一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法与流程

本发明涉及一种汽车顶蓬天窗框与蘑菇搭扣连接方法，具体的说是一种用于汽车顶蓬附件连接的生产工艺，属于汽车内饰件技术领域。

背景技术：

汽车顶衬安装于汽车驾驶舱顶部钣金上的装饰件，起到隔音、隔热、美化驾驶舱等特点，在越来越追求高性能，环保型，轻量化，节能型的时代，汽车内饰与汽车外形一样成为人们选车的一个重要因素，因此对汽车内饰件的要求越来越高。目前顶蓬上天窗框与子母扣的粘结方式一般采用胶水粘结或者采用带丙烯酸泡棉胶带的子母扣进行粘结，其中胶水对车内VOC（挥发性有机化合物）影响较大；带背胶层的子母扣对VOC有影响且粘结耐久性稍差，时间长容易脱落，目前国家出台国标GB/T27630对有可能对车内空气质量产生影响的材料及零部件进行严格控制，所以选用粘结耐久性好，对车内空气质量影响小的超声波铆接方式粘结天窗框与子母扣。

技术实现要素：

本发明的目的在于克服上述不足之处，提供一种用于汽车顶蓬附件连接的生产工法，生产过程环保、高效、快捷、节约成本。

按照本发明提供的技术方案，一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法，具体步骤如下：

（1）PU基材的制备：取PU送入滚胶机进行滚胶加热，得到PU泡棉；其中滚筒电机频率20-40Hz、滚胶机上下滚筒间隙5.0-5.5mm、滚胶机滚筒温度40-50℃，PU基材上下表面每个单面滚胶量在35-45g/m²，通过PU上胶起到顶衬的刚性作用；将滚完胶的PU泡棉，用喷纯净水机均匀喷洒纯净水；喷洒时电机频率：40~60Hz，喷洒的纯净水量为25-35g/m²；

（2）基材成型：通过自动线铺放材料，最上层表布为防水无纺布，第二层为玻纤毡，第三层为步骤（1）制备的PU基材，第四层为玻纤毡，底层铺放普通无纺布；将铺放好的材料送入模具压制成型，压制成型模具温度：120-130℃，成型压力8-10MPa，成型时间40-50s，制得压制成型半成品；通过加热模具的压制后使顶衬的基材成型，同时通过模具刀口把基材周边及天窗部位多余基材冲切掉；

（3）冷却定型：将步骤（2）压制成型后的半成品进行真空吸附冷却定型，冷却时间40-50s，真空度0.5MPa；

（4）喷胶干燥：将步骤（3）所得冷却后的半成品放置在喷胶治具上定位，托盘传送至喷胶房内进行喷胶作业，喷胶气压0.2-0.4MPa；将喷涂半成品挂至干燥房挂钩上进行干燥处理，干燥温度：70-80℃，传动频率：F1.90-F2.0；

（5）面料贴合：将步骤（4）喷胶干燥后的半成品与面料组合置于模具进行贴合，贴合时模具温度65-75℃，贴合压力8-10MPa，贴合时间45-55s；

（6）冷却定型：将步骤（5）贴合好面料的半成品冷却至常温，使其定型；定型考虑整车的装配性，通过冷却定型满足顶衬尺寸的装配要求，零件不易变形。

（7）水刀切割：将步骤（6）所得定性后的半成品进行水刀切割，切割水压控制在40000-50000psi，切割气压控制在0.6-0.8MPa；

（8）天窗包边：将步骤（7）水切割好的半成品放在压框治具上进行压框，然后将压制好天窗框的顶衬放在包边机上，使用毛刷分别对天窗框架四周围及产品前沿基材进行均匀涂胶，利用天窗包边机对顶衬前沿和天窗部位进行自动包边；包边温度90-110℃，前沿翻边整形时间40-50s，天窗翻边整形时间30-40s；

（9）附件组立：将步骤（8）包边后的顶蓬放置在组立治具上，将3M子母扣放置在天窗框子母扣基座上，利用自动超声波铆接机进行铆接；超声波频率35KHz，铆接时间2s，保压时间2.5s，铆接头尖端压入子母扣基材深度为0.38mm-0.5mm，铆接后每个子母扣与天窗框基座拔脱力大于400N，即得到产品汽车顶蓬。

