淺談汽車外飾件感觀品質(zhì)設(shè)計方法

宋小寧,錢鈞，汪浩

(安徽江淮汽車集團股份有限公司，安徽合肥 230601)

0 引言

汽車外飾在整車中主要起到美化、防護、安全等作用。為了追求整車造型美觀，像保險杠等外飾件分縫處圓角越來越小，為了滿足其他相關(guān)部件固定等需求，保險杠不可避免地需要優(yōu)化一些內(nèi)部結(jié)構(gòu)，使得外表面不易出現(xiàn)外觀縮痕、熔接痕、翹曲變形等外觀缺陷。為了滿足整車造型需求，保險杠造型分塊越來越多，如何高品質(zhì)控制好部件間外觀匹配已顯得尤為重要。

文中結(jié)合了以往汽車保險杠的外觀問題及實際工作中的經(jīng)驗，主要研究了汽車外飾注塑件感觀品質(zhì)設(shè)計方法及要求，通過迭代車型上的應(yīng)用，有效提升了汽車外飾注塑件的感觀品質(zhì)。

1 汽車外飾件簡介

汽車外飾主要包括前后保險杠、進氣格柵、前大燈、尾燈、后視鏡、前后風窗玻璃、頂飾條等，如圖1所示。主要起美化、防護、安全等作用，也有部分特定位置具有一些專用功能。

外飾件常見的成型工藝有注塑、吹塑、模壓等，其中注塑類應(yīng)用較為廣泛。常用材料包括聚丙烯(polypropylene，PP)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(acrylonitrile-butadiene-styrene，ABS)、丙烯酸-苯乙烯-丙烯腈(acrylic-

styrene-acrylonitrile，ASA)、聚碳酸酯/丙烯腈-丁二烯-苯乙烯合金(polycarbonate/acrylonitrile-butadiene-styrene，PC/ABS)等根據(jù)使用部位及功能不同，主要應(yīng)用材料見表1。

圖1 汽車外飾主要部件

表1 外飾件主要應(yīng)用材料

2 汽車外飾件主要外觀缺陷

在實際生產(chǎn)制造中，汽車外飾注塑件還存在不少外觀缺陷，如填充不足、飛邊、縮痕、熔接痕、氣泡、翹曲變形等。其中縮痕、熔接痕、翹曲變形等常見缺陷與產(chǎn)品設(shè)計強相關(guān)，出現(xiàn)在前后臉、側(cè)面的大型注塑件上就會嚴重影響整車外觀品質(zhì)。

(1)填充不足：是指模腔未完全充滿，未能得到目標制品的形狀。

(2)飛邊：又稱溢邊、披鋒、毛刺等，大多發(fā)生在模具的分合位置上。

(3)縮痕：是指注塑品表面產(chǎn)生了凹陷情況。

(4)熔接痕：是指熔融的塑料分成兩道及以上進行流動，之后再匯合，此時由于流動樹脂的前端部分冷卻氧化進而難以完全熔合，最終產(chǎn)生的條紋。

(5)氣泡：是指在注塑制品表面出現(xiàn)微小氣泡，或制品厚壁內(nèi)形成氣泡。

(6)翹曲變形：是指在注塑成型的過程中，制品內(nèi)部出現(xiàn)應(yīng)力，進而形成的變形。

3 汽車外飾件感觀品質(zhì)設(shè)計

除過模具及注塑工藝影響因素，注塑件外觀缺陷與產(chǎn)品的設(shè)計強相關(guān),包括材料合理選擇與良好結(jié)構(gòu)設(shè)計。

3.1 注塑件材料選擇

外飾部件材料通常要根據(jù)部件外觀定義、使用部位等進行選擇。因材料收縮率和結(jié)晶度對產(chǎn)品外觀缺陷影響較大，對于關(guān)鍵部件應(yīng)優(yōu)先選擇低收縮率材料，有利于規(guī)避產(chǎn)品外觀縮痕，控制產(chǎn)品尺寸。對于零部件長寬尺寸比例較大、外輪廓度要求較高等部件，須采用低收縮率材料。以外飾尺寸較大的保險杠為例，兼顧尺寸穩(wěn)定性及外表質(zhì)量，選擇低收縮率為0.5%～0.6%的改性聚丙烯材料對產(chǎn)品外觀會有較大改善。

