CN112693131A - 一种汽车顶棚及其加工方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种汽车顶棚，包括顶棚主体，所述顶棚主体包括剖分式的前顶和后顶，所述前顶与后顶之间通过连接组件可拆卸的连接为一体；所述的前顶以及后顶均包括塑料基板以及面料层，且所述的塑料基板一体式注塑成型在面料层的一侧。本发明还公开了一种汽车顶棚的加工方法。本发明提供的一种汽车顶棚及其加工方法，加工方便，生产工序少，成型效率高，环保性能好。

Description

一种汽车顶棚及其加工方法

技术领域

本发明涉及汽车顶棚技术领域，具体地说是一种汽车顶棚及其加工方法。

背景技术

汽车顶棚作为整车内饰的重要组成部分，对提高汽车竞争力有着不可或缺的作用，其功能也发生着变化，不仅是提高车内的装饰性，更要求顶棚具有良好的隔热、绝热效果以及降低车内噪声、提高吸音效果的作用。

传统顶棚多采用热压的方式将玻纤增强材料压制成型，水切割后再喷胶包覆面料和附件，零件具有轻量化的优势，但强度有限，且工序冗长，大量使用胶水环保性差，并且由于加工方法的局限性，所以传统的顶棚结构多为整体式结构。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：克服现有技术的缺陷，提供一种加工方便，生产工序少，成型效率高，环保性能好的汽车顶棚及其加工方法。

本发明所采取的一种技术方案是：提供一种汽车顶棚，包括顶棚主体，所述顶棚主体包括剖分式的前顶和后顶，所述前顶与后顶之间通过连接组件可拆卸的连接为一体；所述的前顶以及后顶均包括塑料基板以及面料层，且所述的塑料基板一体式注塑成型在面料层的一侧。

采用以上结构后，本发明的顶棚结构与现有技术相比具有以下优点：

本发明的顶棚结结构仅包括一层面料层和塑料基板，并且面料层与塑料基板是直接一体式注塑成型制成，相较于传统的顶棚采用面料、无纺布、玻璃纤维等多层材质通过浇水复合压制而成的方式工序更加的节省，胶水使用量大大减少，从而更加的环保，另外的，本申请的结构主体是塑料基板，在满足强度性能的前提下其可以尽可能的减小整体厚度，节省空间；在一方面的，本申请结构中由于采用了面料与塑料基板一体注塑成型的方式，大大减少了胶水的使用量，从而提升了环保性能；另外的为了提高成率，克服大面积部件注塑困难的缺陷，将顶棚主体分成了两部分的结构，注塑时将两部分部件分别分开进行注塑价格，以降低注塑难度，提高成品率；并且本发明中采用直接一次性注塑成型的结构相比传统的多层面料复合压制成型的方式，可以使得产品的厚度达到很低。

进一步的，所述的连接组件包括连接板以及固定座，所述的连接板设在前顶或者后顶的端部，相应的所述固定座设在后顶或者前顶的端部；所述的连接板通过若干紧固件连接固定在固定座的外端面上。此结构中，两个顶部部件通过相应的连接板与固定座进行配合固定，结构简单，在连接板上安装紧固件更加方便，从而提高组装便利性。

作为改进的，所述的固定座包括多个支撑柱，所述支撑柱一体注塑成体在塑料基板背离面料层的一侧，各个所述支撑柱的外端面上均设有螺纹孔，且所述连接板上设有多个与各个螺纹孔一一对应的连接通孔；所述紧固件为穿设在连接通孔内的连接螺钉，且所述连接螺钉的螺杆端部连接固定在螺纹孔内。此改进结构中，通过连接螺钉、支撑柱以及连接板实现前顶、后顶的可拆卸方式的配装，拆装方便。

再改进的，所述支撑柱的周向外侧壁与塑料基板之间设有若干加强筋。此改进结构中，通过设置若干的加强筋进一步的保证了各个支撑柱在与连接螺钉配合时的结构强度，从而保证两部分顶棚部件连接结构的稳定性。

