李浩 楊光亮 于來(lái)水 詹陽(yáng)普

摘 ?要：本文明確了內(nèi)飾包覆件最重要的兩個(gè)感知維度，即視覺(jué)感知與觸覺(jué)感知。并結(jié)合內(nèi)飾造型風(fēng)格為各功能區(qū)域的內(nèi)飾包覆件制定合理的包覆選型，通過(guò)建立包覆件的感知參數(shù)目標(biāo)，設(shè)計(jì)提升內(nèi)飾包覆件感知質(zhì)量。此外，本文列舉了主要特殊工藝和內(nèi)飾包覆件常見(jiàn)的失效模式及應(yīng)對(duì)策略，對(duì)于項(xiàng)目開(kāi)發(fā)具有重要的指導(dǎo)借鑒作用。

關(guān)鍵詞：內(nèi)飾包覆件；精致化設(shè)計(jì)；感知質(zhì)量；失效分析

中圖分類(lèi)號(hào)：U465 ? ? ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ? ? 文章編號(hào)：1005-2550（2023）04-0045-07

Refinement Design Research on Automotive Interior Wrapping Parts base on Perceived Quality

LI Hao， YANG Guang-liang， YU Lai-shui， ZHAN Yang-pu

（ Lantu Automobile Technology Co.， Ltd.， Wuhan 430056， China）

Abstract： This article discuss the most two important perception dimensions of automotive interior wrapping parts， visual perception and touch perception. Make the reasonable selection model of wrapping parts at different areas or functions by considering interior design style. Improve the wrapping parts perception quality by building perceived quality parameterized target of wrapping parts. In addition， this article lists the common special processes and the common failure modes with its own prevention strategy of wrapping parts. This article has important guidance and reference value for project development.

Key words： Interior Wrapping Part; Refinement; Perception Quality; Failure Analysis

引 ? ?言

根據(jù)乘聯(lián)會(huì)發(fā)布的《2022年12月份全國(guó)乘用車(chē)市場(chǎng)深度分析報(bào)告》顯示，售價(jià)≥30萬(wàn)元的高端乘用車(chē)市場(chǎng)份額正在逐年增長(zhǎng)，由2019年的7.8%增長(zhǎng)到2022年的12.2%，同比增速高達(dá)19.2%[1]。由此可見(jiàn)，售價(jià)≥30萬(wàn)的高端乘用車(chē)正越來(lái)越受?chē)?guó)內(nèi)市場(chǎng)青睞。整車(chē)內(nèi)飾作為襯托乘用車(chē)高端定位的重要媒介，對(duì)整車(chē)高端化、精致化起到至關(guān)重要的作用。

包覆件由于其良好的觸感、較低的光澤，能夠降低普通注塑內(nèi)飾的“塑料感”，極大提升用戶(hù)感知，因此在高端車(chē)型中的應(yīng)用越來(lái)越多，覆蓋范圍也越來(lái)越廣。根據(jù)2020年～2023年A級(jí)車(chē)展不完全統(tǒng)計(jì)，售價(jià)≥30萬(wàn)的高端乘用車(chē)IP/CNSL/DP全包覆的裝備比率由2020年的40%增長(zhǎng)為2022年的67%。

而包覆件的大量使用對(duì)以科技感、精致感主導(dǎo)的內(nèi)飾造型風(fēng)格帶來(lái)巨大挑戰(zhàn)，不合理的包覆件設(shè)計(jì)容易使內(nèi)飾造型變得臃腫，甚至出現(xiàn)產(chǎn)品質(zhì)量問(wèn)題，降低整車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)品力和用戶(hù)口碑。因此，如何將包覆件設(shè)計(jì)的更加精致成為汽車(chē)內(nèi)飾品質(zhì)提升的重要課題。

