印工藝可以實(shí)現(xiàn)格柵的色彩多元化，所以應(yīng)用熱燙印工藝會(huì)成為前格柵亮銀色表面處理的一種趨勢(shì)。本文從法規(guī)要求、材料選型、生產(chǎn)工藝、燙印格柵CAS面設(shè)計(jì)要求、進(jìn)氣量要求、周邊零件匹配要求、產(chǎn)品性能要求、感知質(zhì)量等方面闡述燙印前格柵的設(shè)計(jì)開發(fā)。

2 法規(guī)要求：

前格柵作為一個(gè)汽車外覆蓋件，前格柵需滿足乘用車外部凸出物法規(guī)GB11566-2009的要求，詳見表1。

格柵之間的間隙尺寸應(yīng)由通過球體兩接觸點(diǎn)并垂直于連接這些點(diǎn)的線的兩個(gè)平面間的距離來測(cè)定。如圖2所示，用直徑100mm的球體與格柵的兩相鄰元件接觸，接觸點(diǎn)分別為L、Q點(diǎn)，點(diǎn)L和Q間的距離h即為格柵間隙。

3 材料選型

3.1 前格柵主體基材的選擇：

適合直接燙印的基材有ABS、PC、ABS+PC、ASA、PMMA、ASA+PMMA。由于ABS的非噴漆產(chǎn)品無法滿足耐候性要求，使用時(shí)間久了容易產(chǎn)生變黃變脆的不良缺陷。一般情況下燙印前格柵不推薦使用ABS材料，建議選用耐候性更好的ASA材料，ASA本身具有有抗紫外線的性能，燙印后表面不需要噴清漆來保證外觀效果和質(zhì)量[1]。如果前格柵色彩定義是高光黑，建議直接選用ASA+PMMA材料。

3.2 燙印箔的選擇：

目前燙印箔的開發(fā)技術(shù)主要掌握在德國的供應(yīng)商KURZ手上，而國產(chǎn)燙印箔的質(zhì)量有待提高，主流的汽車廠商大都采用KURZ的燙印箔。一般情況下，新開發(fā)一款燙印箔的時(shí)間周期約為165天，時(shí)間周期較長，可能會(huì)影響整車的SOP項(xiàng)目節(jié)點(diǎn)。同時(shí)由于新開發(fā)燙印箔的成本偏高，綜合開發(fā)周期與開發(fā)成本考慮，在滿足造型色彩要求的前提下，一般建議直接選用供應(yīng)商現(xiàn)有燙印箔，縮減燙印產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。燙印箔的種類主要有金屬箔以及顏料箔等。金屬箔多以鉻箔為主，燙印箔的構(gòu)造如圖3所示：

4 生產(chǎn)工藝：

一般情況下根據(jù)造型效果來確定前格柵的工藝，如某車型格柵的造型效果為高光黑前格柵+亮銀色點(diǎn)綴。前格柵采用高光注塑工藝成型，表面銀色亮點(diǎn)部分采用熱燙印工藝處理（如圖4所示）。為了保證燙印箔的附著力，個(gè)別汽車主機(jī)廠會(huì)增加一道噴清漆工藝覆蓋在燙印箔上邊。噴漆工藝不僅會(huì)帶來工藝成本上的增加，同時(shí)由于前格柵的造型復(fù)雜性，前格柵的表面上還存在很大的概率會(huì)產(chǎn)生流掛的缺陷，降低燙印前格柵的生產(chǎn)合格率，無形中進(jìn)一步增加了燙印前格柵的生產(chǎn)成本。如無必要，不建議前格柵燙印完成后增加噴清漆工序。

5 燙印格柵CAS面設(shè)計(jì)要求：

1）燙印邊界圓角設(shè)計(jì)r=0.2mm～0.3mm（如圖5所示），主要是為了避免燙印后邊界出現(xiàn)鋸齒狀的缺陷。燙印邊界圓角與燙印大面之間需增加1個(gè)過渡圓角來滿足乘用車外部凸出物法規(guī)要求（如圖5所示）。

2）燙印面與非燙印面的落差≥0.8mm（如圖5所示），主要是為了防止?fàn)C印時(shí)產(chǎn)生過燙至非燙印面。

3）燙印面需設(shè)計(jì)成一張微弧面，弧高比達(dá)到2%～3%（如圖5所示），主要是為了防止零件注塑后產(chǎn)生縮印，導(dǎo)致亮面無法燙印，同時(shí)燙印面為微弧面有利于燙印時(shí)排氣，避免零件燙印后燙印面出現(xiàn)氣泡缺陷。

4）燙印面與周邊產(chǎn)品特征間隙要求≥8mm（如圖6所示），主要是防止?fàn)C印設(shè)備的硅膠板與周邊產(chǎn)品特征產(chǎn)生干涉，導(dǎo)致無法燙印。

5）受限于燙印設(shè)備的工作臺(tái)尺寸以及燙印箔的拉伸率（約5%），整個(gè)前格柵的燙印需要進(jìn)行分區(qū)燙印，造型越復(fù)雜，燙印分區(qū)的數(shù)量就會(huì)越多。由于硅膠板一直處于高壓與高溫度狀態(tài)下工作，硅膠板的使用壽命約20000次，燙印分區(qū)越多，生產(chǎn)成本也會(huì)越高。從成本上考慮，一般情況下建議整個(gè)格柵的燙印大面不要設(shè)計(jì)得過于曲折復(fù)雜（如圖7所示），盡量減少燙印分區(qū)數(shù)量。

