關(guān)鍵詞：側(cè)圍注塑窗;鋁合金裝飾條;卡爪;緊固結(jié)構(gòu)

0 引言

汽車側(cè)圍注塑窗上常用的裝飾條材料有不銹鋼和鋁合金。由于不銹鋼的材料特性，可以在總成注塑模具里面采用磁鐵吸附來固定位置，從而達到不銹鋼裝飾條在總成模具里的精準定位，所以不銹鋼裝飾條可以和玻璃一起放進總成模具里面一起注塑成型，通過注塑包邊進行固定（圖1a）。這樣不銹鋼裝飾條就可以不用額外的緊固結(jié)構(gòu)進行安裝緊固，結(jié)構(gòu)簡單，適用性廣。

隨著汽車輕量化[1] 及多樣性的普及，鋁合金裝飾條的運用越來越多。鋁合金因材料特性原因，在總成模具里面無法精準定位及固定，所以鋁合金裝飾條一般都采用后安裝方式，安裝到注塑窗的注塑包邊上。鋁合金裝飾條的安裝緊固結(jié)構(gòu)受限于鋁合金裝飾條的造型特征及周圍匹配的空間，一般結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜一些。但隨著產(chǎn)品多樣化的普及，鋁合金裝飾條運用也越來廣。常用的鋁合金裝飾條緊固結(jié)構(gòu)有：丙烯酸泡棉雙面膠帶粘結(jié)、鋁合金自帶卡爪結(jié)構(gòu)安裝以及焊接式卡爪結(jié)構(gòu)安裝。

鋁合金裝飾條與注塑窗包邊之間采用丙烯酸泡棉雙面膠帶粘結(jié)（圖1b），此種結(jié)構(gòu)比較適合鋁合金裝飾條外造型簡單，類似水切類的零件，三維空間變形較小的造型外觀。外觀造型比較復(fù)雜的，僅用丙烯酸泡棉膠帶粘結(jié)無法達到緊固的作用。而且受膠帶的耐候性影響，后期易發(fā)生因粘結(jié)性能失效導致亮條脫落。另外，對膠帶的粘結(jié)工藝環(huán)境要求比較高，需要嚴謹?shù)牟襟E來確保粘結(jié)的效果。不過采用丙烯酸泡棉膠帶粘結(jié)成本低，結(jié)構(gòu)簡單。因此，為了達到緊固作用，丙烯酸泡棉一般作為輔助粘結(jié)結(jié)構(gòu)。

鋁合金裝飾條自帶卡爪緊固，卡爪和鋁合金裝飾條是一體的（圖1c）。緊固卡裝結(jié)構(gòu)通過幾道沖壓工序成型，將緊固結(jié)構(gòu)的特征沖壓出來后，再通過氣動工裝將鋁合金裝飾條卡裝到注塑窗本體上。前期設(shè)計階段，在空間結(jié)構(gòu)允許的情況下，飾條兩側(cè)需要均勻間隔地布置卡爪結(jié)構(gòu)，這樣能很好緊固鋁合金裝飾條。但側(cè)圍固定窗所用鋁合金裝飾條，一般受限于位置空間，只能單側(cè)布置。為了確保鋁合金裝飾條能夠很好地固定住，還需要布置丙烯酸泡棉雙面膠帶進行輔助粘結(jié)。

焊接式卡爪結(jié)構(gòu)，緊固卡爪為其他材料沖壓成型后，通過焊接的方式焊接到鋁合金裝飾條內(nèi)表面上，再通過氣動工裝將鋁合金裝飾條壓緊卡裝到注塑窗本體上（圖1d）。此結(jié)構(gòu)成本較高，一般只在空間受限無法布置自帶卡爪結(jié)構(gòu)時使用。

本文將對某車型注塑窗上鋁合金飾條易脫落、松動問題，進行了研究分析，并對所使用的焊接式卡爪結(jié)構(gòu)進行了優(yōu)化。

1 焊接卡爪卡緊原理介紹

卡爪成型后，焊接到鋁合金裝飾條內(nèi)表面（圖2）。鋁合金裝飾條卡爪卡緊步驟如下：第一步，將注塑好的玻璃本體放到亮條壓緊工裝上并固定好;第二步，將帶卡爪的鋁合金裝飾條預(yù)裝到注塑窗本體上;第三步，用仿形鋁合金裝飾條壓盤固定好亮條;第四步，通過氣動工裝施加力值1 將卡爪預(yù)彎;第五步，通過氣動工裝施加力值2 將卡爪壓緊到注塑窗本體上（圖3）。通過這五步完成鋁合金裝飾條的安裝。

2 焊接式卡爪結(jié)構(gòu)卡不緊原因分析

我司某項目車型在前期OTS 階段造車過程中發(fā)現(xiàn)，注塑窗上的2個鋁合金高亮黑裝飾條易脫落或松動. 此問題嚴重影響整個項目后續(xù)的各開發(fā)時間節(jié)點，需要盡快分析解決。

