市場上常見型號的車門裝飾板和內(nèi)金屬板通常使用形狀不同但結(jié)構(gòu)相像的塑料緊固件。為了了解此類塑料緊固件開發(fā)在應(yīng)用環(huán)境中的通用性和性能要求，為更好地指導(dǎo)開發(fā)和使用，根據(jù)多種型號的標(biāo)準(zhǔn)分析，總結(jié)出應(yīng)用環(huán)境要求，常用材料的選擇和性能要求對這種類別的緊固件進(jìn)行分析，并結(jié)合CAE的分析方式對其最常見的斷裂進(jìn)行分析，分析失效模式，確定安裝過程中的剪切力是主要原因，并就材料和結(jié)構(gòu)給出解決方案的方向。關(guān)于門內(nèi)飾板塑料緊固件的發(fā)展方向的推測。

汽車的普及慢慢提高了一般而言消費(fèi)者對汽車的了解。從最初的油耗到室內(nèi)裝飾，焦點(diǎn)變得愈加細(xì)密。車門裝飾板和內(nèi)層金屬板之間的接合點(diǎn)已成為客戶容易見到的區(qū)域。為了確保合作，大多數(shù)汽車制造商通常使用塑料喙形夾子進(jìn)行連接。

這種塑料緊固件的開發(fā)在應(yīng)用環(huán)境和性能要求上具有共同點(diǎn)。了解這些通用性的法則對于更好地開發(fā)和應(yīng)用此類緊固件具有指導(dǎo)含義。本文將探討門飾件塑料夾的應(yīng)用環(huán)境，性能要求，材料選擇和失效模式。

1.應(yīng)用環(huán)境

圖1給出了車門裝飾夾的使用環(huán)境示意圖，安裝后，該夾將卡扣座與鈑金連接起來，尾部固定在帶扣座上，頭部插入并粘在車門外側(cè)金屬板，傘面固定在金屬板的內(nèi)部。

圖1車門裝飾夾的應(yīng)用環(huán)境示意圖

1）kazi和卡扣座之間的連接。為確保在車門裝飾板安裝過程中卡子可以與鈑金孔對齊，底座需進(jìn)行一定的移動。通常須要確保夾子的中心列和卡扣座開孔的單面之間存在間隙，以提高夾子和薄片的位置。夾子和帶扣座之間在上下方向上也有一個間隙，以確保夾子可以穩(wěn)定地調(diào)節(jié)相對卡扣座的位置。

2）夾子和鈑金之間的連接。oem會根據(jù)模型的位置選擇不同厚度的門飾板。通常使用薄金屬板（0.5-1.0mm），厚金屬板（1.5-2.0mm）和拼接金屬板，因此將相應(yīng)地選擇門飾板。鈑金孔的尺寸由夾子決定，常用夾子的鈑金孔直徑為6-9mm。同時，夾子需滿足±0.1mm的鈑金孔的制造誤差。

鈑金通常通過電泳和噴漆處理，鈑金孔是沖孔，這也會影響夾子的插入和拔出力。

2.性能要求

根據(jù)車門裝飾膠條的應(yīng)用環(huán)境，其性能要求主要反映在三個方面：插拔力，裝配性和防水性。

2.1配合力要求

對于主要用于緊固的螺絲，插入和拔出力是最關(guān)鍵的要求。插入力會影響使用感覺到。插入力過大會引起操作員的投訴；拔出力會影響協(xié)調(diào)和維護(hù)。如果拉出力過小，則車門飾板和鈑金件安裝不好。如果拉出力太大，將導(dǎo)致門裝飾件維修吃力。

不同的oem對夾子的插入和拔出力有不同的要求，但大體范圍基本相同，如圖2所示。根據(jù)人機(jī)工程學(xué)和性能要求，因為門飾板是用手掌或首先，夾子在車門裝飾組件上的插入力不超過80n，所需的保持力范圍為180-300n。

為了確保夾子在車門裝飾組件中的插入和拔出力在適用于人機(jī)工程學(xué)的范圍內(nèi)，單個夾子的插入和拔出力須要低于組件的插入和拔出力。通常，插入力不大于60n，拔出力為150-270n。

圖2車門裝飾夾的插入和拔出力范圍的人機(jī)選擇

2.2組裝要求

卡子的組裝要求主要是防錯安裝和防漏安裝。由于同一車門飾板對應(yīng)的鈑金可以用兩種薄而厚的鈑金進(jìn)行焊接，因此將兩個不同的夾子安裝在門飾，提出了防夾和防漏的要求。

