汽车外饰烫印塑料件设计开发

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10.16638/ki.1671-7988.2019.20.057
汽车外饰烫印塑料件设计开发
柴凯，马玉姣，徐晶才，李瑞生
（华晨汽车工程研究院，辽宁 沈阳 110141）
摘 要：文章简要概述了汽车外饰塑料零部件，一种绿色节能环保的表面处理方式，烫印工艺。

文章从烫印的定义、工艺流程、设计注意事项、技术标准等几个方面，进行了论述。

能够使产品设计开发人员，对烫印技术有更深的认识。

关键词：汽车外饰件；烫印；设计；环保
中图分类号：U465 文献标识码：A 文章编号：1671-7988(2019)20-159-03
Design and Development of Hot Stamping Plastic Parts for Automobile Exterior
Chai Kai, Ma Yujiao, Xu Jingcai, Li Ruisheng
( Brilliance Auto R&D Center, Liaoning Shenyang 110141 )
Abstract: This article briefly outlines a green, energy-saving and environmental protection surface treatment method of the plastic parts for automobile exterior, Hot stamping process. The definition, process, design considerations and technical standards of hot stamping are discussed.Design engineerwill have a deeper understanding. Keywords: Automobile exterior parts; Hot stamping; Design; Environmental protection CLC NO.: U465 Document Code: A Article ID: 1671-7988(2019)20-159-03
引言
汽车产业在我国国民经济中占有重要地位。

从传统制造到智能研发，汽车产业的转型升级也面临着严峻的挑战。

为加强重金属污染防治，遏制高耗能、高污染、低效率生产，推进电镀行业产业结构调整和转型升级，促进电镀行业可持续健康发展，我国制定了《电镀行业规范条件》。

汽车具备优异性能的同时，良好的外观品质同样重要。

满足造型色彩纹理的定义，外饰塑料件电镀、喷漆处理都比较常见。

但是，电镀、喷漆零件会具有上述污染问题。

现阶段有了更加绿色节能的选择，烫印技术。

本文对烫印的相关技术事项进行了阐述，如下文。

1 烫印的基础知识介绍
1.1 烫印的定义
烫印的实质就是转印，是把烫印箔上面的图案通过热和
压力的作用转移到承印物上面的工艺过程。

当烫印头随着所附烫印上模升温到一定程度时，隔着烫印箔与零件进行压印，利用温度与压力的作用，使附在涤纶薄膜上的胶层、金属层和色层转印到零件上。

1.2 烫印的分类
按烫印方式分：平烫（Up-Down ）和滚烫（Roll on ）。

图1 平烫平的烫印示意图
平烫包含小弧度的曲面、折面和斜面烫，它的基本形式有“平烫平”和“圆烫平“两种；滚烫包含平面烫、圆周烫和非圆面周边烫，它的基本形式又有“平烫圆”和“圆烫圆”
作者简介：柴凯，工程师，就职于华晨汽车工程研究院。

汽车实用技术
160 两种。

按自动化程度分：手动、半自动、全自动。

按整机型式分：立式、卧式。

1.3 烫印箔的简介
烫印箔是由在12um 厚聚酯薄膜（PET ）和在其表面涂布的多层化学涂层组成。

按照国际制作标准共分五道常规工艺流程：
（1）载体（由涤纶薄膜或聚脂薄膜组成，对其他层起支撑作用）；
（2）第一道涂层（称为离心层，又叫剥离层。

烫印时便于载体与烫印箔分离）；
（3）第二道涂层（称为染色层，又称保护层。

提供颜色，保护铝层）；
（4）第三道涂层（称为精镀铝层，反射光线，呈现金属光泽）；
（5）第四道涂层（称为胶粘层，胶粘层融化，将铝层粘到承印物上，与承印物表面形成附着力。

