汽車塑料件皮紋定義及設計指導

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前言



伴隨著汽車行業(yè)的發(fā)展趨勢，消費者對汽車內外飾件的精細化和個性化關注程度越來越高。塑料件的皮紋作為影響汽車內外飾風格的最重要因素之一，涉及到美學、觸感、以及安全性，并能一定程度地削弱產(chǎn)品外觀缺陷，提升內外飾件的品質和價值，顯示了其參與市場競爭的重要作用。



1. 皮紋的概念要素



皮紋是指生于生物表皮的天然紋路，通常指在人類或其他動物如牛、鹿、鱷魚等皮膚表面自然的紋路；也可泛指在植物如樹木表皮、斷面、葉片等表面的紋理；隨著現(xiàn)代設計概念的擴展，發(fā)展到其他天然或人工物品表面的紋理，如石材紋路、織物紋路、電火花紋路等。



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動物皮紋



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植物皮紋



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其他皮紋



本文中的“皮紋”，即是指塑料產(chǎn)品表面的紋飾。塑料產(chǎn)品由于材質不同，表面的排列、組織、構造不同，因而產(chǎn)生粗糙、光滑、軟硬感，表現(xiàn)為皮紋不同。



1.1 皮紋按風格分包括以下三個方面：



特征性

指紋路單元的形狀可以用幾何形態(tài)或象形形態(tài)來描述。常見形態(tài)如線狀、塊狀、線塊結合和荔枝形狀等等，如圖1皮紋單元的塊狀結構。紋路單元的形狀大小、方向、排列組合方向和單元組合的疏密程度都對皮紋的宏觀風格有重要影響。



方向性

有些皮紋的紋線特征有明顯的方向性，如圖2示，可以看出這種皮紋紋線明顯的脈絡走向。有些規(guī)則單元特征的皮紋就沒有方向性，如圖3示。汽車用皮革的皮紋沒有方向性的較少。



層次性

皮革上的花紋基本都是立體皮紋，立體皮紋具有層次性，在微觀上表現(xiàn)為皮紋在深度方向上由2～5個不同深度數(shù)值的層組成；在宏觀上表現(xiàn)為皮革表面的粒面飽滿圓潤，層次豐富起伏，特征過渡自然，給人的視覺沖擊比較柔和，可借助50倍數(shù)的放大鏡來察看層次。下圖即為典型的多層次皮紋。



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  皮紋的塊狀特征和層次感



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皮紋的脈絡方向



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皮紋的規(guī)則單元



1.2 皮紋按大小來分可分為以下三種：



粗皮紋

是真實世界已有皮紋仿真演化而來，紋路接近真實紋理，比較細膩，有層次感，可以提高整車內飾檔次，一般紋理深度在80～150um之間。粗皮紋一般用作汽車內飾的主皮紋，有很強的整體協(xié)調感，需要整車內飾統(tǒng)合設計考慮。



細皮紋

是一種精致細膩的紋路，類似砂石表面的狀態(tài)，加工工藝也很多，主要有火花紋，噴沙紋等，細皮紋一般是單層次皮紋，紋理深度在0～80um之間。細皮紋可以單獨局部裝飾也可和多種其他紋路進行搭配。



幾何皮紋

呈現(xiàn)幾何規(guī)則的紋理，在汽車上主要體現(xiàn)科技、力量、潮流等概念，一般紋理深度在80～150um之間。幾何紋有極強的方向性及規(guī)則性，大面積使用會大大提高其加工難度，價格也較高。



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  粗皮紋     



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細皮紋  



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幾何皮紋



2 皮紋的實現(xiàn)



普通皮紋/梨地紋咬花原理：

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立體紋理的咬花原理：

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3. 塑料件設計規(guī)避要點



塑料件結構設計的合理性與皮紋的質量、清晰度及成型難易息息相關。經(jīng)借鑒行業(yè)設計經(jīng)驗，針對兩種典型內飾注塑材料PP和ABS，皮紋深度對于塑料件的拔模角度要求分別不同：



