随着汽车工业迅速发展，汽车内饰产品不断革新，而门内饰板作为驾乘区域人员均会频繁接触的零件之一也得到了广泛的重视。汽车门内饰板是指安装在乘客舱区域前后侧门钣金上的内饰板，其作用是保证遮蔽钣金及安装在其上的零部件并且能够保护乘客安全，同时兼具一定的美观性和功能性，其功能性主要体现在储物。本文聚焦提炼汽车门内饰板系统的设计要点，为门内饰板设计提供参考意见。
门内饰板一般通过焊接、骡接、卡接等方式将各个分件组合起来，依据不同的车型定位、造型和功能性，分件存在差异化，但基本包括图 1 所示的零件：本体、地图袋、三角板、上装饰板、嵌饰板、扶手、装饰条、内开拉手、开关面板、高/低音喇叭网罩等［1］。其中喇叭网罩及其背后的集成支架可以承担安装固定喇叭的作用；集成式开关面板除了提供门控开关的作用，还具有储物和充当开关门拉手的作用；内开拉手背部与拉索相连可控制门的打开，地图袋则具有一定的储物功能。
汽车门内饰板的结构
最早期的门内饰板主要起到遮蔽的作用，仅仅是一块注塑板。随着汽车行业的发展，越来越注重用户体验，门内饰板上零件的造型开始多样化，分件开始集成各式各样的工艺并承担起一定的功能性。
汽车门内饰板的材料
门内饰板的成型工艺各种各样，但其材质基本可概括为“硬”和“软”两种类型，下面就从这两方面对门内饰板的材料进行探讨。
硬质材料
硬质材料主要是指注塑成型的零件，门内饰板常用材料见表1。
在汽车领域，考虑零件所需的各种性能以及成本因素，大多使用PP的改性材料，例如追求轻量化但对刚强度要求不高会选用PP+EPDM-TD05，对非外观的零件机械性能要求较高时会选用PP+玻纤材料。
除了塑料件以外，门内饰板上也经常会运用铝合金、不锈钢金属来制作铭牌、网罩等凸显金属质感。
软质材料
基于注塑成型的硬塑零件，通过加工工艺使其表面呈现出软质的触感，表面用来包覆的这一层面料称为软质材料。软质材料根据触感和成本的不同可选用 PVC、PU、仿麂皮、真皮、织物，这些软质材料的物性见表 2。
实际常用的包覆材料除了单表皮这种类型以外，一般会通过火焰处理或者胶水将表皮与不同厚度的海绵进行复合以期增加触感的软度，这种俗称 “带背泡表皮”，其组成如图 2 所示。
汽车门内饰板的工艺
汽车门内饰板的工艺可以分为成型工艺、表面处理工艺、表皮包覆工艺。
成型工艺
成型工艺指的是产品从原材料例如粒状或粉状成型为零部件的过程，通常的加工工艺如注塑、 金属压铸、激光雕刻等。
表面处理工艺
表面处理工艺是指对已经通过成型工艺的硬质零部件采取“喷、氧、镀”等方式进行再加工改变表面的过程，这个过程可以赋予零部件更多的外观展示效果，部分工艺也能使零部件的性能得到提升。
喷涂指利用喷枪等工具，把漆料涂装在注塑件表面使其变为带有特定颜色的、光泽度高的零件的过程。多用于门内饰板装饰条、开关面板等零件。阳极氧化是一种金属表面处理工艺，在门内饰板上多运用在金属喇叭网罩上。电镀是指利用电解的原理使塑料零件表面镀上一层金属薄层的工艺，可以分为真空电镀和水电镀。装饰条、内开把手区域常运用这种表面处理工艺，表面处理后的效果如图3所示。
包覆工艺
包覆工艺指的是实现软质材料包覆到硬质材料制成的骨架上的工艺，通常可采用手工包覆、真空吸附、低压注塑。包覆工艺提升了产品的精致性。
手工包覆，是一种使用较为普遍的包覆工艺。其过程是通过手工将表皮与喷胶后的骨架复合在一起。低压注塑，其主要过程是：复合面料预挂至动模—热熔胶机加热—塑胶注塑入闭模—固化—冷却定型—取料—成型零件［2-4］。
