一種塑扣在汽車外飾件上的應(yīng)用

佟炳勇，曾令勇

(丹東黃海汽車有限責(zé)任公司，遼寧丹東 118009)

?

一種塑扣在汽車外飾件上的應(yīng)用

佟炳勇，曾令勇

(丹東黃海汽車有限責(zé)任公司，遼寧丹東 118009)

塑扣在汽車外飾件裝配上的使用呈增長趨勢。為了在外飾件上更準(zhǔn)確地應(yīng)用塑扣連接，針對某款汽車的裝飾條匹配塑扣的設(shè)計過程，對工程驗證階段裝配過程中塑扣使用出現(xiàn)的問題進(jìn)行驗證、分析，切實地解決了工程驗證過程中裝飾條裝配困難和裝配質(zhì)量不好的問題。通過一種塑扣在汽車外飾件上的應(yīng)用總結(jié)了外飾件塑扣在設(shè)計和使用上需要注意的一些關(guān)鍵點。

塑扣；裝配；外飾件

0　引言

汽車零部件的常用固定方式有緊固件、塑扣、膠粘和部件自身卡腳卡接等多種方式。受輕量化、防銹蝕、操作方便性等原因的影響，塑扣在汽車上有著廣泛的應(yīng)用。汽車外飾件因外觀美化需求，要求固定牢固、安裝點隱蔽，所以塑扣在汽車外飾件裝配上的使用呈增長趨勢。以某款汽車的外飾件匹配塑扣的設(shè)計過程為例，針對一種塑扣在連接固定外飾零件過程中出現(xiàn)的問題進(jìn)行驗證、分析，以此說明塑扣在汽車外飾應(yīng)用中一些使用注意事項。

1　設(shè)計思路

需為某款汽車設(shè)計一款薄壁車門裝飾件，要求零件表面電鍍、外表鏡面美觀。該件裝配在車門外板下方，內(nèi)側(cè)操作空間受限，安裝點的布置不能影響外露表面美觀性，所以初步選定利用塑扣或聚丙烯泡沫膠帶粘貼。經(jīng)對成本、工藝要求和過程控制的難易程度等進(jìn)行衡量，最終確認(rèn)使用塑扣裝配。因零件Y向部分造型較薄限制了零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)和塑扣的尺寸，需要選擇一種整體尺寸較小的塑扣。裝配順序為先將塑扣裝配到裝飾條上，再將裝飾條裝配到車門上。

2　設(shè)計方案及后續(xù)產(chǎn)生問題的分析

設(shè)計階段需要匹配和優(yōu)化塑扣、外飾件、車門三者的關(guān)系，進(jìn)而達(dá)到裝配方便、固定牢固、經(jīng)久耐用、外觀美觀的目的。塑扣起連接兩個零件的作用，對其自身的性能要求較高，需要有良好的耐候性和抗老化能力。所以選擇性能優(yōu)異的PA6制造。外飾件是塑扣的載體。外飾件與車門實現(xiàn)良好的配合是目標(biāo)。它們與白車身相互影響，互相依托。在塑扣、外飾件、白車身的配合上需要關(guān)注的重點有：塑扣的有效卡接厚度、裝配和拆卸的方便性、塑扣的插拔力。圖1是裝配關(guān)系及結(jié)構(gòu)示意圖，在設(shè)計和工程驗證階段先后進(jìn)行了數(shù)次改進(jìn)。外觀A面確認(rèn)后，結(jié)構(gòu)設(shè)計構(gòu)思和改進(jìn)的部分內(nèi)容如下：

2.1車門的對應(yīng)結(jié)構(gòu)

車門外板對應(yīng)裝飾件安裝位置沖壓成槽型。這樣將裝飾條嵌入車門中，可以保證視覺效果上“無縫隙”；車門外板厚0.8mm，沖7mm×25mm方孔與塑扣配合，Z向與塑扣配合的關(guān)鍵尺寸控制在7.0～7.2mm，X向的尺寸較長方便容差；為便于塑扣Y向裝配和對接，對車門外板(曲面)增加沖壓特征，確保裝配面法向與Y同向。

