1、如果你想成為一個優(yōu)秀的汽車產(chǎn)品工程師，并且從事汽車注塑件的設(shè)計和開發(fā)，那么你就必須掌握和具備一些汽車塑料件方面的基本知識，以便能夠更好的完成你的工作。下面我結(jié)合我的一些經(jīng)驗和掌握的知識與大家分享一些信息，希望對大家今后的工作有所幫助和借鑒，希望與大家共同探討與學(xué)習(xí)。,在我們設(shè)計和開發(fā)任何產(chǎn)品之前，我們必須對它們的用途和功能要求定義清楚包括它們的目標(biāo)價格等等。作為我們汽車零部件供應(yīng)商來說，汽車產(chǎn)品的總的定義通常都由主機(jī)廠（OEM）定義清楚，并簽發(fā)產(chǎn)品設(shè)計責(zé)任書由產(chǎn)品開發(fā)人員進(jìn)行設(shè)計開發(fā)。對于汽車塑料件設(shè)計也是一樣的。當(dāng)你接到汽車塑料件設(shè)計任務(wù)時，首先你要考慮和明確一些基本的問題： 零件的用途：（

2、1）結(jié)構(gòu) （如功能支架、儀表板骨架等更關(guān)注強(qiáng)度表現(xiàn)的零件） （2）非結(jié)構(gòu)（裝飾條、蓋板等表面可視的更關(guān)注外觀質(zhì)量的零件） 零件的生產(chǎn)過程：（1）注塑 （2）吹塑 （3）搪塑 零件的組成材料：（1）材料的種類 （2）材料特性 （3）材料成本 零件的特別要求：（1）涉及法規(guī)和安全方面的要求/標(biāo)準(zhǔn) （2）顧客的特別要求/標(biāo)準(zhǔn) （3）我們內(nèi)部自己的特別要求/標(biāo)準(zhǔn),下面我們針對汽車注塑件，再進(jìn)一步了解一些設(shè)計方面的基本知識與準(zhǔn)則： 1 基本壁厚 Nominal Wall 就是我們通常講的零件的料厚，它是零件的基本特征也是重要特征，是其他特征的載體。 設(shè)計要點：（1）適當(dāng)?shù)谋诤?（2）均勻一致的壁厚 不合

3、理的壁厚容易導(dǎo)致，零件剛度和強(qiáng)度不足或材料浪費、生產(chǎn)效率低、成本增加。壁厚不均勻的注塑件對生產(chǎn)過程和零件功能都有很大影響。容易產(chǎn)生表面局部凹陷、空穴、制件變形、縮痕、尺寸不穩(wěn)定及其他可見的表面缺陷。 -例外：當(dāng)然這不是絕對的，有時根據(jù)設(shè)計需要也會存在一些例外情況，如局部增加料厚防止表面產(chǎn)生縮痕。,2 筋的設(shè)計 Ribs 注塑件的筋是很有用的結(jié)構(gòu)，它可以提高零件的剛度和強(qiáng)度，防止制件變形，為零件裝配提供連接與定位。但我們也不能隨意填加，必須仔細(xì)考慮來確保產(chǎn)品的外觀質(zhì)量和功能要求。否則，不恰當(dāng)?shù)慕顣o產(chǎn)品生產(chǎn)和產(chǎn)品質(zhì)量造成很多難以控制的缺陷。 設(shè)計要點：（1）最大的筋厚與壁厚比，通常我們遵循如下規(guī)

4、則（供參考）：,說明：結(jié)構(gòu)-指特征具有承載力的功能要求，如連接、夾緊、定位等。 非結(jié)構(gòu)-指特征沒有承載力的功能要求，如控制變形，提供精確測量點等,（2）拔模角和高度 通常，筋的拔模角在1-1.5度，最小不能小于0.5度，否則會導(dǎo)致零件脫模困難。越高的筋頂部往往很薄，導(dǎo)致注塑過程中難以充滿也就失去了筋的意義。筋的頂端厚度一般不低于1毫米，高度一般為零件壁厚的2.5-3倍。當(dāng)然也會有例外，需要具體分析。,（3）根部導(dǎo)角 為了防止筋的根部產(chǎn)生應(yīng)力開裂，我們通常加一個R=0.3的圓角。 （4）模具方面的考慮 筋的布置盡量考慮模具簡化，應(yīng)與出模方向保持一致，盡量減少不必要的倒扣、滑塊結(jié)構(gòu)，否則模具成本和