阳模成型，属于真空吸附的一种，是将纹理已成型的表皮通过真空吸附到骨架上进行复合的包覆工艺，其主要工艺过程如图4所示。
阴模真空成型，也称为模内成型皮纹，简称 IMG，也是真空吸附的一种。其过程是将不具有纹理的表皮通过真空吸附到蚀刻纹理的阴模上变成带有纹理的皮纹，同时在同一套模具内可通过真空吸附将表皮与骨架进行复合。这种包覆工艺成型的零件其表面纹理均匀，光泽度高。其主要工艺见图 5。
总体而言，各种包覆工艺都具有其优缺点。
手工包覆过程由于有火焰处理工序，需要考量产品骨架的抗热变形能力；由于包覆主要依靠人力，所以效率比较低且一致性无法得到保障。但其优点也很明显，对于复杂型面的产品例如型面倒扣，手工包覆也能实现软质触感；不同种类的表皮都能用手工包覆样件，例如真皮只能采用手工包覆。
真空吸附、低压注塑均属于模具参与的包覆工艺，有利于成型圆角更小的包覆样件，且包覆样件一致性更好，并且由于无需喷胶处理，成型工序更少同时也利于产品VOC和气味性的改善。各种包覆工艺中，阴模吸附由于是模内成型表面纹理，其对包覆产品纹理的还原性最好。
门内饰板的结构设计策略
门内饰板的结构设计是为了实现美观性和功能性。这就要求门内饰板在门钣金上具有稳固的可安装性、维修时的可拆卸性；同时需要满足门内饰板与周边件的匹配性，例如与钣金的匹配间隙、前门内饰板与IP的配合等；除此以外，还需要考虑门内饰板的自身刚强度、自身匹配等性能。其结构设计策略可以总结为四个方面，可拆卸设计、可制造设计、可感知质量设计、可平台化共用设计。
可拆卸设计
门内饰板总成通常采用塑料卡扣、定位销、螺栓或者自攻螺钉与门钣金区域进行连接［5］。大部分门内饰板多选用塑料卡扣安装固定到门钣金上，此种固定方式外观不可见，生产装配时只需Y向拍打，安装方便。但是门内饰板存在内开拉手和扶手区域时，需要考虑使用工况下会受力，因此在这些区域会采用螺栓连接钣金的方式，同时为了美观会设计螺栓堵盖进行遮盖。
图6所示为一款常用定位的可拆卸式塑料卡扣。该卡扣的定位是利用卡扣的中间轴，与门内饰板上的卡扣固定座的中间轴内孔形成一个间隙配合，通过控制配合间隙的大小在0.1~0.2mm（对于同一款卡扣，调节卡扣安装座的孔径大小）范围间来实现定位效果。
产品的定位设计按照“3-2-1”原则来固定零件在空间的6个自由度。门内饰板总成的产品定位策略也基本遵循此原则。如图7所示，以某车型的前门内饰板为例，门内饰板通过固定在卡扣座上的卡扣与钣金进行连接，控制Y向自由度，其上端靠近仪表板处卡扣作为主定位，控制X与Z向的自由度，后端的卡扣座作为辅助定位，共同限制Z向自由度，用以保证前门内饰板前端与IP的匹配，前门内饰板与玻璃水切的匹配。为了保证门内饰板总成与钣金的匹配间隙，在门内饰板总成边缘周圈布置均匀的卡扣安装点，安装点孔中心离饰板边缘以不大于35mm为宜，安装点的布置间隙以150~200mm为宜。除此以外，在门内饰板的圆角区域也应该布置卡扣安装点便于控制与钣金匹配。在车门内饰板内开拉手和扶手区域各采用一颗螺钉固定。
门内饰板自身分件的配合上，为了保证稳定性，一般采用门内饰板大本体作为大框架，其他分件作为小总成通过焊接、卡接、螺接等方式固定在大框架上，而所有与钣金连接的塑料卡扣均布置在大本体。这样的大兼小的方式有利于零件的稳固、 也有利于装配间隙管控。
