農(nóng)國(guó)盛

摘 要：汽車(chē)內(nèi)飾造型設(shè)計(jì)過(guò)程中，門(mén)飾板總成與儀表板總成的特征關(guān)聯(lián)性極強(qiáng)，一般門(mén)飾條前端特征與儀表板兩端特征關(guān)聯(lián)過(guò)度時(shí)，如果儀表板總成兩側(cè)特征線(xiàn)比外水切膠條位置高，那么門(mén)飾板前端上部會(huì)有部分特征會(huì)高出外水切膠條，從車(chē)門(mén)外透過(guò)玻璃是可以看到門(mén)飾板這一部分的零件表面，而這一部分往往無(wú)法通過(guò)模具一體成型來(lái)實(shí)現(xiàn)，文中通過(guò)合理的把門(mén)飾板分割成上下飾板兩個(gè)零件來(lái)實(shí)現(xiàn)這一造型特征。

關(guān)鍵詞：門(mén)飾板總成;上飾板;下飾板;模具;超聲波焊接

1 引言

門(mén)飾板上端特征面高出外水切膠條時(shí)，從車(chē)外可視的部分都是模具拔模負(fù)角，無(wú)法出模，需要分塊成型，如果分塊不合理就會(huì)導(dǎo)致分塊線(xiàn)從車(chē)外可視，很不美觀(guān).文中重點(diǎn)分析如何對(duì)這種情況下將門(mén)飾板總成進(jìn)行分塊，既能實(shí)現(xiàn)造型設(shè)計(jì)意圖，又要兼顧相關(guān)匹配結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，模具和焊接工裝投入比較低。

2 根據(jù)造型給出的A面進(jìn)行模具拔模角度分析

根據(jù)A面做截面B-B，確定零件出模方向，檢查是否有模具無(wú)法出模的情況。

從圖1分析中可知，（a-b）段外高出外水切部分，按照一般門(mén)飾板模具出模方向（Y向出模），零件無(wú)法出模;（a-b）段使用滑塊沿著Z向滑動(dòng)，滑塊會(huì)被（c-d）段阻礙，所以造型給出的門(mén)飾板A面無(wú)法采用一體成型來(lái)實(shí)現(xiàn)，需要將零件進(jìn)行分塊處理。

3 根據(jù)拔模分析情況將門(mén)飾板進(jìn)行分塊設(shè)計(jì)

在零件設(shè)計(jì)過(guò)程一般會(huì)遵循盡量避免產(chǎn)生過(guò)多的子級(jí)零件，故將門(mén)飾板分解成上飾板和下飾板兩個(gè)零件。

3.1 分塊位置選擇

為了避免上飾板與下飾板的拼接線(xiàn)從車(chē)外不可視，分塊線(xiàn)要放在圖1所示的（b-c）之間，同時(shí)滿(mǎn)足分割特征線(xiàn)光順以及滿(mǎn)足零件表面6°皮紋的拔模角要求。根據(jù)以上要求將門(mén)飾板進(jìn)行分割如下：

3.2 上飾板和下飾板表面皮紋拔模角度（6°）分析

3.2.1 上飾板皮采用UG軟件進(jìn)行皮紋拔模角度分析如圖2：

上飾板表面按照滿(mǎn)足上6°要求，以Z向?yàn)榘文７较颍M(jìn)行模擬分析結(jié)果表明：大部分表面均可以滿(mǎn)足要求，分析結(jié)果均為藍(lán)色，但是（e-f-g-h）面顏色為紅色，說(shuō)明此處有倒扣，無(wú)法脫模，可以通過(guò)側(cè)滑塊（X向）來(lái)實(shí)現(xiàn)脫模。

3.2.2 下飾板皮采用UG軟件進(jìn)行紋角度分析如圖3：

下飾板表面也是按照滿(mǎn)足上6°皮紋要求，以Y向?yàn)榘文７较颍鶕?jù)模擬顏色分布結(jié)果，屬于零件表面區(qū)域均為藍(lán)色，說(shuō)明表面拔模角均滿(mǎn)足皮紋角度要求。

4 上飾板和下飾板裝配方向確定

由于上飾板的模具采用Z向方向出模，為了降低模具結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性以及模具開(kāi)發(fā)成本，那么其大部分的內(nèi)部連接結(jié)構(gòu)也只能盡量與出模方向一致，盡量避免使用滑塊、側(cè)抽芯等結(jié)構(gòu)，基于連接結(jié)構(gòu)大部分均為Z方向，所以上飾板和下飾板只能采用Z方向進(jìn)行裝配連接，這個(gè)有區(qū)別常規(guī)門(mén)飾板的上飾板與下飾板采用的Y向裝配方式。

5 上飾板和下飾板連接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

5.1 上飾板與下飾板裝配過(guò)程的定位策略選擇

選擇主次定位布置點(diǎn)，對(duì)于外觀(guān)件來(lái)說(shuō)，一般根據(jù)選擇客戶(hù)關(guān)注主視角區(qū)域作為主定位的放置位置。上飾板是為X向長(zhǎng)條零件，制造過(guò)程導(dǎo)致零件差異主要體現(xiàn)在長(zhǎng)度方向上，故主定位和次定位布置在長(zhǎng)度方向上。具體見(jiàn)圖4。

