汽车热烫印前格栅设计开发

黄世镇

摘 要：随着汽车造型的快速发展，汽车前脸出现了满天星光点缀的炫彩造型，同时热烫印的表面处理工艺也逐渐地应用到汽车的零件上。文章主要阐述了汽车烫印前格栅的设计开发关键点，为汽车热烫印前格栅的开发设计提供了一定的参考指导意义。

关键词：热烫印 前格栅 表面处理 外饰

1 引言

汽车前格栅是整个汽车前脸的标志性装饰物，具有明显的品牌特征性。前格栅同时也是汽车散热器、冷凝器、中冷器的通风换气通道，满足发动机、空调系统的冷却要求。前格栅的表面处理工艺多种多样，最常见的就是表面亮银色镀铬处理。基于目前全球环保意识的重视，电镀工艺带来的环境污染越来越不被社会接受。相对而言热烫印铬箔不含有毒有害化学元素，无二次污染环境的风险，而且采用热烫印工艺可以实现格栅的色彩多元化，所以应用热烫印工艺会成为前格栅亮银色表面处理的一种趋势。本文从法规要求、材料选型、生产工艺、烫印格栅CAS面设计要求、进气量要求、周边零件匹配要求、产品性能要求、感知质量等方面阐述烫印前格栅的设计开发。

2 法规要求：

前格栅作为一个汽车外覆盖件，前格栅需满足乘用车外部凸出物法规GB11566-2009的要求，详见表1。

格栅之间的间隙尺寸应由通过球体两接触点并垂直于连接这些点的线的两个平面间的距离来测定。如图2所示，用直径100mm的球体与格栅的两相邻元件接触，接触点分别为L、Q点，点L和Q间的距离h即为格栅间隙。

3 材料选型

3.1 前格栅主体基材的选择：

适合直接烫印的基材有ABS、PC、ABS+PC、ASA、PMMA、ASA+PMMA。由于ABS的非喷漆产品无法满足耐候性要求，使用时间久了容易产生变黄变脆的不良缺陷。一般情况下烫印前格栅不推荐使用ABS材料，建议选用耐候性更好的ASA材料，ASA本身具有有抗紫外线的性能，烫印后表面不需要喷清漆来保证外观效果和质量[1]。如果前格栅色彩定义是高光黑，建议直接选用ASA+PMMA材料。

3.2 烫印箔的选择：

目前烫印箔的开发技术主要掌握在德国的供应商KURZ手上，而国产烫印箔的质量有待提高，主流的汽车厂商大都采用KURZ的烫印箔。一般情况下，新开发一款烫印箔的时间周期约为165天，时间周期较长，可能会影响整车的SOP项目节点。同时由于新开发烫印箔的成本偏高，综合开发周期与开发成本考虑，在满足造型色彩要求的前提下，一般建议直接选用供应商现有烫印箔，缩减烫印产品的开发时间。烫印箔的种类主要有金属箔以及颜料箔等。金属箔多以铬箔为主，烫印箔的构造如图3所示：

4 生产工艺：

一般情况下根据造型效果来确定前格栅的工艺，如某车型格栅的造型效果为高光黑前格栅+亮银色点缀。前格栅采用高光注塑工艺成型，表面银色亮点部分采用热烫印工艺处理（如图4所示）。为了保证烫印箔的附着力，个别汽车主机厂会增加一道喷清漆工艺覆盖在烫印箔上边。喷漆工艺不仅会带来工艺成本上的增加，同时由于前格栅的造型复杂性，前格栅的表面上还存在很大的概率会产生流挂的缺陷，降低烫印前格栅的生产合格率，无形中进一步增加了烫印前格栅的生产成本。如无必要，不建议前格栅烫印完成后增加喷清漆工序。

5 烫印格栅CAS面设计要求：

1）烫印边界圆角设计r=0.2mm～0.3mm（如图5所示），主要是为了避免烫印后边界出现锯齿状的缺陷。烫印边界圆角与烫印大面之间需增加1个过渡圆角来满足乘用车外部凸出物法规要求（如图5所示）。

2）烫印面与非烫印面的落差≥0.8mm（如图5所示），主要是为了防止烫印时产生过烫至非烫印面。

3）烫印面需设计成一张微弧面，弧高比达到2%～3%（如图5所示），主要是为了防止零件注塑后产生缩印，导致亮面无法烫印，同时烫印面为微弧面有利于烫印时排气，避免零件烫印后烫印面出现气泡缺陷。