所述步骤（5）面料贴合喷胶使用的胶水为环保水性胶水。环保水性胶水，即溶剂为水，通过与空气反应挥发掉溶剂水，完全满足气味与VOC要求，无有害物质。

所述步骤（8）天窗压框包边胶水为PUR胶，与空气中水蒸气反应后形成粘结力。

所述第二层玻纤毡密度为100-150g/m²第四层玻纤毡密度为120-150g/m²。

所述面料为arctic风格针织复合面料（针织面料+PU+PE膜）。

超声波焊接需要两个相互焊接的件在压力的作用下分子相互摩擦成热达到互熔的目的，在超声波作用下产生的高频振动，使塑料件之间摩擦产生的热量就会达到顶峰，使得超声波焊头和塑料之间的振幅传导；同种材质的塑料分子之间相互串动,容易焊接。根据材料铆接的相似相容原理，参考常见塑料熔接对照表，设定天窗框为PP材质，子母扣也采用PP材质子母扣。

本发明的有益效果：本发明天窗框与子母扣粘结力强，耐久性好，材料及铆接方式对车内空气质量影响小；满足了高性能，环保型的顶衬生产工艺。

附图说明

图1是铆接产品正面示意图。

图2是铆接产品背面示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行进一步的说明。

实施例1

一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法，具体步骤如下：

（1）PU基材的制备：取PU送入滚胶机进行滚胶加热，得到PU泡棉；其中滚筒电机频率20Hz、滚胶机上下滚筒间隙5.0mm、滚胶机滚筒温度40℃，PU基材上下表面每个单面滚胶量在35g/m²，通过PU上胶起到顶衬的刚性作用；将滚完胶的PU泡棉，用喷纯净水机均匀喷洒纯净水；喷洒时电机频率：40Hz，喷洒的纯净水量为25g/m²；

（2）基材成型：通过自动线铺放材料，最上层表布为防水无纺布，第二层为玻纤毡，第三层为步骤（1）制备的PU基材，第四层为玻纤毡，底层铺放普通无纺布；将铺放好的材料送入模具压制成型，压制成型模具温度：120℃，成型压力8MPa，成型时间40s，制得压制成型半成品；通过加热模具的压制后使顶衬的基材成型，同时通过模具刀口把基材周边及天窗部位多余基材冲切掉；

（3）冷却定型：将步骤（2）压制成型后的半成品进行真空吸附冷却定型，冷却时间40s，真空度0.5MPa；

（4）喷胶干燥：将步骤（3）所得冷却后的半成品放置在喷胶治具上定位，托盘传送至喷胶房内进行喷胶作业，喷胶气压0.2MPa；将喷涂半成品挂至干燥房挂钩上进行干燥处理，干燥温度：70℃，传动频率：F1.90；

（5）面料贴合：将步骤（4）喷胶干燥后的半成品与面料组合置于模具进行贴合，贴合时模具温度65℃，贴合压力8MPa，贴合时间45s；

（6）冷却定型：将步骤（5）贴合好面料的半成品冷却至常温，使其定型；定型考虑整车的装配性，通过冷却定型满足顶衬尺寸的装配要求，零件不易变形。

（7）水刀切割：将步骤（6）所得定性后的半成品进行水刀切割，切割水压控制在40000psi，切割气压控制在0.6MPa；

（8）天窗包边：将步骤（7）水切割好的半成品放在压框治具上进行压框，然后将压制好天窗框的顶衬放在包边机上，使用毛刷分别对天窗框架四周围及产品前沿基材进行均匀涂胶，利用天窗包边机对顶衬前沿和天窗部位进行自动包边；包边温度90℃，前沿翻边整形时间40s，天窗翻边整形时间30s；

（9）附件组立：将步骤（8）包边后的顶蓬放置在组立治具上，将3M子母扣放置在天窗框子母扣基座上，利用自动超声波铆接机进行铆接；超声波频率35KHz，铆接时间2s，保压时间2.5s，铆接头尖端压入子母扣基材深度为0.38mm-0.5mm，铆接后每个子母扣与天窗框基座拔脱力大于400N，即得到产品汽车顶蓬。

所述第二层玻纤毡密度为100g/m²第四层玻纤毡密度为120g/m²。

所述面料为arctic风格针织复合面料（针织面料+PU+PE膜）。

实施例2

一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法，具体步骤如下：

（1）PU基材的制备：取PU送入滚胶机进行滚胶加热，得到PU泡棉；其中滚筒电机频率40Hz、滚胶机上下滚筒间隙5.5mm、滚胶机滚筒温度50℃，PU基材上下表面每个单面滚胶量在45g/m²，通过PU上胶起到顶衬的刚性作用；将滚完胶的PU泡棉，用喷纯净水机均匀喷洒纯净水；喷洒时电机频率：60Hz，喷洒的纯净水量为35g/m²；