1 ? ?內(nèi)飾包覆件感知維度與感知需求

在感知水平層面，物理特征（視覺(jué)、觸覺(jué)和聽(tīng)覺(jué)）處于支配地位[2]。內(nèi)飾包覆件感知維度主要包括視覺(jué)感知、觸覺(jué)感知、嗅覺(jué)感知及聽(tīng)覺(jué)感知四個(gè)方面。根據(jù)KANO模型[3]（圖1所示）分析，嗅覺(jué)感知和聽(tīng)覺(jué)感知屬于基本需求，即用戶(hù)對(duì)包覆件最基本的要求無(wú)異味、無(wú)異響，這也是工程設(shè)計(jì)的底線，必須滿(mǎn)足。而視覺(jué)感知和觸覺(jué)感知屬于期望需求，在視覺(jué)和觸覺(jué)上的細(xì)節(jié)設(shè)計(jì)能夠使用戶(hù)得到很大滿(mǎn)足，因此包覆件的視覺(jué)感知和觸覺(jué)感知是精致化設(shè)計(jì)的重中之重。

一般對(duì)于整車(chē)內(nèi)飾，不同零件不同部位包覆件的感知方式不盡相同，表1是主要內(nèi)飾件感知關(guān)系圖。從中我們發(fā)現(xiàn)IP中部區(qū)域和CNSL上表面區(qū)域視覺(jué)感知比觸覺(jué)感知更為重要；CNSL側(cè)面上部的觸覺(jué)感知比視覺(jué)感知更為重要；雖然同為扶手功能，CNSL扶手的視覺(jué)感知與肘壓感知需求強(qiáng)于DP扶手。因此，不同零件不同部位的包覆件需要根據(jù)感知需求做合適的選型。

2 ? ?基于精致化工程的內(nèi)飾包覆件結(jié)構(gòu)選型

包覆件一般由表皮、泡沫層、本體骨架組成，常見(jiàn)表皮材質(zhì)種類(lèi)分為真皮、PU皮、PVC皮、織物、仿麂皮等。泡沫層種類(lèi)分為PU泡棉、PU發(fā)泡、3Dmesh等。本體骨架一般為保證產(chǎn)品尺寸精度使用PC+ABS材料，并根據(jù)包覆選型設(shè)計(jì)出匹配的結(jié)構(gòu)形式。

一般常用包覆選型如表2所示，分為A：?jiǎn)纹ぐ病：背泡包覆、C：墊塊包覆三種。

單皮包覆即使用無(wú)背泡的單皮直接在硬塑骨架上包覆，造型自由度較高，但觸感偏硬，適用于CNSL側(cè)下部、DP下裝、IP下裝等視覺(jué)感知需求高、觸覺(jué)感知需求低或造型特征較多的區(qū)域。

背泡包覆一般在單皮背面復(fù)合泡棉在骨架上包覆，其觸感可通過(guò)背泡厚度調(diào)整，但造型自由度低，包覆型面難以控制，過(guò)于追求軟觸感增加背泡厚度會(huì)使包覆圓角過(guò)大給人臃腫的感覺(jué)，因此背泡包覆適用于觸覺(jué)感知需求高、視覺(jué)感知需求較低的區(qū)域，如DP中嵌板、DP扶手等。

墊塊包覆一般是骨架連同4mm以上厚度的發(fā)泡墊或3Dmesh用單皮或帶背泡的表皮包覆，其觸感軟硬可由發(fā)泡料比例或發(fā)泡料/3Dmesh厚度調(diào)整，型面易于控制，包覆圓角小，視覺(jué)精致感與觸覺(jué)舒適感均能得到滿(mǎn)足，適合視覺(jué)感知與觸覺(jué)感知兼顧的區(qū)域。但包覆不良容易在軟硬交界處出現(xiàn)印記、硌手等問(wèn)題。

根據(jù)選型表和主要內(nèi)飾件感知關(guān)系圖，即可以為不同零件部位進(jìn)行包覆選型并確定設(shè)計(jì)參數(shù)，以下表3為某車(chē)型包覆件選型方案，其車(chē)型定義的內(nèi)飾造型風(fēng)格偏向“科技”與“精致”。因此，在視覺(jué)感知關(guān)注的區(qū)域選擇單皮包覆或墊塊包覆的方案，可以為后續(xù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供感知質(zhì)量提升的空間：

3 ? ?基于精致化工程的內(nèi)飾包覆件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)

