汽车顶棚与风道热熔胶粘接工艺的改进

王艳斌

(一汽丰田技术开发有限公司 天津 300462)

0 引 言

随着社会的发展，汽车作为一种代步工具已越来越广泛地进入了每一个家庭。近年来，消费者在购买汽车过程中，有2个明显的趋势：一是相对于以前的5座汽车，近年来消费者对于7座等以上的汽车需求增加；二是在考虑整车性价比的同时，消费者也越来越看重汽车的舒适性。

为保证在高温、低温或湿热等恶劣天气情况下人们的舒适出行，汽车车内设置有供暖与通风系统。随着车长、座位的增加，要使每个座位上的成员都能体会到舒适的乘坐感觉，供暖与通风系统也需要延伸到后排。这其中，顶棚通风系统在保证整车舒适性方面占据着重要的地位，也使得汽车顶棚与风道的关系变得更加重要。

1 装配问题

某款车型顶棚与风道的装配存在如下问题：①顶棚外观在粘接风道处出现褶皱现象(图1)；②顶棚粘接的风道脱落，存在异响问题；③顶棚风道粘接位置偏差的问题。以上问题的解决，需要全面了解顶棚与风道的固定形式、打胶轨迹、打胶量、胶的类型等方面内容。

图1 顶棚褶皱现象Fig.1 Folding phenomenon of ceiling

1.1 固定形式

目前，对于客车来说，内部空间较大，汽车顶棚和车顶的空调风道均为独立、分开式的，一般在客车的顶棚上方设置独立的风道与空调连接，这种结构的顶棚和风道各自独立，彼此不发生关系。对于轿车、SUV来说，内部空间较紧张，顶棚与车体空间相应较小，无法满足风道与车体单独连接，需要将风道与顶棚连接。使用热熔胶粘接固定是一种常用的方式。

热熔胶粘接固定就是在顶棚粘接位置上喷涂热熔胶，待热熔胶未凝固前将风道粘接到顶棚上，待热熔胶冷却后使两者固定在一起。这种固定形式操作方便，既可以在顶棚生产厂家又可以在整车工厂组装车间辅助线上完成，极大地提高了安装效率。

一般的PE吹塑成型的风道重量较小，为了确保粘接牢固，经常需要均匀施加一定的压力，重物的重量及压着时间需结合热熔胶的物理特性及车间的生产节拍来设置。

1.2 打胶轨迹

热熔胶按照一定的规则喷涂到顶棚上，这种喷涂形成的打胶路线就是热熔胶的打胶轨迹。热熔胶在顶棚上的喷涂轨迹是多种多样的(图2)。在保证粘接力的前提下，总是希望采用最短、最简单、工时最少的打胶轨迹，这也是各方追求的方案。但实际中，打胶轨迹需要进行多种试验验证后才能确定。

图2 打胶轨迹Fig.2 Gluing track

1.3 打胶量

风道系统依靠热熔胶固定到顶棚上，沿着打胶轨迹，打胶量也是需要控制的一项重要内容。热熔胶的高度、宽度最后往往影响到粘接力的大小(图3)。采用自动化打胶设备可以控制热熔胶的高度、宽度，进而控制打胶量。但对于没有实现自动化的情况下，需要人工操作打胶机来完成，打胶机出胶速度、出胶头大小都可以调节，因此为保证打胶量，还需要操作熟练的工人来控制移动速度。

图3 不同的打胶量Fig.3 Different amount of glue

1.4 胶的类型

热熔胶的类型主要有聚烃类、聚氨酯类、聚酰胺类。顶棚粘接层材质一般为PET无纺布，风道材质多为PE吹塑成形，这样多采用聚氨酯类、聚烃类的热熔胶。热熔胶是胶粒状态通过胶机高温熔化后喷涂出来的。热熔胶的软化点、粘接时间等都需要结合生产工艺来选择。

2 问题解析

顶棚外观在粘接风道处出现褶皱现象，这主要是由于顶棚的热收缩率跟风道的热收缩率不相同造成的。在低温环境下，通过热熔胶结合的顶棚和风道，在三者冷却过程中，风道的热收缩率大，顶棚的收缩率小，这样顶棚就会产生多余的长度差，在两者粘接处附近产生凹坑，形成褶皱现象。一般情况下，顶棚与风道材质是固定的，两者的热收缩率也不容易改变，这时，主要通过调整热熔胶的打胶轨迹、打胶量、胶的类型来消除两者产生的收缩量差别。本文研究的这款车型主要就是通过调整打胶轨迹、控制打胶量，多次组合试验后找到最优化的方案。

关于打胶轨迹，有以下原则：满足粘接力的前提下，尽量缩小打胶区域；打胶区域及轨迹尽量对称。关于打胶量，对于热熔胶的高度、宽度、重量等都要进行管控。

顶棚上粘接的风道，要满足汽车整个生命周期内在各种工况下(高温、高湿、低温、冷热循环等)的粘接要求。等效为在上述工况下，耐久试验后，顶棚与风道不脱离，且满足一定的力值要求。这个力值根据经验值一般设置为3倍的风道自重，也就是说，风道在承受3gn的加速度下不脱落。

通过要求的力值初步选定热熔胶类型、打胶轨迹、打胶量，再按照确定的打胶轨迹、打胶量验证各种工况下的粘接力值是否满足要求，多次试验后，选定最优的方案。

风道与顶棚粘接过程中，需要依靠顶棚上打刻的标记线来定位，打刻线与风道轮廓距离3～5 mm，对于较大的风道，不需要整个轮廓都做出打刻线，但最少要确保风道每个方向的定位准确且完整。该款车型就是因为缺少了部分打刻线，造成风道安装过程中出现位置偏差，从而造成粘接效果无法保证，产生脱落或者异响的问题。

3 结 论

综上所述，风道与顶棚的热熔胶粘接工艺简单，操作方便，效率高，但也存在许多的变量，需要通过多次试验验证来找到最优方案。另外还需要结合工厂现有工艺设备、人员等情况来不断改进。■