防錯主要通過卡的卡大小和卡扣座來區(qū)別。通過改動卡扣座的大小，只能插入正確的卡。門裝飾夾的防漏安裝通常用于相片檢測，因此可以將夾設(shè)計為不同的色調(diào)，以合乎防錯和防漏檢測。

2.3防水要求

緊固件的一般防水測試方式是將緊固件安裝在水容器上（容器事先裝有鈑金固定設(shè)備），并測試緊固件是不是在一定高度的水柱下滴落了一定時間?；驕y試水滴的數(shù)目，如圖3所示。可以通過調(diào)整圖3中的大小a來操縱水柱的高度。

圖3汽車門裝飾扣件的耐水性測試方式

緊固件的防水性主要通過附加的海綿墊圈或包覆成型的TPE唇實(shí)現(xiàn)。圖4顯示了具有不同防水性能的汽車門飾板緊固件。

在圖4中，夾子i從未防水要求，而夾子ii和III的常規(guī)要求是在30mm水柱下10分鐘內(nèi)并未水滴外泄。

圖4具有不同防水性能的汽車門飾板緊固件

如果扣件和鈑金件之間的出發(fā)點(diǎn)過大，唇邊的尺寸不合格或唇邊太硬，則會導(dǎo)致防水故障。通常來說，閉孔EPDM泡沫墊圈比TPE的包覆成型唇好，但價錢更高。

3.常用材料

塑料夾的常用材料有3種：PA66，PP，POM。

1）PA66具有良好的強(qiáng)度，抗沖擊性和耐磨性，可以確保較高的剛性和強(qiáng)度，但在高溫下卻具有很強(qiáng)的吸濕性。注塑零件后，強(qiáng)烈的吸濕性將導(dǎo)致其強(qiáng)度下降，尺寸穩(wěn)定性差，這對緊固件十分不利于。

2）PP基本上不吸收水分，具有良好的抗沖擊性，并且具有良好的染色性，但是PP是柔軟的，缺少剛性，具有較差的耐磨性，并且容易分解和老化；PP的剪輯容易刮擦，難以多次使用。

3）POM具有很高的硬度和剛度，不錯的耐磨性，自潤滑性和抗疲勞性，一再沖擊性強(qiáng)，并且溫度范圍寬。POM卡子不吸收水分，并且POM高卡子在低溫下變化很小，但是POM，也稱做聚甲醛，分散性稍強(qiáng)。

由于在車門內(nèi)飾上使用的塑料。POM不太多，因此對汽車內(nèi)部總體傳播的功績有限。卡子卡子已基本代替了PA66和PP，成為該卡的主要材料。

4.門裝飾夾常見故障模式分析

門飾塑料夾的主要故障模式為：

1）操作人員抱怨組裝不方便和插入力過高，也許是由于鈑金孔尺寸超出公差，涂裝后尺寸變小;夾子未與鈑金孔對齊；夾子在底座中的移動量欠缺。

2）松動的異常噪聲。這種疑問的可能原因是：鈑金孔的尺寸超出公差；選擇了不合適的剪輯；門飾板邊沿和金屬板的設(shè)計不合理，從而難以將卡子組裝做到。

3）安裝過程中的斷裂安裝斷裂是車門裝飾板夾的主要失效形式。夾子的未指向和低溫下的脆性是導(dǎo)致夾子在安裝過程中容易斷裂的主要原因。優(yōu)化夾子受力較大的零件的結(jié)構(gòu)，可以很好地化解這些疑問。

5.基于CAE的卡茲斷裂分析

針對最常見的安裝斷裂失效模式，本文使用CAE來模擬將塑料夾插入鈑金孔的過程，以探究斷裂失效的主要原因。

以生產(chǎn)模型的門飾夾為原型成立CAE分析模型，該分析使用2D隱式算法，未考慮實(shí)際摩擦系數(shù)。鈑金由剛體模擬，夾子的頂部固定。在此根基上，對片段插入和移除過程進(jìn)行CAE分析，如圖5所示。