在視覺(jué)感知維度，存在精致與飽滿(mǎn)兩個(gè)方向，其感性因素對(duì)應(yīng)為科技與豪華。影響包覆件精致與飽滿(mǎn)程度的工程特征主要是：型面設(shè)計(jì)、包覆件雙面交角、包覆件三面交角、型面凹圓角等。

控制包覆圓角是提升視覺(jué)精致感的重要措施。表4以1mm厚度PVC包覆件為例，展示了表皮背泡厚度對(duì)包覆圓角的影響。

對(duì)于單皮或發(fā)泡墊（無(wú)背泡）包覆件，推薦最小雙面交圓角R2mm，骨架圓角R1mm，三面交圓角R3mm，骨架圓角R2mm，型面內(nèi)凹角R8mm。對(duì)于一般背泡表皮包覆件，外觀圓角受背泡厚度影響，帶2～3mm背泡的表皮最小包覆雙面圓角R3.5～R4.5mm。對(duì)于背泡表皮包覆件，更小的包覆圓角需要通過(guò)骨架特殊結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，比如在包覆件邊緣處設(shè)計(jì)漸變凸起，增加背泡在高點(diǎn)的包覆應(yīng)力，使泡棉在轉(zhuǎn)交處局部極限壓縮達(dá)到減小包覆圓角的目的（如圖2a所示）。

在觸覺(jué)感知維度，有柔軟與緊致兩個(gè)子維度，其感性因素對(duì)應(yīng)為舒適與安全。影響包覆件舒適度的工程特征為：表皮種類(lèi)、泡棉厚度、墊塊種類(lèi)、墊塊厚度等。觸覺(jué)感知與主要結(jié)構(gòu)特征參數(shù)關(guān)系見(jiàn)表5。

泡棉厚度是背泡包覆件觸覺(jué)感知的重要參數(shù)，增大泡棉厚度可以使表皮觸感更加柔軟，但同時(shí)降低了包覆緊致感，使用戶(hù)感到松垮、不安全感。因此，背泡一般選擇2～3mm厚度，僅對(duì)于特別需要提升觸感的位置如DP中嵌板會(huì)提升至4～6mm厚度。墊塊種類(lèi)和厚度是墊塊包覆件觸覺(jué)感知的重要參數(shù)，3Dmesh墊塊厚度規(guī)格一般不超過(guò)4mm，多用于指壓＼依靠感知區(qū)域，相對(duì)泡棉有更好的壓縮回彈性，觸感比同等/近似厚度的PU發(fā)泡墊塊更加柔軟。PU發(fā)泡墊塊多用于肘壓感知區(qū)域，相比3Dmesh和海綿機(jī)械性能更加優(yōu)秀。內(nèi)飾件使用的PU發(fā)泡厚度一般為6～12mm，發(fā)泡過(guò)硬導(dǎo)致觸感舒適性不足，發(fā)泡過(guò)軟導(dǎo)致觸及骨架、機(jī)械性能降低等問(wèn)題，一般發(fā)泡包覆件成品硬度推薦40HA。

4 ? ?基于精致化工程的內(nèi)飾包覆件特殊工藝的應(yīng)用

4.1 ? 縫線

內(nèi)飾縫線一般分為暗縫線、雙縫線、立體單縫線、平面單縫線、滾邊單縫線等（如圖3所示）：

縫線除了改善包覆工藝外也有裝飾的作用外，作為重要的表面元素還可以起到加強(qiáng)豪華/科技感的效果。比如：通過(guò)不同材質(zhì)表皮如PVC和仿麂皮拼縫（如圖3a）通過(guò)增強(qiáng)視覺(jué)感知的對(duì)比，提升內(nèi)飾科技感；通過(guò)滾邊形式（如圖3e）強(qiáng)調(diào)線條特征，提升包覆層次感與豪華感；通過(guò)鮮艷顏色縫線與灰暗顏色表皮的色彩對(duì)比強(qiáng)調(diào)運(yùn)動(dòng)特征等。