除了定位策略以外，还需要考虑生产线装配路径可行性，门内饰板最常见的就是背部的吸音棉挂钩点是否方便吸音棉装配、开关面板在生产线上是否方便接线装配、螺钉装配时是否有工具操作空间等。
可制造设计
结构设计是基础，还需要分析该结构是否可顺利完成生产制造。主要涉及模具可行性、包覆可行性。
针对不同的处理工艺，模具可成型的角度存在一定差异，需要根据脱模和表面处理情况进行确认，一般情况下门内饰板大本体的拔模方向与整车坐标的Y向一致，门内饰板背部的加强筋、开孔以及boss柱的设计均需以此为依据进行。通常情况，门内饰板的拔模角度不应小于3°，若蚀纹纹理较深，拔模所需角度相应要加大。同时，还需要考虑成型过程总的料厚设计过渡均匀，以防出现应力集中而导致的外观缩痕问题；零件背部的加强筋厚度与本体料厚的比值，一般小于1/3也能避免外观缺陷问题。
包覆可行性需要考虑骨架圆角是否可以包覆，内部结构设计是否留有包覆面料反包空间。
可感知质量设计
可感知质量是指通过触觉、嗅觉、听觉及视觉而感受到的质量，感知质量的提高是内饰产品力提高的反映和表现。
门内饰板结构设计可以从以下几个方面进行感知质量优化：
（1）静态外观评价：整体的造型、色彩及纹理定义是否具有美感，且比例协调；例如门内饰板的电镀、包覆质量是否优秀，零件是否存在色差；门内饰板的各分件外观是否存在三角洞或V型匹配间隙；内开拉手和手柄开启后是否存在结构特征外露的情况。
（2）静态舒适性评价：门内饰板的扶手区域的宽度和软硬度是否合适；门内饰板的扶手在感知质量评估中，触觉感知强于视觉感知，触觉感知主要包括肘倚靠、肘压、手触摸感等，主要表征是扶手的软硬度和扶手是否有支撑手臂的平面。
单皮包覆会使扶手偏硬，使用带背泡的表皮包覆，背泡越厚触感越软但同时也会导致包覆造型还原度低，所以扶手设计时通常采用“硬塑骨架+PU发泡块+带背泡表皮”包覆的方案来平衡视觉感知和触觉感知，其中主要通过调节发泡块的硬度来控制扶手的软硬度。发泡块硬度的影响因素除了生产配方和工艺以外，设计厚度也有影响，扶手区域通常设计发泡厚度6~12mm为宜。
扶手宽度的设置主要考虑手臂的空间，如图8所示，手臂的侧面与底面分别与嵌饰板和扶手上表面同时相切时的位置即扶手需要考虑的宽度位置。扶手宽度在前臂区域建议不小于50mm，肘部区域建议不小于35mm。
（3）静态储物空间评价：地图袋尺寸合适，地图袋可以满足常见文件、雨伞、饮品的存放且在行驶过程中不会掉出门内饰板。
结合大部分用户的常规需求，地图袋尺寸最适宜为至少能容纳A4尺寸书本（210mm×297mm）和500mL饮料瓶，即地图袋长度（沿整车X方向）≥297mm，宽度（沿整车Y方向）≥68mm较为适宜。
同时还需考虑饮料瓶放置防倾倒设计。为防止水瓶掉出门内饰板建议地图袋深度大于水瓶高度的1/3一般以大于80mm为宜；为防止饮料瓶竖直放置时在地图袋内倾倒，地图袋也会设计存放专区，图9是两种常见地图袋形式，图9（a）中地图袋不具有明显隔断，放置水瓶区域设计大斜坡利于水瓶固定位置，建议倾斜值大于15°；图9（b）所示为具有隔断结构的地图袋
（4）动态使用操作性：门内饰板内开拉手操作是否存在晃动或异响的情况；内开拉手和拉手盒操作区域是否满足人体工学；内开拉手的操作力是否合适，力值太小内开容易自动打开，力值太大用户操作体验不佳，建议空载的内开初始开启力不小于 3 N，完全开启力不大于 25 N。
可平台化共用设计