再改进的，所述的支撑柱为四个，且四个所述支撑柱分为两排，两排所述支撑柱沿塑料基板宽度方向水平排列，且每一排包括两个沿塑料基板长度方向设置的两个支撑柱。此改进结构有效增加了两部分顶棚部件衔接位置的接触面积，进一步增强连接结构的稳定性。

再改进的，每两个位于同一排的支撑柱之间还一体成型有定位插杆，所述连接板上对应的设有两个分别与定位插杆配装的定位插孔。此改进结构中，通过定位插杆实现在配装时的预定位作用，保证连接板与各个支撑柱配合后，各个连接通孔与螺纹孔准确对应孔位，提高连接效率。

优选的，两个所述定位插孔中至少一个为腰型孔，且所述腰型孔沿塑料基板宽度方向延伸设置。此结构中，在两个定位插孔中设置一个腰型孔主要为了实现两个定位插杆的顺利插装配合。

再改进的，所述塑料基板背离面料层的一侧沿周向还一体注塑成型有多个卡扣基座，所述卡扣基座上设有配装孔，用以实现卡扣的快捷式插装连接。

再改进的，所述塑料基板背离面料层的一侧位于其宽度方向的两侧分别设有弱化线槽，且所述弱化线槽沿塑料基板长度方向延伸。

相应的，本发明中还提供了一种上述汽车顶棚的加工方法，包括以下步骤：

S1：烘料，将塑料粒子在设定温度下烘烤；烘烤温度为100-110°，烘烤时间为3.5-4H；

S2：塑化，将烘烤完成后的塑料粒子加入至注塑机中继续加热塑化；塑化压力为110-120bar，温度为250-270℃；

S3：挂料，将准备好的待复合的面料固定在注塑模具的模腔内，然后合模；

S4：注塑，启动注塑机，以设定的压力、速度往模腔内注入熔融状态的塑料，以保证塑料能够紧密贴合成型在面料的内表面，并且注塑成型的基板面积小于面料的面积，其中压力为60-100bar,速度为35-70mm/s；

S5：保压，注塑完成后保压10-15s；

S6：开模，取出顶棚部件；

S7：面料修整，将注塑成型的顶棚部件的面料部分的外边缘进行修整；

S8：包边，将修整完成后的顶棚部件进行包边，以使得面料部分的外边缘朝着塑料基板的一侧翻边贴合粘结在一起；

S9：将包边完成的前顶、后顶进行连接、装配，以获得最终的完整的顶棚产品。

上述顶棚的加工方法中，为了降低整体顶棚注塑的难度，将其分成了两部分结构，即前顶与后顶，将分别注塑成型后的前顶、后顶通过专门的裁剪结构对面料层外边缘进形成裁切，然后分别对两部分顶棚部件进行包边，包边完成后的前顶、后顶通过相应的连接件连接为一体式结构，在保证产品美观度的同时，提高了生产效率；其具体的步骤以及优点，在具体实施方式中有进一步的展开说明。

附图说明

图1是本发明中的汽车顶棚结构示意图。

图2是本发明结构中连接板与固定座的结构示意图。

图3是本发明中顶棚本体的局部剖视图。

图4是图1中的X处方大结构图。(主要显示卡扣基座的结构图)

具体的，01-前顶，02-后顶，03-连接组件；

1-塑料基板，2-面料层，3-连接板，3.1-螺纹孔，3.2-定位插孔，4-支撑柱，4.1-螺纹孔，5-加强筋，6-定位插杆，7-卡扣基座，7.1-配装孔。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“外端面”、“端部”、“外侧壁”、“两侧”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“配装”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，本发明提供的一种汽车顶棚，主要是汽车顶部位于车体内腔部分的内饰件，以提升整体内部的整体环境美观度；它包括顶棚主体，顶棚主体包括剖分式的前顶01和后顶02，前顶01与后顶02之间通过连接组件03可拆卸的连接为一体；具体的，前顶01以及后顶02均包括塑料基板1以及面料层2，且塑料基板1一体式注塑成型在面料层2的一侧，如图3所示。