运输、储存保护）。

烫印箔的种类很多，包括金属箔、颜料箔、镭射箔、木纹箔等。

图2 烫印箔的组成示意图
图3 某几种烫印箔
1.4 烫印的应用案例
在汽车领域，烫印工艺可以应用在保险杠装饰件、格栅等零部件上。

例如宝马320i 进气格栅，奔驰CLA 进气格栅、起亚K5进气格栅、标致5008进气格栅等。

图4 某格栅产品烫印案例
2 烫印工艺流程
本文对烫印工艺流程的几个关键环节进行简单论述，如
下所示。

（1）零部件预处理
被烫印的塑料零部件，需提前用无水乙醇对产品烫印表面进行擦拭处理。

清洁液需根据产品材料选择符合要求的，避免因清洁液造成塑料件腐蚀开裂等异常。

主要清除塑料件表面的，在注塑成型时的脱模剂，储存及运输过程中因静电吸附的灰尘，确保烫印表面干净、整洁。

前格栅如先喷漆后烫印，那仅需静电除尘。

图5 零部件预处理
（2）安装调试工装夹具
将烫印工装夹具与烫印机械设备固定。

工装夹具固定在机械设备的电热板上。

调整工作台，使各处受力均匀。

（3）设定参数
设定烫印所需温度、压力、时间。

（4）首件试烫
首件烫印，如效果不理想可微调烫印参数或调整工作台。

直到得到满意的烫印零部件产品。

（5）正式烫印
首件确认烫印品质达标后，操作人员可进行正式烫印。

3 影响烫印质量的几个关键因素
（1）零部件质量； （2）烫印箔性能； （3）工艺参数。

烫印参数的确定，烫印温度、烫印压力、烫印速度。

理想的烫印效果是这三者的综合效果。

较平的压力、较低的温度和稍慢的速度，能得到理想的烫印效果。

根据被烫印零部件特性、烫印箔特性、烫印面积、烫印速度确定最佳压力，再确定最佳温度。

（4）烫印机械设备
烫印机械设备包括烫印头、加热器、压力传送机构等。

图6 烫印机械设备
柴凯 等：汽车外饰烫印塑料件设计开发
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（5）烫印工装夹具
烫印工装设计及零部件定位。

主要依据产品3D 结构设计而成，设计工装有两部份，一部份是上模烫印工装夹具的制作，另一部份是下模定位及承载工装的设计。

这两部份设计的好坏，直接影响到零部件整体的烫印质量，零部件定位位置、烫印部位受力均匀性等。

下模背面结构调整，保证结构弧度与产品整体弧度一致，做成平滑规则状态结构。

图7 某零部件上模烫印工装夹具
图8 某零部件下模定位及承载工装
4 烫印对设计的要求
（1）烫印的材质选择
一般选用ABS 、PC 、ABS + PC 、ASA 、ASA+PMMA 。

不适合直接烫印的基材，比如PA 、PP 、X+GF 等，需要做烫印前处理。

（2）烫印图形
正方形（比如50mm ×50mm 等）的会存在闭气，缩孔等问题。

长方形（比如50mm ×20mm 等）、三角形的烫印效果会比较好。

（3）烫印面限制
烫印部位的平面或者曲面结构需要比较规则，不规则易造成导热不均，而影响产品整体附着力。

二维曲面弦高可以做到40mm 。

三维曲面弦高可以做到30mm ×15mm 。

（4）产品结构设计时要有线或面的接触，烫印是需要烫印头与产品基材面充分接触后才实现的，所以需要实现此点要求，不然则无法实行此项工艺。

（5）结构设计限制
凸型结构烫印，烫印面高度差建议h ＞5mm 。

防止因高度不够造成边缘多烫。

结构越规则、越简单，那烫印达成效果会更佳。

α满足脱模角度即可。

烫印面边缘圆角0.2≤r ≤1mm 。

推荐r=0.2mm 、0.3mm 、
0.5mm 。

圆角的大小影响着硅胶板的寿命和毛边问题。

凹型结构烫印，在设计烫印面与凸起壁之间必须要有条沟槽进行隔离，间隙宜大于15mm 。

烫印面与凸起壁之间距离定义为宽度D ，凸起壁比烫印面高度定义为H 。

建议：D ≥1.5H 。

适应工装及烫印箔平铺，防止起皱，影响烫印效果。

具体参数需要根据面，进行详细校核。

烫印面的反面有加强筋或其他高度不同的结构，易导致烫印压力不均匀。

设计时尽量保证结构弧度与产品整体弧度一致，做成平滑规则状态结构。

使之受压力均匀，如不行，可通过烫印定位工装解决。

图9 烫印凸台示例
（6）长的二维曲线面可以采用滚烫。

（7）整体烫印还是分段烫印
考虑烫印的合格率。

建议按照500mm ×300mm 的尺寸分段烫印模具。

整体烫印对烫印设备要求高。

（8）一种产品有两种不同颜色型号烫印箔时，同色烫印尽可能的排在垂直线上，节约烫印箔。

（9）提前做模流分析，确保外观及熔接痕满足烫印及客户对产品外观要求。

5 烫印的技术标准
目前各大汽车主机厂，并无完整、统一的针对烫印零部件的技术标准规范。

一般来讲，烫印零部件需要满足，整车外部零部件的通用规范要求。

有的主机厂，按照喷漆零部件的技术标准来执行，有的主机厂按照电镀零部件的技术标准来执行。

或者兼而有之。

6 总结
在外观效果的角度来讲，烫印是对喷漆和电镀的替代。

与其他两种工艺的比较，烫印在结构设计上会受限更多。

工艺工序复杂程度上，会更简单一些。

能够达到的外观效果，差异较小。

零部件达到一定产量之后，成本更加合理。

烫印箔的选择范围广，如不同颜色的烫印箔，不同光泽效果的烫印箔，以及适用于不同基材的烫印箔。

外观效果选择更加丰富。

环境污染小，可重复烫印。

在绿色节能环保方面，遥遥领先。