同樣的塑扣在內(nèi)飾和外飾的使用上是有區(qū)別的。內(nèi)飾件多固定在車門內(nèi)板、內(nèi)側(cè)圍、立柱等部件上，這些部件多有凹槽、加強(qiáng)筋，或者封閉成盒狀，整體的強(qiáng)度較高；外飾件多固定在翼子板、側(cè)圍外板、車門外板等部件上，這些部件多由薄板構(gòu)成，并且內(nèi)部無或少有支撐和加強(qiáng)的結(jié)構(gòu)，整體的強(qiáng)度較低；并且外飾件裝配部位多噴漆且外觀質(zhì)量要求高，所以塑扣在外飾使用上要對插拔力加以注意。

2.2裝飾條的結(jié)構(gòu)

外裝飾條a1、a3邊緣處倒角，減少與車門外板的接觸面積，避免接觸面過大易控制而造成裝配縫隙不良。初始設(shè)計a2與車門外板貼合，目的是控制塑扣的插入量。但工程驗證階段發(fā)現(xiàn)此處與a1、a3產(chǎn)生了過度約束，導(dǎo)致裝飾條無變形，塑扣無法裝配。所以更改a2處為間隙配合，預(yù)留間隙1.5mm。

裝飾條上對應(yīng)塑扣的安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計為工字形，可以很好地保證結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。需注意工字形結(jié)構(gòu)寬度c不能大于塑扣的最小變形后尺寸。為了便于塑扣的裝配，裝飾條上工字結(jié)構(gòu)的插片前部做楔形倒角結(jié)構(gòu)，相應(yīng)的塑扣卡腳也做了倒角設(shè)計。

裝飾條的壁厚3mm，初始設(shè)計時據(jù)經(jīng)驗“肋的寬度為壁厚的0.5～0.7倍[1]”，設(shè)定筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)的壁厚為1.8mm，并對滑塊成型的底部結(jié)構(gòu)壁厚減薄弱化，防止縮痕的出現(xiàn)。該件為ABS做電鍍處理，在工程驗證階段外表面仍然可以看出縮痕，為此經(jīng)模流分析更改所有筋等內(nèi)部結(jié)構(gòu)壁厚為1mm，才使縮痕處于可接受范圍內(nèi)。

裝飾條的安裝點原為水平直線居中布置，為保證裝飾條的穩(wěn)定性并利于控制配合縫隙，將裝飾條的安裝點Z向交錯布置，水平間距100mm；Z向上方的裝配縫隙常處于視線之內(nèi)，所以上方的安裝點多于下方；裝飾條的兩端屬于關(guān)鍵區(qū)域，所以在兩端接近端點處分別布置一Z向居中的安裝點。位于裝飾條X向?qū)ΨQ面的安裝點被設(shè)計為主定位，依靠兩側(cè)突出的加強(qiáng)筋限制裝飾條的串動，設(shè)計間隙兩側(cè)均為0.2mm。

2.3塑扣與裝飾條的匹配

初始設(shè)計的塑扣上預(yù)留兩條較長縫隙的目的是增加塑扣的變形量。經(jīng)分析模具上無法制作如此小的縫隙對應(yīng)機(jī)構(gòu)，所以更改此處的縫隙的長度和形狀。

初始設(shè)計時設(shè)想裝飾條受力F1推動，裝飾條變形后塑扣恰好卡入鈑金孔中。實際上在裝飾條的結(jié)構(gòu)、厚度、截面尺寸、材質(zhì)和表面處理等因素的共同影響下，該件強(qiáng)度和剛度高，截面X向變形尺寸小，無法實現(xiàn)靠裝飾條變形將塑扣卡入孔中的設(shè)想。

初始設(shè)計時裝飾條上插片的厚度e為1.8mm，與塑扣內(nèi)壁貼合，此處設(shè)計尺寸借用內(nèi)飾件后視鏡內(nèi)三角板(PP)的配合尺寸。但實際裝配過程效果不好，分析兩者材料及表面處理不同，插片的硬度、剛度不一致，塑扣的變形量不足。為了解決此問題，經(jīng)試驗驗證將e變更到1.3mm以下可以實現(xiàn)良好的配合。