4）烫印面与周边产品特征间隙要求≥8mm（如图6所示），主要是防止烫印设备的硅胶板与周边产品特征产生干涉，导致无法烫印。

5）受限于烫印设备的工作台尺寸以及烫印箔的拉伸率（约5%），整个前格栅的烫印需要进行分区烫印，造型越复杂，烫印分区的数量就会越多。由于硅胶板一直处于高压与高温度状态下工作，硅胶板的使用寿命约20000次，烫印分区越多，生产成本也会越高。从成本上考虑，一般情况下建议整个格栅的烫印大面不要设计得过于曲折复杂（如图7所示），尽量减少烫印分区数量。

6 前格栅的开口面积要求：

前格栅是中冷器、散热器的通风换气通道，前格栅的开口面积直接影响中冷器、散热器的进风量，从而会影响整车的动力性能。前格栅的开口面积要求一般以中冷器、散热器进气量要求来衡量。具体要求如下：

1）中冷器要求进气量≥60%，若进气量不足会引起发动机进气温度增高会出现发动机爬坡无力、加速无力以及油耗增加等。

2）散热器要求进气量≥25%，若进气量不足会引起发动机温度升高，影响发动机正常运转工作。

进气量的计算校核方法如下：

中冷器或散热器的有效进气量=*100%

S1：前格栅系统与中冷器或散热器重叠部分有效的正面迎風面积。

S2：中冷器或散热器的有效正面迎风面积。

7 前格栅的结构工艺要求：

烫印前格栅根据前格栅主体的造型色彩效果可以分为哑光烫印格栅和高光烫印格栅。

1）哑光烫印格栅的外观可视面拔模角≥5°，高光烫印格栅的外观可视面拔模角≥7°。前格栅的内部结构拔模角≥3°，局部位置的结构拔模角允许≥1°即可，内部的每一个斜顶在脱模过程中不得铲胶。

2）前格栅模具上烫金面的镜面抛光需要做到2000目以上，防止烫印后出现烫印面出现橘皮的外观缺陷。

8 周边零件匹配要求：

8.1 前格栅与前蒙皮的配合要求：

前格栅与前蒙皮之间是间隙配合，前格栅与前蒙皮的DTS间隙为0.8mm，前格栅与前蒙皮配合间隙≥0.5mm（如图8所示）。

8.2 前格栅与发罩配合要求：

前格栅与发罩之间是间隙配合，前格栅与发罩的过关运动包络的间隙要求≥0.5mm。一般情况下前期CAS面设计时前格栅与发罩的间隙为7mm（如图9所示），在造型面冻结前可根据发罩实际过关情况进行微调整。

8.3 前格栅与散热器/中冷器配合要求：

前格栅与散热器/中冷器之间是间隙配合，安全间隙要求≥15mm，与主动进气格栅空气导流板软胶的安全间隙要求≥2.0mm，防止前格栅装配时与散热器/中冷器发生干涉（如图10所示）。

9 产品性能要求：

热烫印格栅首先要满足常规前格栅的耐光老化试验、耐热老化试验、耐温度循环试验、耐碎石冲击试验、耐刮擦试验、耐冲击试验、耐液性试验、铅笔硬度试验（高光件）、砂布摩擦试验（高光件）、禁用物质要求。热烫印格栅需增加以下试验要求：烫印箔附着力试验（高温、低温、温度循环）、耐化学液体试验、耐高压水冲击试验，保证烫印格栅上的烫印箔在使用过程中不会出现脱落、气泡、锈蚀等现象。

10 感知质量要求：

10.1 前格栅的感知质量要求：

前格栅非烫印面不允许出现明显的缩印、飞边、滑块线、温差线、熔接线、银纹、烧焦、气纹、冷料、亮斑、虎皮纹、皮纹拉伤等外观质量缺陷。

前格栅烫印面不允许出现气泡、颗粒、漏烫、划痕、边缘锯齿、烧焦、发白、褶皱、橘皮等外观不良缺陷。

10.2 前格栅与周边零件的配合感知质量要求

在车前2000mm位置处以5%女性站立眼高1420mm的高度作为眼点去检查格栅背后零件的外露性，在滿足进气量的前提下不允许出现前格栅背后非黑色零件的外漏，近看时不能外漏前摄像头线束。

11 结束语

本文从9个方面阐述了热烫印前格栅的设计开发关键要点，可以为后续的热烫印前格栅的开发提供一种设计思路，避免因前期设计问题而引起不必要的工程更改和费用，提高烫印前格栅的设计开发效率以及设计开发质量。

参考文献：

[1]杨光亮，张潇尹，刘彦峰.烫印工艺在汽车内外饰的开发应用[J].汽车制造业，2019，14：55-57.

[2]邱国华，俞梅，张觉慧，徐平.汽车内外饰设计[M].机械工业出版社，2018.