4.2 ? 絎縫、刺繡

汽車(chē)內(nèi)飾絎縫（如圖4a，4c）常應(yīng)用于CNSL扶手上表面、DP中嵌板等零件上，營(yíng)造內(nèi)飾豪華感。其結(jié)構(gòu)一般由表皮、背泡、基板先縫紉成片材，再與普通包覆表皮拼縫包覆再骨架上。帶背泡表皮與基板縫紉為實(shí)現(xiàn)立體效果一般背泡厚度至少需要6mm，且基板需要有一定剛性支撐。一般絎縫包覆件比普通包覆件觸感更加柔軟，觸覺(jué)感知舒適。但用在視覺(jué)感知較敏感的區(qū)域時(shí)，其過(guò)于飽滿(mǎn)的型面對(duì)整車(chē)造型風(fēng)格影響較大，不適用于科技感主題的內(nèi)飾造型。

刺繡是一項(xiàng)中國(guó)傳統(tǒng)工藝，為保證成本及質(zhì)量一致性，工業(yè)刺繡通常使用刺繡機(jī)。刺繡在汽車(chē)內(nèi)飾方面作為輔助裝飾點(diǎn)綴主要以簡(jiǎn)單幾何圖形為主（如圖4b所示），包覆件上適當(dāng)?shù)膽?yīng)用刺繡可以增加包覆件立體感與線條感。

4.3 ? 高周波熔接

高周波熔接是指利用大于100K Hz的電磁波使物料內(nèi)部分子相互激烈碰撞產(chǎn)生高溫相互熔接的技術(shù)。相比熱燙印，其加工后的表皮紋理?yè)p失少、表皮機(jī)械結(jié)構(gòu)破壞小，能實(shí)現(xiàn)不同顏色、材質(zhì)的相互熔接（如圖4d，4f所示）。通過(guò)不同材質(zhì)在包覆件上的高周波熔接可以達(dá)到點(diǎn)綴作用，提升內(nèi)飾精致感與科技感。

5 ? ?包覆件主要失效模式分析及對(duì)策

包覆件常見(jiàn)的失效有表皮黃變、包覆鼓包、包覆印記、包覆褶皺等。

5.1 ? 表皮黃變

表皮黃變常見(jiàn)于帶背泡的或PU發(fā)泡塊墊塊的淺色PVC包覆件。由于PU背泡/PU發(fā)泡中游離胺的存在，使得PVC表皮在高溫/強(qiáng)光照條件下產(chǎn)生脫HCL反應(yīng)，生成帶顏色的共軛多烯系列物質(zhì)，從而使淺色表皮變黃[4]（如圖5a所示）。

此類(lèi)黃變通常有兩種常用解決對(duì)策：一種是使用密閉織物隔離PU發(fā)泡墊與PVC表皮，完全隔絕PU中的游離胺與PVC表皮的關(guān)系；另一種是使用反應(yīng)型胺類(lèi)催化劑的PU發(fā)泡料，發(fā)泡生產(chǎn)過(guò)程游離胺成份與PU完全反應(yīng)，徹底消除游離胺催化PVC老化降解風(fēng)險(xiǎn)。

5.2 ? 包覆鼓包

包覆鼓包現(xiàn)象常見(jiàn)于高濕高溫環(huán)境，為間歇性失效。失效時(shí)包覆件局部鼓起，表皮與骨架脫離（如圖5b所示），一段時(shí)間后鼓包消除，周期反復(fù)。此類(lèi)問(wèn)題在單皮包覆件上較為常見(jiàn)，主要原因是表皮與骨架間的水份，在高溫條件下形成水蒸氣，由于表皮粘合不牢導(dǎo)致鼓包。表皮與骨架間的水份來(lái)源有兩條途徑：一條途徑是水性膠中的水分烘干不充分，導(dǎo)致表皮與骨架間有水殘留[5]；另一條途徑是空氣中的水分在高濕高溫環(huán)境下，預(yù)冷形成冷凝水凝結(jié)在包覆件表面。由于表皮與骨架粘合不牢，冷凝水由縫線針孔、包覆末端等位置滲入到表皮與骨架之間。

一般解決包覆鼓包問(wèn)題，主要改善表皮粘合工藝，嚴(yán)格管控烘干時(shí)間與溫度。性能指標(biāo)方面主要滿(mǎn)足表皮剝離力要求，保證表皮與骨架粘合緊密，避免表皮與骨架間有水滲入的空隙。