（2）基材成型：通过自动线铺放材料，最上层表布为防水无纺布，第二层为玻纤毡，第三层为步骤（1）制备的PU基材，第四层为玻纤毡，底层铺放普通无纺布；将铺放好的材料送入模具压制成型，压制成型模具温度：130℃，成型压力10MPa，成型时间50s，制得压制成型半成品；通过加热模具的压制后使顶衬的基材成型，同时通过模具刀口把基材周边及天窗部位多余基材冲切掉；

（3）冷却定型：将步骤（2）压制成型后的半成品进行真空吸附冷却定型，冷却时间50s，真空度0.5MPa；

（4）喷胶干燥：将步骤（3）所得冷却后的半成品放置在喷胶治具上定位，托盘传送至喷胶房内进行喷胶作业，喷胶气压0.4MPa；将喷涂半成品挂至干燥房挂钩上进行干燥处理，干燥温度80℃，传动频率：F2.0；

（5）面料贴合：将步骤（4）喷胶干燥后的半成品与面料组合置于模具进行贴合，贴合时模具温度75℃，贴合压力10MPa，贴合时间55s；

（6）冷却定型：将步骤（5）贴合好面料的半成品冷却至常温，使其定型；定型考虑整车的装配性，通过冷却定型满足顶衬尺寸的装配要求，零件不易变形。

（7）水刀切割：将步骤（6）所得定性后的半成品进行水刀切割，切割水压控制在50000psi，切割气压控制在0.8MPa；

（8）天窗包边：将步骤（7）水切割好的半成品放在压框治具上进行压框，然后将压制好天窗框的顶衬放在包边机上，使用毛刷分别对天窗框架四周围及产品前沿基材进行均匀涂胶，利用天窗包边机对顶衬前沿和天窗部位进行自动包边；包边温度110℃，前沿翻边整形时间40-50s，天窗翻边整形时间40s；

（9）附件组立：将步骤（8）包边后的顶蓬放置在组立治具上，将3M子母扣放置在天窗框子母扣基座上，利用自动超声波铆接机进行铆接；超声波频率35KHz，铆接时间2s，保压时间2.5s，铆接头尖端压入子母扣基材深度为0.5mm，铆接后每个子母扣与天窗框基座拔脱力大于400N，即得到产品汽车顶蓬。

所述步骤（5）面料贴合喷胶使用的胶水为环保水性胶水。环保水性胶水，即溶剂为水，通过与空气反应挥发掉溶剂水，完全满足气味与VOC要求，无有害物质。所述步骤（8）天窗压框包边胶水为PUR胶，与空气中水蒸气反应后形成粘结力。

所述第二层玻纤毡密度为150g/m²第四层玻纤毡密度为150g/m²。

所述面料为arctic风格针织复合面料（针织面料+PU+PE膜）。

实施例3

一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法，具体步骤如下：

（1）PU基材的制备：取PU送入滚胶机进行滚胶加热，得到PU泡棉；其中滚筒电机频率30Hz、滚胶机上下滚筒间隙5.3mm、滚胶机滚筒温度45℃，PU基材上下表面每个单面滚胶量在40g/m²，通过PU上胶起到顶衬的刚性作用；将滚完胶的PU泡棉，用喷纯净水机均匀喷洒纯净水；喷洒时电机频率：50Hz，喷洒的纯净水量为30g/m²；

（2）基材成型：通过自动线铺放材料，最上层表布为防水无纺布，第二层为玻纤毡，第三层为步骤（1）制备的PU基材，第四层为玻纤毡，底层铺放普通无纺布；将铺放好的材料送入模具压制成型，压制成型模具温度：125℃，成型压力9MPa，成型时间45s，制得压制成型半成品；通过加热模具的压制后使顶衬的基材成型，同时通过模具刀口把基材周边及天窗部位多余基材冲切掉；

（3）冷却定型：将步骤（2）压制成型后的半成品进行真空吸附冷却定型，冷却时间45s，真空度0.5MPa；

（4）喷胶干燥：将步骤（3）所得冷却后的半成品放置在喷胶治具上定位，托盘传送至喷胶房内进行喷胶作业，喷胶气压0.3MPa；将喷涂半成品挂至干燥房挂钩上进行干燥处理，干燥温度75℃，传动频率：F1.95；

（5）面料贴合：将步骤（4）喷胶干燥后的半成品与面料组合置于模具进行贴合，贴合时模具温度70℃，贴合压力9MPa，贴合时间50s；

（6）冷却定型：将步骤（5）贴合好面料的半成品冷却至常温，使其定型；定型考虑整车的装配性，通过冷却定型满足顶衬尺寸的装配要求，零件不易变形。

（7）水刀切割：将步骤（6）所得定性后的半成品进行水刀切割，切割水压控制在45000psi，切割气压控制在0.7MPa；

（8）天窗包边：将步骤（7）水切割好的半成品放在压框治具上进行压框，然后将压制好天窗框的顶衬放在包边机上，使用毛刷分别对天窗框架四周围及产品前沿基材进行均匀涂胶，利用天窗包边机对顶衬前沿和天窗部位进行自动包边；包边温度100℃，前沿翻边整形时间45s，天窗翻边整形时间35s；