传统顶棚多采用热压的方式将玻纤增强材料压制成型，水切割后再喷胶包覆面料和附件；这种方式获得的顶棚部件虽然具有轻量化的优势，但强度有限，且工序冗长，大量使用胶水环保性差。为改善以上问题，本申请采用塑料基板与面料层进行整体式注塑成型方式，只需要先预埋面料于模具内，随后将工程塑料注塑成顶棚基材，使得塑料基板直接与面料层粘结在一起，过程胶水用量大大减少，更加的环保。

另外的，传统顶棚由于加工工艺的局限性，导致顶棚的厚度较厚，一般为6-10mm，而本申请的结构中，顶棚只包括了面料层2与塑料基板1两部分结构，并且是采用一体式注塑成型的，所以其厚度可以很好的进行控制，可以缩减到2.5mm左右，与传统的顶棚相比大大缩小了厚度，节省了车体内部安装空间。

再参见附图1结构所示，本申请中的顶棚结构具有一个很大的天窗孔，这种结构的顶棚采用传统的方法加工时，通常是整体结构先加工成型，然后对天窗部分进行挖空切除，既增加了额外的工序，有造成了材料的浪费；而本申请结构中的顶棚直接通过相应的注射程序的设定即可实现带有天窗结构顶棚的一次性注射成型，不会浪费多余的材料。

另一方面的，上述结构中顶棚主体分成剖分式的两部分结构，其实际也是由于注塑工艺的受限，因为整体的汽车顶棚面积较大，一体注塑成型难度大，成本高，并且注塑过程难以控制，成品率往往不高，导致成本的上升；所以本申请中将顶棚本体设置成两部分结构，然后将两部分结构分别通过对应的注塑模具进行注塑成型，解决了面积大成型难度高，成品率的问题。

具体的，如图2所示，连接组件03包括连接板3以及固定座，连接板3设在前顶01或者后顶02的端部，相应的固定座设在后顶02或者前顶01的端部；连接板通过若干紧固件连接固定在固定座的外端面上。此结构中，固定座以及连接板3同样是直接一体式成型在塑料基板2上，具体的，当连接板3成型在前顶01上时，对应的固定座成型在后顶02上；或者连接板3成型在后顶02上，对应的固定座成型在前顶01上。如图1所示，本申请的结构中由于汽车顶棚的中间位置是一个全景天窗开口，所以此结构的顶棚主体实际上是一个环形的框架结构，该结构中前顶01与后顶02通过两个连接组件03连接固定在一起，即该连接组件03包括两个安装板3以及两个固定座，那么这种情况下，上述的结构还存在第三中情况，即，前顶01的一侧边成型连接板3，另一侧边成型固定座，对应的，后顶03的一侧与连接板3对应的位置成型固定座，与固定座对应的位置成型连接板3，只要能够实现前顶01、后顶02沿开口端对接固定即可。

如图2所示，本实施例中，固定座包括多个支撑柱4，并且多个支撑柱4均是一体注塑成体在塑料基板1背离面料层2的一侧，而且各个支撑柱4的外端面上均设有螺纹孔4.1，且连接板3上设有多个与各个螺纹孔4.1一一对应的连接通孔3.1；紧固件为穿设在连接通孔3.1内的连接螺钉，当前顶01与后顶02开口端对接后，连接通孔3.1中的连接螺钉的螺杆端部连接固定在螺纹孔4.1内。

另外的，为了增强各支撑柱4的结构强度，每个支撑柱4的周向外侧壁与塑料基板1之间均设有若干加强筋5。具体的，支撑柱4为四个，且四个所述支撑柱4分为两排，两排支撑柱4沿塑料基板1宽度方向水平排列，且每一排包括两个沿塑料基板1长度方向设置的两个支撑柱4。

再一方面的，为了保证连接板3堆叠配合在固定座上后，每一个连接通孔3.1能够准确的与各个支撑柱4上的螺纹孔4.1同轴对应起来，方便连接螺钉的安装，在每两个位于同一排的支撑柱4之间还一体成型的设置了定位插杆6，连接板3上对应的设有两个分别与定位插杆6配装的定位插孔3.2。此结构中，定位插杆6实质上起到定位的作用，当连接板3上的定位插孔3.2与定位插杆6插接配合时，各个连接通孔3.1位置既能与支撑柱4上的螺纹孔4.1快速、精准的对应起来，提高安装效率。