零件的拔模角度與皮紋加工深度直接影響零件的脫模性能。



一般塑料件的拔模角度需定義在 0.5°以上，但對于有皮紋的飾件，常規(guī)經(jīng)驗是 13μm深度的皮紋要求拔模角為 1°，比如門護板本體選用110μm的皮紋腐蝕時，那么需要求前期設計的拔模角度約8°。



但理論值必需結合實際情況，有些面如果無法做出較大的斜度，這一塊區(qū)域的皮紋可相應采用做淺處理。根據(jù)成型條件、材料、零件壁厚和零件的直立高度等因素的不同，皮紋深度和拔模角度的比例會有所不同。如果拔模角度小而皮紋太深則可能造成零件脫模時出現(xiàn)卡滯或白化等不良現(xiàn)象。



常用紋路的深度范圍：



①細皮紋, 皮紋深度為0一80μm；

②火花紋, 皮紋深度為20 一40μm, 比同深度的細皮紋, 更加細膩柔和;

③拉絲紋, 皮紋深度為20一80μm ;

④粗皮紋及幾何紋,皮紋深度為100 一150μm。



一般來說，拔模角度與皮紋加工深度的關系見下表：



表1 拔模角度與皮紋加工深度的關系

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4. 皮紋區(qū)域定義的基本原則



零部件的皮紋由主機廠設計部門正式公布，一般分布在可見區(qū)域，包括高可見區(qū)和低可見區(qū)，噴漆件和鍍鉻件除外。



同一種皮紋應用于不同形狀的物體效果不同，而零部件不同的曲面及搭接部分對皮紋的要求各異，所以我們期望在汽車造型設計階段即考慮內飾不同區(qū)域的皮紋布置和定義。



內飾設計中皮紋區(qū)域定義的基本原則如下：



1）儀表板、門護板、A柱護板等屬于高可見區(qū)，塑料件表面面積較大，這些視覺主要部位需要效果較好的皮紋。立體皮紋層次豐富、光澤柔和、裝飾效果較好，因此，這部分區(qū)域通常選擇立體多層次皮紋。



2）在一些較小的塑料件表面，如按鈕、旋鈕、小的電器功能操作面板等表面，因為面積小，不適宜風格相對較大的立體紋和普通皮紋，而比較適用風格較小的精細皮紋，通常使用磨砂紋，這樣使得整個件和皮紋看起來精致，協(xié)調。



3）在一些不常見面，如儲物盒內側面、眼鏡盒內側面、手套箱內側面、等等一些具有開合功能的內側面可以做普通皮紋以節(jié)約成本。



另外，在單個零件的皮紋腐蝕和有相互配合關系的零件皮紋腐蝕時，既要關注其美觀性也要保持皮紋的連續(xù)性，主要歸納如下幾點：



1.單個零件的皮紋腐蝕區(qū)域，一般都腐蝕到該零件以總成件出現(xiàn)的可視面為止，如圖4門護板總成，各單件的皮紋腐蝕均以在門護板總成的可視面為基準。



2.單個零件的R角，即零件的兩個相鄰面交接過渡且呈弧形的區(qū)域，皮紋需做到可視面往R角方向約2～4mm范圍內，保證在人的視覺范圍內看到的地方都經(jīng)過蝕紋處理。如圖5示，儀表板右部檢修蓋板與周圍的件配合時,外露的部分即是R角的面。如果皮紋沒有做到R角,表面就會感覺皮紋中斷,影響美觀。



3.同一零件有兩種皮紋的交接區(qū)域，如門護板本體，同一零件上不同區(qū)域定義了兩種皮紋，兩者的交接區(qū)域皮紋腐蝕尤其要保證兩種皮紋的平緩過渡，通常是對R角要做相應的處理，比如說過R角稍淺或是在離接縫2-3mm的地方開始變淺。



汽車塑料件皮紋不僅可以提高舒適度和美觀性，也對產(chǎn)品的造型設計、結構設計及質量管控方面都有重要影響。本文結合實例總結了這方面的要點，希望能給各位同仁以借鑒參考。

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我是個湊數(shù)的。。。