一辆车具有四个侧门内饰板，考虑到零件开发成本以及出口车型开发的需求，在一款车型零件设计时就需要同时考虑车型国际化策略、前后门内饰板的零件共用问题。可考虑平台化共用设计的零件包括开关面板、内开拉手、螺栓饰盖等。在设计时，前后门单侧共用的零件只需保证零件布置空间一致即可，左右门通用零件的主要设计考虑为轴对称。
门内饰板的设计验证
为了保障门内饰板的基本使用功能，其各项性能必须满足设计要求。设计验证包括 CAE 仿真分析及实物零件试验两类。
CAE 仿真分析
门内饰板CAE仿真分析的重点是两部分，一是仿真分析门内饰板上的“功能件”，包括内开拉手的刚强度分析、拉手盒区域的强度分析、扶手区域的强度分析；二是分析门内饰板的安全性能，包括门内饰板对应乘客碰撞时肩/腹/胯接触区域的侧冲性能。
图10为拉手盒使用情况的CAE仿真分析。其工况是，模拟对拉手盒中央区域施加Y向的一定力值，得到拉手盒的等效塑性应变云图，该拉手盒不会发生变形，表明其结构设计合理。
图11为门内饰板腹部冲击性能的仿真结果。当入侵位移为30mm时，上腹部的冲击反作用力为4123N，下腹部的冲击反作用力为3241N，对比目标值，均不满足要求。
将扶手与扶手支架相连的焊接柱结构向后移动6mm同时挖空前端结构，按图12所示进行优化，并将扶手支架的材料从ABS变更为PP-EPDM-TD20，上下腹部的冲击反作用力分别下降至2206N和2231N，满足要求。通过以上的CAE分析，可以提前预判风险，提前通过优化结构、更换材料等改变零件的刚强度。
试验验证
试验验证主要包含零部件级试验和整车级试验。零部件级试验主要是验证门内饰板零件自身的性能，一般包含地图袋/扶手操作耐久、开关面板安装强度、卡扣座强度、表皮复原性、低温落球、温度交变等试验。针对门内饰板，整车试验主要是指整车可靠性试验，主要包含环境适应性试验、道路耐久性试验、室内耐久性试验、碰撞试验。
门内饰板设计未来趋势
现如今的门内饰板设计在维持其原有设计元素的基础上，将健康环保、智能化、轻量化等融入其中。
健康环保
门内饰板的骨架采用麻纤成型，更加环保；门内饰板越来越多地采用大面积软质材料甚至于全包覆，在软质材料方面开始使用有机硅、水性 PU、 添加非银离子有机抗菌剂的抗菌表皮、生物基等环保、创新材料。
除此以外，还采用免喷涂材料，可以省去表面喷涂处理等工序，一次注塑得到喷涂效果的零件。
智能化
门内饰板作为内饰的一个组成部分，也是驾乘者接触均比较多的区域，这个区域的设计也是汽车智能化的重要一环。例如嵌饰板区域增加透光效果，扶手区域增加皮革智能显示，充电、开关面板区域实现触控滑动功能。
轻量化
门内饰板采用微发泡工艺，在减重 15%~45% 的前提下保证隔音缓冲性能的同时，还有利于减少零件开发周期体现环保性。
个性化
门内饰板的装饰条或者开关面板区域，表面处理采用实木使得内饰表面呈现出木纹肌理，层次更丰富；注塑件采用繁星饰板获得类似于星空效果；装饰板或者饰条可以采用水晶，尽显奢华。
结束语
门内饰板的设计是一个不断进步的过程，本文从门内饰板的分件组成、材料选取、工艺、结构设计策略及后续的验证环节、未来趋势等方面论述了现有门内饰板的设计理念。希望本文的归纳总结能够为门内饰板设计提供一定的理论依据和技术支持，同时也希望门内饰板的设计未来能存在更多的可能性。
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