参考附图2，更加具体的来说，两个定位插孔3.2中任意一个为腰型孔，且腰型孔沿塑料基板1宽度方向延伸设置。这样设置后，在其中一个定位插孔3.2与定位插杆6插接配合后，另一个定位插杆6与定位插孔3.2的配合还能进行适当的调整，换句话说，这样设置后能够保证两个定位插杆6与定位插孔3.2的配装更加的顺利，因为两个定位插杆6之间的距离在注塑成型时难免会存在一定的误差，这样就很难保证两个定位插杆6都顺利的插接配合在两个定位插孔3.2内。而本申请中，对其中一个定位插孔3.2进行适当的改进后，提到的调节的作用，即安装时，以其中的一个定位插杆6与定位插孔3.2配合安装，这时就算连一个定位插杆6位置存在稍微的误差，由于长腰型的限位插孔3.2的结构，可以克服这种适量的误差范围，保证定位插杆6能够顺利的插接在此腰型结构的定位插孔3.2内。

如图4所示，在塑料基板1背离面料层2的一侧沿周向还一体注塑成型有多个卡扣基座7，每一个卡扣基座7上设有配装孔7.1，用以实现卡扣的快捷式插装连接。传统的顶棚结构，与车体连接固定的卡扣都是后期通过胶水粘结在顶棚主体结构上的，这种方式卡扣的连接强度通常不能保证，存在卡扣掉落的风险，并且胶水会存在车体内部环境的影响。本申请的结构中，将卡扣结构设置成了子母扣的形式，即将卡扣分成了两部分结构，其中一部分卡扣基座7一体成型注塑在塑料基板1上，安装时，首先将另一部分与车体固定的卡扣部分预装在卡扣基座上，然后将卡扣的另一端卡接在车体上固定，这种通过机械方式固定有效提高了卡扣与塑料基板(即顶棚结构)的连接强度，从而保证了顶棚与车体连接的强度与稳定性。

再一方面的，本申请结构中，参照附图1所示，在塑料基板1背离面料层2的一侧位于其宽度方向的两侧分别设有弱化线槽1.1，且弱化线槽1.1沿塑料基板1长度方向延伸。在塑料基板1上设置了相应的弱化线槽1.1后可以使得该塑料基板1两侧边缘部分在受力时可以更加的轻松发生形变。具体使用过程中，在车体的顶部与弱化线槽1.1对应的位置会安装安全气囊，因此，在车体发生碰撞危险时，安全气囊会爆破弹开，此结构中设置的弱化线槽1.1就是为了方便气囊爆破时能够快速从顶棚边缘的缝隙中弹出来，保证安全性能，并且由于此弱化线槽1.1结构的设置增加顶棚两侧外边缘的弹性变形性能，及气囊爆破挤出时，顶棚基体发生形变，但不会发生直接断裂的现象，一方面避免了断裂的碎片对车内人员产生二次伤害，另一方面，由于此情况下顶棚基板只是发生局部的弹性形变，维修时如果没有破坏还能再次使用，不需要直接更换顶棚，节省费用。

另外的，本发明中还公开了一种汽车顶棚的加工方法，它具体包括以下步骤：

S1：烘料，将塑料粒子在设定温度下烘烤；烘烤温度为100-110°，烘烤时间为3.5-4H；此步骤中与塑料粒子进行预先加热烘烤是为了与其进行预热，预热后的塑料粒子输送至注塑机后能够更加快速的进行塑化，提高效率，减少塑化时间；另外的，塑料粒子一般选择；PP-T10【聚丙稀(重量90％)与碳酸钙(重量10％)的混合物】或者PP-EPDM-T20【聚丙稀(重量70％)、EPDM(重量10％)、碳酸钙(重量20％)的混合物】或者是PC/ABS T85 XF材质。PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。PC/ABS是一种通过混炼后合成的改性工程塑料，具有良好的结构强度与加工性能，其中，PC就是聚碳酸脂，ABS就是丙烯腈(A)、丁二烯(B)和苯乙烯(S)的共聚物。因此，PC/ABS T85 XF较之PC提高了流动性，改善了加工性能，减少了制品对应力的敏感性。