由圖4可知，客戶(hù)關(guān)注點(diǎn)在虛線(xiàn)區(qū)域內(nèi)，為了使得區(qū)域內(nèi)間隙斷差等匹配更加可靠，需把主定位布置在圖7示意左側(cè)位置，而圖7示意右側(cè)的次定位位置為非客戶(hù)關(guān)注點(diǎn)，正好把長(zhǎng)度方向的公差累積堆積在此位置。通過(guò)合理布置主次定位點(diǎn)，來(lái)優(yōu)先保證關(guān)注區(qū)域的感知質(zhì)量。

5.2 上飾板與下飾板匹配以及焊接結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在上飾板和下飾板裝配過(guò)程中，通過(guò)合理匹配結(jié)構(gòu)布置，可以確保上、下飾板在焊接之前確保自然裝配滿(mǎn)足匹配要求，同時(shí)確保在焊接過(guò)程中零件不會(huì)發(fā)生形變。

5.2.1 上飾板與下飾板間隙面差控制結(jié)構(gòu)設(shè)

控制上、下飾板匹配處（圖8 i-j-k-l-m-n）間隙面差是本文中重點(diǎn)、難點(diǎn)所在，間隙問(wèn)題即是做好控制Z向，面差即做好是控制Y向。

在上、下飾板匹配（i-j-k）段范圍內(nèi)，以Z向和Y向兩個(gè)結(jié)構(gòu)為一組（下圖虛線(xiàn)框內(nèi)結(jié)構(gòu)），在（i-j-k）段受到空間尺寸限制，上飾板采用Z向拔模，故采用Z向裝配，布置6組，每組間隔大概60～100mm。

圖5截面C-C所示通過(guò)上飾板限位“工”結(jié)構(gòu)插入下飾板的安裝孔中，控制Y向尺寸;圖8截面D-D所示通過(guò)上飾板卡扣卡在下飾板的安裝孔中，控制Z向尺寸，從而實(shí)現(xiàn)自然狀態(tài)下對(duì)上下飾板（i-j-k）段的間隙面差控制。

上、下飾板匹配圖8（k-l-m-n）段范圍內(nèi)，采用“U”（①）性特征控制間隙，采用片筋（④）控制（k-l-m）段的面差，采用片筋控制（m-n）段的面差。具體見(jiàn)圖7。

通過(guò)以上相關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)了對(duì)上、下飾板分縫線(xiàn)（i-j-k-l-m-n）間隙斷差控制。

5.2.2 上、下飾板焊接結(jié)構(gòu)選擇和空間校核

完成定位以及相關(guān)位置間隙斷差結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成之后，還需要利用相關(guān)結(jié)構(gòu)把上、下飾板焊起來(lái)，形成牢固的門(mén)飾板總成。結(jié)合上飾板前半部分特征面類(lèi)似倒“U”型、內(nèi)部空間小、上飾板模具采用了Z向出模等特點(diǎn)，前半部分采用“BOSS柱”超聲波焊接，“BOSS柱”間距在80～120mm之間，布置5個(gè)焊接點(diǎn)（圖7虛線(xiàn)框內(nèi)）。

根據(jù)BOSS柱超聲波焊接布置結(jié)果，“BOSS柱”半徑R1=4mm，超聲波焊接頭半徑R2=10mm，單邊安全距離L1=3mm，校核要求以RMIN=R2+L1=13mm為最小半徑圓柱作為基準(zhǔn)，根據(jù)圖10截面E-E分析結(jié)果：

當(dāng)RMIN>L0時(shí)，不滿(mǎn)足焊接空間需求，焊槍與周邊零件有干涉風(fēng)險(xiǎn)，需要重新BOSS柱位置進(jìn)行布置。

當(dāng)RMIN

上飾板后半部分不受限造型特征，空間比較大，適合采用“面與面”超聲波焊接，此類(lèi)方式是通過(guò)超聲波將A、B兩種零件壁厚焊接在一起，一般形狀為正方形或者長(zhǎng)方形，也可以異形，有效面積比“BOSS柱”焊接大，比較牢固，焊槍頭根據(jù)實(shí)際空間大小進(jìn)行調(diào)整。經(jīng)過(guò)空間大小評(píng)估之后，上飾板后半部分“面與面”超聲波焊布置（圖11虛線(xiàn)框內(nèi)）按照40～120mm距離布置。具體見(jiàn)圖8。

根據(jù)經(jīng)驗(yàn)“面與面”超聲波焊空間校核，按照槍頭實(shí)際尺寸+單邊3㎜進(jìn)行校核即可。

根據(jù)上述分析結(jié)論：上、下飾板焊接方式根據(jù)內(nèi)部空間尺寸大小采用了“BOSS柱”和“面與面”超聲波焊接，上、下飾板完成全部結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

6 結(jié)論

通過(guò)了零件成型可行性分析進(jìn)行合理分塊，分塊零件內(nèi)部結(jié)構(gòu)基于模具設(shè)計(jì)和焊接工藝選擇進(jìn)行合理設(shè)計(jì)，從而實(shí)現(xiàn)低成本、結(jié)構(gòu)可靠、符合造型設(shè)計(jì)師設(shè)計(jì)意圖的產(chǎn)品。

參考文獻(xiàn)：

[1]林振清，張秀玲，沈言錦.塑料模具設(shè)計(jì)基礎(chǔ) 塑料成型工藝及模具設(shè)計(jì).

[2]張勝玉.塑料超聲波焊接技術(shù)（上）.塑料包裝.2014（6）.