3.2 注塑件結(jié)構(gòu)設(shè)計

外觀縮痕、熔接痕、翹曲變形等是外飾注塑件常見的缺陷，通常與產(chǎn)品造型面、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)等設(shè)計強相關(guān)。正確的結(jié)構(gòu)設(shè)計與合理的工藝相結(jié)合，才能制造出更優(yōu)良的外觀產(chǎn)品。從造型到3D數(shù)據(jù)設(shè)計的全過程，做好產(chǎn)品外觀設(shè)計質(zhì)量管控是尤為重要的。

3.2.1 造型圓角處縮痕規(guī)避設(shè)計方法

為了追求較小的造型分縫，部件分縫處圓角越來越小，但外飾注塑件外觀縮痕與造型面夾角、最小圓角強相關(guān)，對于形面夾角較小處就很容易產(chǎn)生縮痕，為了規(guī)避造型圓角處產(chǎn)生縮痕，注塑件圓角料厚與基本料厚越接近越好，以保險杠的改性PP材料為例，圓角料厚與基本料厚差值≤0.3 mm，基本可以規(guī)避注塑縮痕，如圖2所示,其中為注塑件內(nèi)圓角，、為注塑件基本料厚，為注塑件圓角處料厚。

圖2 造型夾角圓角料厚要求

通過對不同造型夾角、不同造型圓角進行對比分析與測算，結(jié)合實際產(chǎn)品，在造型階段圓角與夾角滿足一定要求，就能有效規(guī)避塑件圓角處縮痕，否則很難靠調(diào)整工藝參數(shù)等規(guī)避注塑件外觀縮痕。

以基本料厚2.8 mm為例，當外造型圓角不小于2.6 mm，內(nèi)圓角0.2 mm，造型夾角不小于69.5°，圓角料厚約3.1 mm，基本不會出現(xiàn)縮痕風險；對于造型夾角小于69.5°，可通過減膠的方式規(guī)避圓角縮痕風險，單邊減膠可減至2.0 mm，雙邊同時減，最薄可減至2.4 mm，如圖3所示。具體設(shè)計時可結(jié)合產(chǎn)品強度等要求，針對夾角較小處型面需關(guān)注模具強度及壽命。

圖3 保險杠圓角與造型夾角匹配

通過理論分析與實際驗證，外飾大型注塑件保險杠造型圓角與夾角關(guān)系見表2，基本可以有效規(guī)避圓角縮痕，要同步考慮模具強度及壽命。

表2 造型圓角與夾角關(guān)系 單位:(°)

322 結(jié)構(gòu)處縮痕規(guī)避設(shè)計方法

為了滿足周邊部件的固定，注塑件背面通常需要做相關(guān)結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致局部外觀出現(xiàn)縮痕，對于保險杠等關(guān)鍵外造型面不允許設(shè)計有“狗窩”、加強筋等特征，一般按照以下設(shè)計要求，否則必須增加內(nèi)襯板。

(1)加強筋厚度d不大于基本料厚t3，且僅允許布置在大圓弧面、翻邊面上，如圖4所示。

圖4 加強筋設(shè)計允許位置示意

(2)“狗窩”盡可能布置在圓角或翻邊等特征上，如圖5所示。

圖5 “狗窩”設(shè)計允許位置示意

(3)焊接粘貼支架代替直接在保險杠本體上長“狗窩”等固定特征。

323 熔接痕、翹曲變形等規(guī)避設(shè)計方法

避免熔接痕出現(xiàn)在A面，結(jié)構(gòu)設(shè)計要合理。注塑件中間位置多為進膠口，設(shè)計時首先要避免在Y處開孔等結(jié)構(gòu)，無法避免時需綜合考慮開孔深度，降低熔接痕風險。

避免產(chǎn)品翹曲變形，自由邊界處必須設(shè)計翻邊，以保證邊界的整體強度；若無法增加加強翻邊，應(yīng)根據(jù)產(chǎn)品形狀增加橫豎向筋，橫條格柵可增加豎向筋，并且豎筋間距盡可能控制在120以內(nèi)。

4 結(jié)束語

外飾件感觀質(zhì)量在整車中越來越重要，特別像注塑件的外觀質(zhì)量與造型、結(jié)構(gòu)設(shè)計、生產(chǎn)制造工藝等強相關(guān)，產(chǎn)品設(shè)計全過程嚴格的質(zhì)量管控是確保外觀質(zhì)量的有效措施。文中結(jié)合實際工作中的經(jīng)驗，梳理了汽車外飾件感觀品質(zhì)設(shè)計方法及要點，且通過在量產(chǎn)車型中應(yīng)用均有效規(guī)避了注塑件外觀缺陷，大大提升了注塑件外觀感知質(zhì)量，為后續(xù)車型開發(fā)提供一定參考。