S2：塑化，将烘烤完成后的塑料粒子加入至注塑机中继续加热塑化；塑化压力为110-120bar，温度为250-270℃；此步骤中，整个塑化过程也是分成了四个部分，即分阶段塑化，温度优选的为260℃，并且每一阶段的压力逐渐降低，当最后的阶段塑化压力将至70bar左右时，注塑模具进行后抽动作，为下一步的注射做准备，并且整个塑化熔融时间为30-45s左右。

S3：挂料，将准备好的待复合的面料固定在注塑模具的模腔内，然后合模；此步骤中，开模后进行挂料时，可以通过人工挂料也可以是机械手挂料。此步骤中所要用到的面料层2需要具有一定强度的耐撕裂性能，保证在后续的塑料注塑成型时，喷射出来的熔融状态的塑料不会击穿面料层2，保证产品的完整性与美观度。

S4：注塑，启动注塑机，以设定的压力、速度往模腔内注入熔融状态的塑料，以保证塑料能够紧密贴合成型在面料的内表面，并且注塑成型的基板面积小于面料的面积，其中压力为60-100bar,速度为35-70mm/s；此步骤中在整个注塑过程中，分成了三个阶段，并且每一阶段的压力与喷射速度都是逐渐减小的过程；具体的，第一注射阶段，压力为100bar,出料速度为70mm/s进行注塑，此阶段主要是贴合面料层2的成型，第二注塑阶段，压力为90bar，速度为50mm/s，第二注塑阶段，压力为60bar，速度为35mm/s；另外的，此步骤中所述的三个注射阶段并不是分开完成的，而是一次性注射完成的，只不过是在慢慢注塑的过程中进行相应的参数的调整，以保证塑料基板1的顺利成型，并且成型后能与面料层2完美粘合，并且不会破坏面料层2的外形。另外的，此步骤中注塑过程是以背部方式进料，即使得注塑进料口在产品的背面本体上，保证了产品的正表面质量。

S5：保压、冷却，注塑完成后保压10-15s；此步骤中，注塑成型后不是直接开模，而是稍低的压力继续保压一段时间，在保压过程其实也是一个预冷却的过程，以使得产品性能更加的稳定，当然，在模具内腔中还设有专门的一套冷却系统，在保压完成后通过冷却系统对产品进行冷却，冷却时间一般为20-30s。具体的，该保压、冷却的过程实际上也是在合模的过程中，相应的在模具中还设有膜内切割刀具，即，在合模压制成型的同时会切掉多余部分，并通过冷却系统，使得成品冷却定型。

S6：开模，取出顶棚部件；保压完成后开模，取出顶棚半成品。

S7：面料修整，将注塑成型的顶棚部件的面料部分的外边缘进行修整；此步骤中对注塑成型的顶棚半成品的面料层2的周向边缘部分进行自动修正裁切，以保证后续的包边能够顺利进行，具体的，采用特定的裁切设备进行，以提高裁切效率，并且保证每一次的裁切都是一致的，避免人为裁切的误差，保证产品包边后的外形美观度。

S8：包边，将修整完成后的顶棚部件进行包边，以使得面料部分的外边缘朝着塑料基板的一侧翻边贴合粘结在一起；具体的，本实施例中的包边步骤采用专门的包边设备进行，取代了传统的人工手动包边的方式，提高包边效率，保证批量产品包边的一致性。

S9：将包边完成的前顶、后顶进行连接、装配，以获得最终的完整的顶棚产品。此步骤中，将分开注塑成品的前顶01以及后顶02通过相应的连接螺钉、支撑柱4以及连接板3实现前顶、后顶的可拆卸方式的配装，拆装方便。其具体的连接结构部分，在前述部分已有展开说明，此处不再赘述。