鋁合金裝飾條折彎卡緊后，卡爪應(yīng)與本體貼緊，如圖3所示紅色線條指示的理論位置。對故障件進行分析發(fā)現(xiàn)，折彎后的卡爪與注塑窗本體之間有很大的間隙，如圖7 所示藍色線條指示的實際位置?？ㄗεc注塑窗本體之間的間隙大于2 mm，鋁合金亮條與注塑窗本體間有間隙，導致亮條易松脫。根據(jù)焊接卡爪卡緊原理，針對此問題，我們從氣動工裝的力值、注塑窗本體上卡緊位置的結(jié)構(gòu)以及鋁合金焊接卡爪的結(jié)構(gòu)這3 個關(guān)鍵點進行分析，從而找到焊接式卡爪結(jié)構(gòu)卡不緊的原因。

2.1 氣動工裝的力值

現(xiàn)有氣動工裝壓力值為0.5 MPa，在不更改其他結(jié)構(gòu)的情況下，理論上可通過增加壓力值來將卡爪壓緊?，F(xiàn)場通過增加氣動工裝的壓力值，來驗證力值對此問題的影響，結(jié)果發(fā)現(xiàn)焊接卡爪與本體之間的間隙并未改善，同時還發(fā)現(xiàn)鋁合金飾條外表面有壓痕。需要解決的問題未解決，還增加了新的問題，說明氣動工裝的壓力值設(shè)定不是導致亮條卡爪卡不緊的根本原因。

2.2 注塑窗本體上卡緊位置的結(jié)構(gòu)

在氣動工裝壓緊卡爪的整個過程中，注塑窗本體上沒有輔助的結(jié)構(gòu)能輔助焊接卡爪變形，讓卡爪在受力后更容易變形與本體貼合。通過結(jié)構(gòu)分析，在圖4 所示理論位置這個面上，靠近卡爪折彎變形的地方增加了凸臺（如圖1d 中紅色圓圈的位置），有利于卡爪變形。實車驗證，亮條卡爪與本體之間的間隙有改善但還是無法貼緊本體。這說明增加凸臺有利于卡爪的變形，但不是解決此問題的關(guān)鍵原因。

2.3 焊接卡爪的結(jié)構(gòu)

對故障件上的焊接卡爪進行人工按壓，發(fā)現(xiàn)焊接卡爪特別硬，大力按壓也無法和注塑窗本體貼緊，貼上也會反彈，返修后無法維持與注塑窗本體貼合。卡爪現(xiàn)用材料為SUS301 不銹鋼，硬度為330 HB，此類不銹鋼彈性大且硬度高，在變形時易出現(xiàn)加工硬化的現(xiàn)象。所以在用0.5 MPa 的壓力壓卡爪時，很難將卡爪壓變形，變形后反彈量也比較大，不利于緊固，需要更換硬度及彈性相對較低的不銹鋼材料。

現(xiàn)用不銹鋼卡爪的變形點高度方向尺寸為1.5 mm，寬度方向尺寸為5.0 mm（圖5 左側(cè)），變形點的缺口尺寸較小，在用氣動工裝壓緊的過程中，變形比較困難。因此，需要加大變形點的開口尺寸，利于焊接卡爪變形。

3 問題解決方案

通過對故障件的分析，注塑窗本體、卡爪材料及結(jié)構(gòu)都需要更改才能解決此問題。

3.1 注塑窗本體更改點

在卡爪變形點對應(yīng)的位置增加一個高為1.0 mm、寬為9.2 mm 的凸臺，在卡爪受到壓力時，有一個應(yīng)力集中點，促使焊接卡爪變形。

3.2 卡爪材料及結(jié)構(gòu)更改

SUS301 不銹鋼含碳量高，硬度高，不易彈性疲勞，延展性差且不易抽拉;而SUS430 不銹鋼則[2] 含碳量低，硬度也低，延展性好，易變形。經(jīng)過實物驗證，不銹鋼材料更換為SUS430，同時硬度更換為155 HB，更有利于卡爪的變形及緊固。

通過問題的分析，需要加大卡爪變形點的開口尺寸，讓卡爪更容易變形。經(jīng)過一系列的樣件改制，發(fā)現(xiàn)將變形點的開口尺寸高度方向由1.5 mm 變更為2.5 mm，寬度方向由5.0 mm 變更為2.5 mm，如圖5 右側(cè)所示，卡爪變形后緊貼注塑窗本體。

通過注塑窗本體增加凸臺、不銹鋼卡爪材料更換、不銹鋼卡爪硬度降低及卡爪變形點尺寸優(yōu)化，鋁合金裝飾條通過氣動工裝能緊固到注塑窗本體上。

4 結(jié)束語

通過對焊接式卡爪問題的處理以及鋁合金其他不同安裝方式的對比，鋁合金裝飾條緊固方式在結(jié)構(gòu)空間允許的情況下，盡量采用自帶的卡爪結(jié)構(gòu)，同時根據(jù)結(jié)構(gòu)判斷是否需要增加丙烯酸雙面膠帶輔助粘結(jié)。如果鋁合金裝飾條較小且能用口模擠出，可以采用丙烯酸雙面膠帶粘結(jié);若結(jié)構(gòu)空間受限，無法布置自帶卡爪的情況下，則需要采用焊接式卡爪。