圖5將卡子插入鈑金孔中的CAE分析過程

將夾子插入鈑金孔中時，夾子不會出現(xiàn)任何異常變形。圖6顯示了將夾子插入鈑金孔中的CAE分析結(jié)果。

從圖6中可以看出，CAE分析的插入力***值為41.5n，與實(shí)際物理試驗測得的平均插入力（39n）相距2.5n。

分析錯誤的主要原因是制造因素，例如零件制造差錯和鈑金表面處理，但此結(jié)果不會影響CAE模擬的可靠性。

圖6卡子CAE分析結(jié)果直接插入到鈑金孔中

由于在實(shí)際安裝過程中夾子和鈑金孔之間的聯(lián)系不一定是右對齊的，因此夾子的插入過程在很大程度上是偏心的。對夾子和鈑金孔的偏心插入和拆卸執(zhí)行CAE分析，分析結(jié)果如圖7所示。

圖7卡子與鈑金孔偏心0.5mm之后的CAE分析過程

由于CAE模型中的鈑金是剛性的并且夾子的頂部是固定的，因此在0.5mm偏心分析下會出現(xiàn)應(yīng)力突變。當(dāng)鈑金臨近夾子的最厚外緣時，CAE網(wǎng)格被撕裂。如圖8所示，力曲線也忽然下滑并最后發(fā)散。

對CAE模型進(jìn)行研究發(fā)現(xiàn)，該模型在喙的一側(cè)具有較大的網(wǎng)格撕裂力。與圖6中約0.8s處出現(xiàn)的極值進(jìn)行比較，圖8中0.5s出現(xiàn)網(wǎng)格撕裂，說明在射出鈑金孔之前，卡子破裂了。

與應(yīng)力應(yīng)變曲線結(jié)合使用時，發(fā)現(xiàn)夾緊銷的最寬部分很容易被剪切力撕裂，從而導(dǎo)致銷斷裂。

圖8卡子與鈑金孔偏心0.5mm之后的CAE分析結(jié)果

通過采集和分析多個失效的夾子，發(fā)現(xiàn)夾子的斷裂主要在鳥喙根部以上的某個點(diǎn)，如圖9所示，這與@分析結(jié)果的歧異一致nz@。

可以得出結(jié)論，卡子斷裂失敗的主要原因是剪切力在插入過程中由于撞擊而在片段的根部附近剪切了片段。

圖9實(shí)際使用中的車門裝飾夾的斷裂圖

通過以上分析可以看出，化解夾子安裝斷裂的主要方式有：

1）使用高柔韌和抗剪切性的材料；

2）改善夾子的根部結(jié)構(gòu)?；庠撘蓡柕年P(guān)鍵是通過優(yōu)化材料性能和根部結(jié)構(gòu)來提高其抗剪強(qiáng)度。

6.門飾塑料緊固件的發(fā)展方向

隨著諸如車門裝飾件和車門金屬板之類的周圍環(huán)境構(gòu)件的改進(jìn)，塑料緊固件也在發(fā)展中。

當(dāng)前的發(fā)展方向主要包括：

1）擴(kuò)充適用范圍：可適用于不同厚度的金屬板。適用的鈑金厚度范圍越大，對于oem而言越實(shí)用，可以實(shí)現(xiàn)多種車型的共享，成為共享的汽車；這樣，供應(yīng)量將相應(yīng)增加，單價將相應(yīng)減低。

2）適用于鈑合金板的夾鉗：對輕型汽車的需要推動了鋁合金板的應(yīng)用。鋁合金板和金屬板的制造工藝有很大的不同，因此迫切需要開發(fā)適宜鋁合金板的夾具。

3）低揮發(fā)性材料的應(yīng)用：目前普遍使用的POM材料早已超過了揮發(fā)性規(guī)格。隨著對汽車內(nèi)飾材料的揮發(fā)性要求的提高，低揮發(fā)性和高性能的材料將普遍用于包括夾子零件在內(nèi)的汽車。

4）加強(qiáng)抗剪性能：抗剪性能的提高將大大縮減整車廠的抱怨，提高夾子的利用率，特別是低溫下抗斷裂性能的提高將縮減組裝的難度在我國北部冬天進(jìn)行汽車門飾的維修和修理，縮減了客戶的抱怨。

5）2級自插入結(jié)構(gòu)的應(yīng)用：將塑料緊固件設(shè)計到2級，1級是緊固件和鈑金件之間的夾緊，2級是緊固件的內(nèi)部夾緊；拆卸時，第1級與第二級部分分離，運(yùn)用緊固件塑料之間的自潤滑效用，避免諸如金屬片刮擦緊固件斷裂或拆卸過程中保持力損失之類的故障，并提高緊固件的重復(fù)使用率。