以上就本发明较佳的实施例作了说明，但不能理解为是对权利要求的限制。本发明不仅局限于以上实施例，其具体结构允许有变化，凡在本发明独立要求的保护范围内所作的各种变化均在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种汽车顶棚，包括顶棚主体，其特征在于：所述顶棚主体包括剖分式的前顶(01)和后顶(02)，所述前顶(01)与后顶(02)之间通过连接组件(03)可拆卸的连接为一体；所述的前顶(01)以及后顶(02)均包括塑料基板(1)以及面料层(2)，且所述的塑料基板(1)一体式注塑成型在面料层(2)的一侧。

2.根据权利要求1所述的汽车顶棚，其特征在于：所述的连接组件(03)包括连接板(3)以及固定座，所述的连接板(3)设在前顶(01)或者后顶(02)的端部，相应的所述固定座设在后顶(02)或者前顶(01)的端部；所述的连接板通过若干紧固件连接固定在固定座的外端面上。

3.根据权利要求2所述的汽车顶棚，其特征在于：所述的固定座包括多个支撑柱(4)，所述支撑柱(4)一体注塑成体在塑料基板(1)背离面料层(2)的一侧，各个所述支撑柱(4)的外端面上均设有螺纹孔(4.1)，且所述连接板(3)上设有多个与各个螺纹孔(4.1)一一对应的连接通孔(3.1)；所述紧固件为穿设在连接通孔(3.1)内的连接螺钉，且所述连接螺钉的螺杆端部连接固定在螺纹孔(4.1)内。

4.根据权利要求3所述的汽车顶棚，其特征在于：所述支撑柱(4)的周向外侧壁与塑料基板(1)之间设有若干加强筋(5)。

5.根据权利要求3所述的汽车顶棚，其特征在于：所述的支撑柱(4)为四个，且四个所述支撑柱(4)分为两排，两排所述支撑柱(4)沿塑料基板(1)宽度方向水平排列，且每一排包括两个沿塑料基板(1)长度方向设置的两个支撑柱(4)。

6.根据权利要求5所述的汽车顶棚，其特征在于：每两个位于同一排的支撑柱(4)之间还一体成型有定位插杆(6)，所述连接板(3)上对应的设有两个分别与定位插杆(6)配装的定位插孔(3.2)。

7.根据权利要求6所述的汽车顶棚，其特征在于：两个所述定位插孔(3.2)中任意一个为腰型孔，且所述腰型孔沿塑料基板(1)宽度方向延伸设置。

8.根据权利要求1所述的汽车顶棚，其特征在于：所述塑料基板(1)背离面料层(2)的一侧沿周向还一体注塑成型有多个卡扣基座(7)，所述卡扣基座(7)上设有配装孔(7.1)，用以实现卡扣的快捷式插装连接。

9.根据权利要求1所述的汽车顶棚，其特征在于：所述塑料基板(1)背离面料层(2)的一侧位于其宽度方向的两侧分别设有弱化线槽(1.1)，且所述弱化线槽(1.1)沿塑料基板(1)长度方向延伸。

10.一种汽车顶棚的加工方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：烘料，将塑料粒子在设定温度下烘烤；烘烤温度为100-110°，烘烤时间为3.5-4H；

S2：塑化，将烘烤完成后的塑料粒子加入至注塑机中继续加热塑化；塑化压力为110-120bar，温度为250-270℃；

S3：挂料，将准备好的待复合的面料固定在注塑模具的模腔内，然后合模；

S4：注塑，启动注塑机，以设定的压力、速度往模腔内注入熔融状态的塑料，以保证塑料能够紧密贴合成型在面料的内表面，并且注塑成型的基板面积小于面料的面积，其中压力为60-100bar,速度为35-70mm/s；

S5：保压、冷却，注塑完成后保压10-15s；

S6：开模，取出顶棚部件；

S7：面料修整，将注塑成型的顶棚部件的面料部分的外边缘进行修整；

S8：包边，将修整完成后的顶棚部件进行包边，以使得面料部分的外边缘朝着塑料基板的一侧翻边贴合粘结在一起；

S9：将包边完成的前顶、后顶进行连接、装配，以获得最终的完整的顶棚产品。

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