（9）附件组立：将步骤（8）包边后的顶蓬放置在组立治具上，将3M子母扣放置在天窗框子母扣基座上，利用自动超声波铆接机进行铆接；超声波频率35KHz，铆接时间2s，保压时间2.5s，铆接头尖端压入子母扣基材深度为0.45mm，铆接后每个子母扣与天窗框基座拔脱力大于400N，即得到产品汽车顶蓬。

所述步骤（5）面料贴合喷胶使用的胶水为环保水性胶水。环保水性胶水，即溶剂为水，通过与空气反应挥发掉溶剂水，完全满足气味与VOC要求，无有害物质。

所述步骤（8）天窗压框包边胶水为PUR胶，与空气中水蒸气反应后形成粘结力。

所述第二层玻纤毡密度为130g/m²第四层玻纤毡密度为140g/m²。

所述面料为arctic风格针织复合面料（针织面料+PU+PE膜）。

实施例4

一种超音波铆接天窗框与蘑菇搭扣的汽车顶蓬生产方法，具体步骤如下：

（1）PU基材的制备：取PU送入滚胶机进行滚胶加热，得到PU泡棉；其中滚筒电机频率28Hz、滚胶机上下滚筒间隙5.1mm、滚胶机滚筒温度47℃，PU基材上下表面每个单面滚胶量在26g/m²，通过PU上胶起到顶衬的刚性作用；将滚完胶的PU泡棉，用喷纯净水机均匀喷洒纯净水；喷洒时电机频率：59Hz，喷洒的纯净水量为26g/m²；

（2）基材成型：通过自动线铺放材料，最上层表布为防水无纺布，第二层为玻纤毡，第三层为步骤（1）制备的PU基材，第四层为玻纤毡，底层铺放普通无纺布；将铺放好的材料送入模具压制成型，压制成型模具温度：122℃，成型压力10MPa，成型时间47s，制得压制成型半成品；通过加热模具的压制后使顶衬的基材成型，同时通过模具刀口把基材周边及天窗部位多余基材冲切掉；

（3）冷却定型：将步骤（2）压制成型后的半成品进行真空吸附冷却定型，冷却时间42s，真空度0.5MPa；

（4）喷胶干燥：将步骤（3）所得冷却后的半成品放置在喷胶治具上定位，托盘传送至喷胶房内进行喷胶作业，喷胶气压0.35MPa；将喷涂半成品挂至干燥房挂钩上进行干燥处理，干燥温度：72℃，传动频率：F1.98；

（5）面料贴合：将步骤（4）喷胶干燥后的半成品与面料组合置于模具进行贴合，贴合时模具温度69℃，贴合压力8.5MPa，贴合时间50s；

（6）冷却定型：将步骤（5）贴合好面料的半成品冷却至常温，使其定型；定型考虑整车的装配性，通过冷却定型满足顶衬尺寸的装配要求，零件不易变形。

（7）水刀切割：将步骤（6）所得定性后的半成品进行水刀切割，切割水压控制在48000psi，切割气压控制在0.75MPa；

（8）天窗包边：将步骤（7）水切割好的半成品放在压框治具上进行压框，然后将压制好天窗框的顶衬放在包边机上，使用毛刷分别对天窗框架四周围及产品前沿基材进行均匀涂胶，利用天窗包边机对顶衬前沿和天窗部位进行自动包边；包边温度105℃，前沿翻边整形时间43s，天窗翻边整形时间34s；

（9）附件组立：将步骤（8）包边后的顶蓬放置在组立治具上，将3M子母扣放置在天窗框子母扣基座上，利用自动超声波铆接机进行铆接；超声波频率35KHz，铆接时间2s，保压时间2.5s，铆接头尖端压入子母扣基材深度为0.49mm，铆接后每个子母扣与天窗框基座拔脱力大于400N，即得到产品汽车顶蓬。

所述步骤（5）面料贴合喷胶使用的胶水为环保水性胶水。环保水性胶水，即溶剂为水，通过与空气反应挥发掉溶剂水，完全满足气味与VOC要求，无有害物质。

所述步骤（8）天窗压框包边胶水为PUR胶，与空气中水蒸气反应后形成粘结力。

所述第二层玻纤毡密度为120g/m²第四层玻纤毡密度为140g/m²。

所述面料为arctic风格针织复合面料（针织面料+PU+PE膜）。