初始設(shè)計時設(shè)定b為0.5mm，目的是為了便于塑扣裝配到外飾件舌片上，消除公差的影響。但在裝配過程中塑扣先與鈑金孔接觸，再與孔邊緣接觸后，F(xiàn)2造成塑扣退縮0.5mm，塑扣的卡腳最高點無法越過孔壁。因此更改裝飾條結(jié)構(gòu)，將b更改為干涉0.3mm，這樣有利于塑扣的卡入，并解決了裝飾條受力變形尺寸小的問題和塑扣裝配困難的問題。同時為便于塑扣裝配和容差，增加控制尺寸d為0.5mm。

2.4塑扣、裝飾條和車門間的相互影響

設(shè)計階段這個裝飾條使用的塑扣做了3次種類變更；從塑扣類型選定到塑扣、車身、外飾件開模階段提出和解決的問題共14項；工程驗證階段因設(shè)計產(chǎn)生的問題有5項。從中可以看出整個過程是多么的艱難。塑扣卡接困難的原因相互交錯，相互影響，多數(shù)問題并不單純是由塑扣自身產(chǎn)生的；有時為了解決問題而做的變更屬于將錯就錯，為了快速有效地解決問題并未找到問題發(fā)生的原因。因為每一零件的每一點變更都要認(rèn)真校核是否對周邊相關(guān)件產(chǎn)生不良影響，所以問題的分析和解決需要深入和全面。

3　結(jié)束語

隨著整車輕量化、環(huán)保、成本控制等原因，汽車上塑扣的使用量越來越大。小小的塑扣會因為使用位置、配合部件、自身材質(zhì)、結(jié)構(gòu)等因素產(chǎn)生大量問題。為解決問題，如果對外飾件進(jìn)行更改，將涉及結(jié)構(gòu)調(diào)整、模具修改，嚴(yán)重的甚至是模具報廢；如果對塑扣進(jìn)行修整，將有可能開發(fā)出許多差別細(xì)微的不同塑扣，不便管理和使用。所以看似簡單的塑扣更應(yīng)該認(rèn)真嚴(yán)謹(jǐn)?shù)貙Υ?，積累設(shè)計和使用的經(jīng)驗。塑扣的使用要求是約束、配伍性、堅固性和強(qiáng)度，設(shè)計要素包含鎖緊功能、基本形狀、接合方向、裝配方向、約束功能件和增強(qiáng)件[2]。關(guān)注塑扣使用的關(guān)鍵點，執(zhí)行嚴(yán)格的設(shè)計、審批、驗證過程控制，這樣才能設(shè)計出好的產(chǎn)品。

【1】曹渡.汽車內(nèi)外飾設(shè)計與實戰(zhàn)[M].北京：機(jī)械工業(yè)出版社,2011：152.

【2】BONENBERGERPR.塑料卡扣連接技術(shù)[M].馮連勛，馬秀清，董力群，譯.北京：化學(xué)工業(yè)出版社,2004：14，23.

ApplicationofPlasticBuckleinAutomotiveExterior

TONGBingyong,ZENGLingyong

(DandongHuanghaiAutomobileCompanyLimited,DandongLiaoning118009,China)

Thereisagrowthtrendabouttheplasticbuckleusedinautomotiveexteriorassembly.Inordertomoreaccuratelyapplyplasticbuckleconnectioninautomotiveexteriors,theproblemsoccurredduringtheassemblyprocesswereverifiedandanalyzedforacardecorationandplasticbuckle.Theproblemsoftheassemblydifficultandpoorqualityintheengineeringverificationprocessweresolvedeffectively.Throughtheapplicationofplasticbuckleinautomotive,somekeypointsabouttheexteriorplasticbuckleinthecourseofdesigningandusingweresummarized.

Plasticbuckle;Assembly;Exteriorparts

2016-04-25

佟炳勇(1978—)， 男，本科，工程師，主要研究方向為汽車外飾件、附件。E-mail：20535676@163.com。

U463.83+9.2

B

1674-1986(2016)07-059-03