5、加工時間都會增加。,R0.3 MIN,3 倒扣結(jié)構(gòu)設(shè)計 Undercuts 倒扣結(jié)構(gòu)是汽車注塑件常用的普通的設(shè)計結(jié)構(gòu)。我們應(yīng)該很好的掌握和應(yīng)用 它，使我們的設(shè)計能力有更大的提高。關(guān)于倒扣結(jié)構(gòu)，我們必須對模具結(jié)構(gòu)設(shè)計有一定的了解。 設(shè)計要點： 模具方面的考慮。倒扣結(jié)構(gòu)通常需要在模具上應(yīng)用某種形式的斜頂和滑塊來實現(xiàn)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)（見下圖）。但在產(chǎn)品設(shè)計時要注意斜頂或滑塊的側(cè)出方向的前方要留出一定的無障礙距離/區(qū)域 D，這個值我們可以通過下面的經(jīng)驗公式估算得到：D=L+X+3mm (3毫米是零件與模具運動結(jié)構(gòu)的安全距離），設(shè)計具體尺寸可向模具和制造專家獲得。,4 孔的設(shè)計 Holes 孔是注塑件十分常見的

6、特征結(jié)構(gòu)，我們都十分熟悉。但是也是有一些需要注意的地方。 設(shè)計要點： （1）孔的方向-就是孔是否與零件的主拔模方向一致。如果一致，那么模具相對簡單，容易實現(xiàn)。如果不一致（成角度），模具就需要設(shè)置滑塊或抽芯結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)，相對復(fù)雜。,（2）孔距邊緣的距離通常不應(yīng)該小于孔的直徑，否則強(qiáng)度不足，容易開裂。,5 柱銷的設(shè)計 Bosses,（2）另外，我們還有一個相互矛盾的問題需要考慮。一方面，我們希望銷柱的厚度（B）盡量薄些，以防止表面出現(xiàn)縮痕。另一方面，我們希望其厚度能厚一些，以增加結(jié)構(gòu)強(qiáng)度。最終，我們要根據(jù)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)和材料等綜合分析確定。,塑料件中的柱銷也是我們常用到的結(jié)構(gòu)，主要用于提供連接和定位。 設(shè)

7、計要點： （1）像筋的設(shè)計一樣要考慮拔模角度、出模方向、根部厚度與基本壁厚的比例等。,6 翻邊結(jié)構(gòu)設(shè)計 Flanges,（2）考慮到零件花紋，我們對翻邊的拔模角度有特殊的要求，一般在3-6度之間。但是不同的花紋會有不同的要求，設(shè)計時應(yīng)根據(jù)花紋要求及制造和質(zhì)量要求選擇適當(dāng)?shù)陌文＝恰?塑料件翻邊結(jié)構(gòu)十分重要，它能夠明顯提高制件的結(jié)構(gòu)剛度控制變形，是很有用的結(jié)構(gòu)，我們設(shè)計時必須盡量考慮增加翻邊結(jié)構(gòu)。 設(shè)計要點： （1）翻邊的厚度應(yīng)該與基本壁厚一致。,（3）翻邊的邊緣應(yīng)該進(jìn)行導(dǎo)圓角或圓弧過渡設(shè)計，避免任何鋒利銳邊的產(chǎn)生。當(dāng)然，分模線也會相應(yīng)的留在圓角邊與拔模方向的切點上，也會增加模具匹配的難度。,7

8、分模線的設(shè)計 Parting Line,分模線是由模具型腔開模時相對運動的結(jié)構(gòu)在零件上所形成的一條或幾條明顯的分界線。它取決于注塑件的開模方向。,設(shè)計要點： （1）每個注塑件在主拔模方向上都會留有分模線，由于零件結(jié)構(gòu)的差別分模線也會有所不同。如果對分模線要求較高我們應(yīng)該與客戶和模具供應(yīng)商進(jìn)行討論確定。 （2）除了主拔模方向上的分模線，模具的滑塊、斜頂、抽芯都會形成分模線。如果這些結(jié)構(gòu)是在B表面上形成，分模線將不容易被看到?？扇绻@些結(jié)構(gòu)在A表面上形成，那么分模線將會很容易被看到。如果按這種情況進(jìn)行設(shè)計則必須得到客戶的批準(zhǔn)，以便將來作為外觀質(zhì)量控制的依據(jù)。,P/L,P/L,8 針對花紋的設(shè)計 G

9、raining,有許多種類型的花紋可以用于零件表面的裝飾。我們設(shè)計時需要針對不同的花紋選擇合適的設(shè)計結(jié)構(gòu)。,設(shè)計要點： （1）拔模角總的規(guī)則是每增加0.025毫米的花紋深度，需要增加至少1度的拔模角。關(guān)于花紋和拔模角需要設(shè)計者和花紋供應(yīng)商共同檢查和確認(rèn)，并得到OEM的認(rèn)可。 （2）翻邊對于翻邊結(jié)構(gòu)，花紋和拔模角的關(guān)系是最突出的。翻邊結(jié)構(gòu)就需要一定的脫摸角度，以便零件從模具內(nèi)移出。越長的翻邊需要越大的脫模角度，越深的花紋，也需要越大的脫模角度。如果不注意這點就會產(chǎn)生零件脫模困難，甚至擦傷零件花紋表面。 （3）分模線一般要保證花紋與分模線有0.125-0.25mm的距離。 （4）孔/柱孔的設(shè)計與分

