汽车塑料件皮纹定义及设计指导

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前言



伴随着汽车行业的发展趋势，消费者对汽车内外饰件的精细化和个性化关注程度越来越高。塑料件的皮纹作为影响汽车内外饰风格的最重要因素之一，涉及到美学、触感、以及安全性，并能一定程度地削弱产品外观缺陷，提升内外饰件的品质和价值，显示了其参与市场竞争的重要作用。



1. 皮纹的概念要素



皮纹是指生于生物表皮的天然纹路，通常指在人类或其他动物如牛、鹿、鳄鱼等皮肤表面自然的纹路；也可泛指在植物如树木表皮、断面、叶片等表面的纹理；随着现代设计概念的扩展，发展到其他天然或人工物品表面的纹理，如石材纹路、织物纹路、电火花纹路等。

动物皮纹

植物皮纹

其他皮纹

本文中的“皮纹”，即是指塑料产品表面的纹饰。塑料产品由于材质不同，表面的排列、组织、构造不同，因而产生粗糙、光滑、软硬感，表现为皮纹不同。



1.1 皮纹按风格分包括以下三个方面：



特征性

指纹路单元的形状可以用几何形态或象形形态来描述。常见形态如线状、块状、线块结合和荔枝形状等等，如图1皮纹单元的块状结构。纹路单元的形状大小、方向、排列组合方向和单元组合的疏密程度都对皮纹的宏观风格有重要影响。



方向性

有些皮纹的纹线特征有明显的方向性，如图2示，可以看出这种皮纹纹线明显的脉络走向。有些规则单元特征的皮纹就没有方向性，如图3示。汽车用皮革的皮纹没有方向性的较少。



层次性

皮革上的花纹基本都是立体皮纹，立体皮纹具有层次性，在微观上表现为皮纹在深度方向上由2～5个不同深度数值的层组成；在宏观上表现为皮革表面的粒面饱满圆润，层次丰富起伏，特征过渡自然，给人的视觉冲击比较柔和，可借助50倍数的放大镜来察看层次。下图即为典型的多层次皮纹。

  皮纹的块状特征和层次感

皮纹的脉络方向

皮纹的规则单元

1.2 皮纹按大小来分可分为以下三种：



粗皮纹

是真实世界已有皮纹仿真演化而来，纹路接近真实纹理，比较细腻，有层次感，可以提高整车内饰档次，一般纹理深度在80～150um之间。粗皮纹一般用作汽车内饰的主皮纹，有很强的整体协调感，需要整车内饰统合设计考虑。



细皮纹

是一种精致细腻的纹路，类似砂石表面的状态，加工工艺也很多，主要有火花纹，喷沙纹等，细皮纹一般是单层次皮纹，纹理深度在0～80um之间。细皮纹可以单独局部装饰也可和多种其他纹路进行搭配。



几何皮纹

呈现几何规则的纹理，在汽车上主要体现科技、力量、潮流等概念，一般纹理深度在80～150um之间。几何纹有极强的方向性及规则性，大面积使用会大大提高其加工难度，价格也较高。

  粗皮纹     

细皮纹  

几何皮纹

2 皮纹的实现

普通皮纹/梨地纹咬花原理：

立体纹理的咬花原理：

3. 塑料件设计规避要点



塑料件结构设计的合理性与皮纹的质量、清晰度及成型难易息息相关。经借鉴行业设计经验，针对两种典型内饰注塑材料PP和ABS，皮纹深度对于塑料件的拔模角度要求分别不同：



零件的拔模角度与皮纹加工深度直接影响零件的脱模性能。



一般塑料件的拔模角度需定义在 0.5°以上，但对于有皮纹的饰件，常规经验是 13μm深度的皮纹要求拔模角为 1°，比如门护板本体选用110μm的皮纹腐蚀时，那么需要求前期设计的拔模角度约8°。



但理论值必需结合实际情况，有些面如果无法做出较大的斜度，这一块区域的皮纹可相应采用做浅处理。根据成型条件、材料、零件壁厚和零件的直立高度等因素的不同，皮纹深度和拔模角度的比例会有所不同。如果拔模角度小而皮纹太深则可能造成零件脱模时出现卡滞或白化等不良现象。



常用纹路的深度范围：



①细皮纹, 皮纹深度为0一80μm；

②火花纹, 皮纹深度为20 一40μm, 比同深度的细皮纹, 更加细腻柔和;

③拉丝纹, 皮纹深度为20一80μm ;

④粗皮纹及几何纹,皮纹深度为100 一150μm。



一般来说，拔模角度与皮纹加工深度的关系见下表：



表1 拔模角度与皮纹加工深度的关系

4. 皮纹区域定义的基本原则



零部件的皮纹由主机厂设计部门正式公布，一般分布在可见区域，包括高可见区和低可见区，喷漆件和镀铬件除外。



同一种皮纹应用于不同形状的物体效果不同，而零部件不同的曲面及搭接部分对皮纹的要求各异，所以我们期望在汽车造型设计阶段即考虑内饰不同区域的皮纹布置和定义。



内饰设计中皮纹区域定义的基本原则如下：



1）仪表板、门护板、A柱护板等属于高可见区，塑料件表面面积较大，这些视觉主要部位需要效果较好的皮纹。立体皮纹层次丰富、光泽柔和、装饰效果较好，因此，这部分区域通常选择立体多层次皮纹。



2）在一些较小的塑料件表面，如按钮、旋钮、小的电器功能操作面板等表面，因为面积小，不适宜风格相对较大的立体纹和普通皮纹，而比较适用风格较小的精细皮纹，通常使用磨砂纹，这样使得整个件和皮纹看起来精致，协调。



3）在一些不常见面，如储物盒内侧面、眼镜盒内侧面、手套箱内侧面、等等一些具有开合功能的内侧面可以做普通皮纹以节约成本。



另外，在单个零件的皮纹腐蚀和有相互配合关系的零件皮纹腐蚀时，既要关注其美观性也要保持皮纹的连续性，主要归纳如下几点：



1.单个零件的皮纹腐蚀区域，一般都腐蚀到该零件以总成件出现的可视面为止，如图4门护板总成，各单件的皮纹腐蚀均以在门护板总成的可视面为基准。



2.单个零件的R角，即零件的两个相邻面交接过渡且呈弧形的区域，皮纹需做到可视面往R角方向约2～4mm范围内，保证在人的视觉范围内看到的地方都经过蚀纹处理。如图5示，仪表板右部检修盖板与周围的件配合时,外露的部分即是R角的面。如果皮纹没有做到R角,表面就会感觉皮纹中断,影响美观。



3.同一零件有两种皮纹的交接区域，如门护板本体，同一零件上不同区域定义了两种皮纹，两者的交接区域皮纹腐蚀尤其要保证两种皮纹的平缓过渡，通常是对R角要做相应的处理，比如说过R角稍浅或是在离接缝2-3mm的地方开始变浅。



汽车塑料件皮纹不仅可以提高舒适度和美观性，也对产品的造型设计、结构设计及质量管控方面都有重要影响。本文结合实例总结了这方面的要点，希望能给各位同仁以借鉴参考。

学无止境

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