6 前格柵的開口面積要求：

前格柵是中冷器、散熱器的通風(fēng)換氣通道，前格柵的開口面積直接影響中冷器、散熱器的進(jìn)風(fēng)量，從而會(huì)影響整車的動(dòng)力性能。前格柵的開口面積要求一般以中冷器、散熱器進(jìn)氣量要求來衡量。具體要求如下：

1）中冷器要求進(jìn)氣量≥60%，若進(jìn)氣量不足會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣溫度增高會(huì)出現(xiàn)發(fā)動(dòng)機(jī)爬坡無力、加速無力以及油耗增加等。

2）散熱器要求進(jìn)氣量≥25%，若進(jìn)氣量不足會(huì)引起發(fā)動(dòng)機(jī)溫度升高，影響發(fā)動(dòng)機(jī)正常運(yùn)轉(zhuǎn)工作。

進(jìn)氣量的計(jì)算校核方法如下：

中冷器或散熱器的有效進(jìn)氣量=*100%

S1：前格柵系統(tǒng)與中冷器或散熱器重疊部分有效的正面迎風(fēng)面積。

S2：中冷器或散熱器的有效正面迎風(fēng)面積。

7 前格柵的結(jié)構(gòu)工藝要求：

燙印前格柵根據(jù)前格柵主體的造型色彩效果可以分為啞光燙印格柵和高光燙印格柵。

1）啞光燙印格柵的外觀可視面拔模角≥5°，高光燙印格柵的外觀可視面拔模角≥7°。前格柵的內(nèi)部結(jié)構(gòu)拔模角≥3°，局部位置的結(jié)構(gòu)拔模角允許≥1°即可，內(nèi)部的每一個(gè)斜頂在脫模過程中不得鏟膠。

2）前格柵模具上燙金面的鏡面拋光需要做到2000目以上，防止?fàn)C印后出現(xiàn)燙印面出現(xiàn)橘皮的外觀缺陷。

8 周邊零件匹配要求：

8.1 前格柵與前蒙皮的配合要求：

前格柵與前蒙皮之間是間隙配合，前格柵與前蒙皮的DTS間隙為0.8mm，前格柵與前蒙皮配合間隙≥0.5mm（如圖8所示）。

8.2 前格柵與發(fā)罩配合要求：

前格柵與發(fā)罩之間是間隙配合，前格柵與發(fā)罩的過關(guān)運(yùn)動(dòng)包絡(luò)的間隙要求≥0.5mm。一般情況下前期CAS面設(shè)計(jì)時(shí)前格柵與發(fā)罩的間隙為7mm（如圖9所示），在造型面凍結(jié)前可根據(jù)發(fā)罩實(shí)際過關(guān)情況進(jìn)行微調(diào)整。

8.3 前格柵與散熱器/中冷器配合要求：

前格柵與散熱器/中冷器之間是間隙配合，安全間隙要求≥15mm，與主動(dòng)進(jìn)氣格柵空氣導(dǎo)流板軟膠的安全間隙要求≥2.0mm，防止前格柵裝配時(shí)與散熱器/中冷器發(fā)生干涉（如圖10所示）。

9 產(chǎn)品性能要求：

熱燙印格柵首先要滿足常規(guī)前格柵的耐光老化試驗(yàn)、耐熱老化試驗(yàn)、耐溫度循環(huán)試驗(yàn)、耐碎石沖擊試驗(yàn)、耐刮擦試驗(yàn)、耐沖擊試驗(yàn)、耐液性試驗(yàn)、鉛筆硬度試驗(yàn)（高光件）、砂布摩擦試驗(yàn)（高光件）、禁用物質(zhì)要求。熱燙印格柵需增加以下試驗(yàn)要求：燙印箔附著力試驗(yàn)（高溫、低溫、溫度循環(huán)）、耐化學(xué)液體試驗(yàn)、耐高壓水沖擊試驗(yàn)，保證燙印格柵上的燙印箔在使用過程中不會(huì)出現(xiàn)脫落、氣泡、銹蝕等現(xiàn)象。

10 感知質(zhì)量要求：

10.1 前格柵的感知質(zhì)量要求：

前格柵非燙印面不允許出現(xiàn)明顯的縮印、飛邊、滑塊線、溫差線、熔接線、銀紋、燒焦、氣紋、冷料、亮斑、虎皮紋、皮紋拉傷等外觀質(zhì)量缺陷。

前格柵燙印面不允許出現(xiàn)氣泡、顆粒、漏燙、劃痕、邊緣鋸齒、燒焦、發(fā)白、褶皺、橘皮等外觀不良缺陷。

10.2 前格柵與周邊零件的配合感知質(zhì)量要求

在車前2000mm位置處以5%女性站立眼高1420mm的高度作為眼點(diǎn)去檢查格柵背后零件的外露性，在滿足進(jìn)氣量的前提下不允許出現(xiàn)前格柵背后非黑色零件的外漏，近看時(shí)不能外漏前攝像頭線束。

11 結(jié)束語

本文從9個(gè)方面闡述了熱燙印前格柵的設(shè)計(jì)開發(fā)關(guān)鍵要點(diǎn)，可以為后續(xù)的熱燙印前格柵的開發(fā)提供一種設(shè)計(jì)思路，避免因前期設(shè)計(jì)問題而引起不必要的工程更改和費(fèi)用，提高燙印前格柵的設(shè)計(jì)開發(fā)效率以及設(shè)計(jì)開發(fā)質(zhì)量。

參考文獻(xiàn)：

[1]楊光亮，張瀟尹，劉彥峰.燙印工藝在汽車內(nèi)外飾的開發(fā)應(yīng)用[J].汽車制造業(yè)，2019，14：55-57.

[2]邱國華，俞梅，張覺慧，徐平.汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2018.