10、模線設(shè)計應(yīng)用同樣的要求，一般保證孔的周圈有0.125-0.25mm的無花紋區(qū)。,Die draw,9 薄厚的過渡設(shè)計 Thick/Thin Transitions,薄厚的過渡設(shè)計經(jīng)常被應(yīng)用對一個零件的局部進(jìn)行加厚以消除縮痕和變形或提高強(qiáng)度。 設(shè)計要點： （1）漸進(jìn)過渡制件的薄厚過渡必須是漸進(jìn)的，厚的地方只允許比薄的地方多0.5毫米，并且要求至少在各方向上有30毫米的過渡區(qū)域。,（2）雖然過渡設(shè)計有時被用于消除縮痕，可是如果它不合適（過大或過重），縮痕反而會變得更加明顯。這是由于不同材料厚度，材料的收縮和取向引起的，當(dāng)然也能引起空穴和變形等缺陷。 （3）注塑件的壁厚的過渡設(shè)計使注塑過程控制變得十

11、分困難，它要求的注塑工藝條件變得十分狹窄和嚴(yán)格。澆口位置的選擇也變得更加關(guān)鍵。如果過渡區(qū)域靠近材料的填充末端，那么該區(qū)域?qū)㈦y以充實飽滿而出現(xiàn)縮痕和變形的情況。,10 加工制造基本知識要求 Basic Tooling Considerations,在進(jìn)行產(chǎn)品可行性分析時,獲得模具工程師和制造工程師 的意見對我們做出最后的結(jié)論的準(zhǔn)確性是十分重要的.,所有結(jié)構(gòu)設(shè)計都要考慮適當(dāng)?shù)陌文＝嵌?，如果沒有足夠的拔模角零件將很難或不可能脫模。一個好的汽車零件設(shè)計者應(yīng)該時刻緊記零件的生產(chǎn)過程。這將使你知道什么樣的結(jié)構(gòu)和特征能夠通過工裝和模具實現(xiàn)并應(yīng)用于批量生產(chǎn)，什么樣的結(jié)構(gòu)是不可行的。所以，我們應(yīng)該充分利用工裝和

12、模具的供應(yīng)商積極與其溝通和交流，傾聽這些專家的建議和意見也是一個很好的學(xué)習(xí)更多知識的機(jī)會。這樣才能不斷提高我們的設(shè)計能力和完善我們的設(shè)計和產(chǎn)品，使顧客的產(chǎn)品性能要求和質(zhì)量要求得到很好的滿足，工裝和模具簡化，降低開發(fā)成本。,設(shè)計要點： （1）對于無花紋的零件外壁的最小拔模角是 1.5度（有花紋設(shè)計請參考8 ）這有利于零件脫模和防止外表面擦傷。 （2）內(nèi)壁的最小拔模角是0.5度，以保證順利注塑。 （3）零件B表面?zhèn)饶＞咪摰淖钚『穸纫罁?jù)零件的形狀和模具的條件，這點我們應(yīng)該與模具工程師和制造工程師取得確認(rèn)。通常不應(yīng)低于5毫米。,11 設(shè)計輔助 Design Aides,通常設(shè)計零件可用到的輔助是FEA

13、(有限元分析)。 Mold Flow是針對注塑件模擬其填充的整個過程的分析工具，能夠獲得注塑壓力、澆口位置、流道、強(qiáng)度、收縮、變形及冷卻等相關(guān)信息，幫助我們優(yōu)化注塑件的設(shè)計。 靜態(tài)結(jié)構(gòu)分析是一個預(yù)知零件在特定的載荷和應(yīng)力狀態(tài)下表現(xiàn)性能的分析工具。零件能夠在任何實物被制造之前，就能通過FEA進(jìn)行模擬測試和分析。輔助設(shè)計手段不但能夠為 我們設(shè)計提供十分有力的幫助，還能大大降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期。因此， 我們要充分利用這個資源。,12 A表面造型圓角半徑 “A” Surface Radii 對于A表面造型的允許的最小圓角是1mm。但實際，結(jié)合B表面拐角處最小圓角是0.3mm的要求，A表面1mm就會產(chǎn)生拐角處壁厚超過基本壁厚，就會給制造帶來缺陷。所以，A表面最小圓角應(yīng)該是基本壁厚+0.3mm。如果A表面圓角變大，B表面的圓角應(yīng)該相應(yīng)調(diào)整。作為汽車內(nèi)飾件的設(shè)計還必須考慮到安全法規(guī)的要求，其中ECE 21 Interior Fittings及國標(biāo) GB 11552-1999 轎車內(nèi)部凸出物都對汽車內(nèi)飾件設(shè)計碰撞安全區(qū)域內(nèi)的最小圓角有特別的要求。針對不同的產(chǎn)品要求我們要結(jié)合標(biāo)準(zhǔn)要求和工程要求綜合考慮,任何形式的零接觸都是不被允許的,13 零部件匹配搭接 Mating Component Interface 對汽車內(nèi)飾件來說，多個零件裝配后相互間的外觀匹配效果（間隙和平度等）是至關(guān)重要的。也