5.3 ? 包覆印記

包覆印記是由于被包覆件型面不連續(xù)，在包覆表面形成的非預(yù)期凹陷/凸起特征（如圖5c所示），常見(jiàn)于墊塊包覆件和縫線較多的單皮包覆件上。一般有兩種失效機(jī)理：一種是包覆過(guò)程中骨架受表皮包覆力較大，墊塊與骨架交界區(qū)域容易被壓變形，骨架保持原本形狀，導(dǎo)致交界處型面突變出現(xiàn)印記。另一種是骨架上的縫線槽與骨架之間/墊塊與骨架間存在間隙，造成交界處的表皮塌陷形成印記。

包覆印記問(wèn)題的解決有以下兩個(gè)方向，一是消除包覆骨架與墊塊間隙，對(duì)于發(fā)泡類(lèi)零件可采用骨架發(fā)泡一體成型的方式消除間隙，從而消除包覆印記風(fēng)險(xiǎn)；對(duì)于3Dmesh墊塊包覆需要特別注意與骨架交界處骨架脫模角度與3Dmesh末端平行，通過(guò)表皮版型和骨架調(diào)整減小墊塊與骨架間隙，降低印記風(fēng)險(xiǎn)。二是調(diào)整表皮結(jié)構(gòu)/屬性，單層表皮背面復(fù)合1mm泡棉可以吸收骨架與墊塊交界處的突變，或提升表皮硬度提高表皮自身抗塌陷能力，從而降低包覆印記風(fēng)險(xiǎn)。

5.4 ? 包覆褶皺

包覆褶皺產(chǎn)生的原因一般是由于表皮在包覆過(guò)程中受力過(guò)大，受其自身延展性的限制而無(wú)法繼續(xù)拉伸導(dǎo)致表皮擠壓或堆疊，從而形成褶皺狀態(tài)（如圖5d所示）。包覆褶皺常見(jiàn)于包覆件拐角處、反包處等表皮受力較大區(qū)域，其褶皺程度與表皮本身及基布的延展性強(qiáng)相關(guān)，一般表皮延展性由好到差依次為PVC表皮、PU表皮、真皮。

對(duì)于延展性較好的PVC表皮，通過(guò)合理的圓角設(shè)計(jì)可以避免大部分褶皺。對(duì)于PU皮、真皮等延展性差的表皮，通常采用拼縫方式（如圖5e所示）改善表皮受力以適應(yīng)其自身的延展性，從而降低褶皺風(fēng)險(xiǎn)。

6 ? ?總結(jié)

本文明確了內(nèi)飾包覆件最重要的兩個(gè)感知維度，即視覺(jué)感知與觸覺(jué)感知。通過(guò)將用戶(hù)的感知方式與內(nèi)飾主要包覆件各部位建立關(guān)聯(lián)，再結(jié)合內(nèi)飾包覆件結(jié)構(gòu)選型特點(diǎn)，可以為各功能區(qū)域的內(nèi)飾包覆件制定合理的包覆選型。通過(guò)精致化設(shè)計(jì)控制內(nèi)飾包覆件感知質(zhì)量水平。在此基礎(chǔ)上，縫線、絎縫、刺繡、高周波等特殊工藝的合理應(yīng)用，可以進(jìn)一步提升包覆件的感知質(zhì)量。同時(shí)通過(guò)合理的方式規(guī)避如包覆鼓包、褶皺、印記等常見(jiàn)失效模式。

本文對(duì)于內(nèi)飾包覆件的精致化設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)有很強(qiáng)的指導(dǎo)意義。本文指導(dǎo)設(shè)計(jì)者根據(jù)所需要的感知需求為包覆件選擇合理的結(jié)構(gòu)選型，定義明確的設(shè)計(jì)參數(shù)，使用恰當(dāng)工藝提升包覆品質(zhì)，并在主要失效模式方面有方向性的指導(dǎo)意見(jiàn)，為內(nèi)飾感知質(zhì)量的提升和整車(chē)高端化提供了強(qiáng)有力的支撐。

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