浅谈汽车外饰塑料件设计缺陷

张坤磊

摘 要：随着汽车工业的不断发展，汽车外饰塑料件作为重要的搭配组件开始广泛使用。然而，在汽车外饰塑料件的设计和制造过程中，由于原材料、工艺和设计等方面的限制，易出现一些缺陷，如开裂、变形、色差等问题，影响汽车外观和品质，甚至可能危及驾乘者的安全。因此，如何解决或减少汽车外饰塑料件的设计缺陷，提高塑料件生产质量成为了汽车工业面临的重要课题之一。文章旨在分析汽车外饰塑料件的设计缺陷产生的原因，并提出相应的解决对策。通过深入探讨塑料件缺陷的成因和解决方法，为提高汽车外饰塑料件的制造水平，保障驾乘者的安全和乘车体验提供一定的参考。

关键词：汽车外饰 塑料件 设计缺陷 原因 对策

1 引言

随着汽车行业的发展，汽车外饰塑料件越来越多地应用于汽车设计和生产中。然而，由于材料、工艺、设计等方面的原因，这些塑料件在生产和使用过程中往往会出现一些缺陷，影响汽车的外观、安全和使用寿命。因此，如何解决这些缺陷成为了汽车设计和制造的重要课题之一。本文旨在探讨汽车外饰塑料件设计缺陷的原因和解决方案，以期为相关行业提供参考。

2 用于汽车外饰塑料件的设计要求

汽车外饰塑料件作为汽车中的一部分，它不仅仅是起到了美化车身的作用，同时也承担着保护车身结构的重要职责。为了确保汽车外饰塑料件的安全性和质量，汽车外饰塑料件的设计需要考虑以下几个方面：1.强度与刚度汽车外饰塑料件需要具有足够的强度和刚度以承受汽车行驶过程中的外部振动和冲击力。厚度、材质、形状等因素都会影响外饰塑料件的强度和刚度。因此，设计者需要综合考虑这些因素来确保外饰塑料件的质量。2.耐波动性汽车外饰塑料件需要具备一定的耐波动性，以承受车辆在行驶过程中的各种阻力和振动。尤其是在高速行驶时，必须确保外饰塑料件不会开裂、脱落等不良现象出现，能够保障驾驶安全。3.耐高温性和耐低温性汽车行进过程中，外饰塑料件会经历高温和低温的环境，如何保证在极端温度下塑料件不会出现变形等安全问题尤为关键。在设计外饰塑料件时，需要选择耐温性好的材料，并采用合适的加工工艺，以保证高温和低温下的使用性能。4.耐紫外线照射汽车在使用过程中，外饰塑料件常因长时间受到阳光的照射而失去美观和导致老化。此时需要选择耐紫外线照射的材料和有效的维护措施，以延长外饰塑料件的使用寿命。5.色泽、光滑度和美观度汽车外饰塑料件不仅需要具备结构强度和整洁美观的外观，还需要与整车外观相匹配，并且造型具备时尚感和科技感，以体现品牌和车型的特色。6.方便可靠的安装和拆卸为了方便汽车生产和维护作业，外饰塑料件的设计还需要考虑安装和拆卸的方便性和可靠性。设计者需要通过综合考虑外饰塑料件的形状、材料和加工工艺等不同因素，以最优的方案来解决该问题。综上所述，汽车外饰塑料件的设计需要综合考虑多个因素，包括强度和刚度，耐波动性，耐温性，耐紫外线照射，色泽、光滑度和美观度，以及方便可靠的安装和拆卸等方面，来确保其质量和安全性。

3 汽车外饰塑料件缺陷原因

3.1 脱模不良

汽车外饰塑料件在生产过程中，由于脱模和加工等因素的影响，很容易導致外饰塑料件的缺陷，如气泡、缩孔、流痕等问题。其中，脱模不良是导致缺陷的一个重要因素。具体表现为：塑料件与模具表面黏附力过强，造成脱模时，塑料件表面受损，出现明显的缺陷。脱模不良既会影响外饰塑料件的美观度，也会降低其物理性能和安全性，甚至导致塑料件失效。引起汽车外饰塑料件脱模不良的因素较多，一般包括以下几方面：1.模具表面质量不良，表面光滑度不够，或者表面粘着物残留过多。2.塑料料温度过高或过低，模具温度不合适。3.模具尺寸和几何形状设计不合理，或者模具加工精度不够导致局部缺陷。4.开模速度过快，模具和零件之间的表面摩擦力过大，无法完全脱离模具表面。

3.2 填充不足

汽车外饰塑料件填充不足是一种常见的缺陷，通常表现为表面凹陷、塑料件中间有气泡等问题。这种情况通常是由于模具内填充塑料量不足或填充压力不够等因素导致的。填充不足会导致塑料件部分区域的密度较低，从而影响力学性能和安全性，并且影响外观，降低产品质量。汽车外饰塑料件填充不足的表现通常有以下几种情况：1.表面凹陷：如果塑料件的表面出现凹陷或者不规则的形状，这很可能是由于填充不足造成的，意味着相应的区域没有得到充分的填充而形成了一个空洞。2.外表面的结构不完整：如果塑料件的表面出现了断裂、裂缝、气泡等问题，这说明塑料件的结构没有得到充分的支撑和填充。3.不可预知的强度下降：填充不足会导致塑料件潜在的机械强度下降，这会在使用中造成可靠性问题和不安全问题，必须通过测试和检查来发现和验证。4.颜色或纹理的不匹配：填充不足会导致塑料件某些区域的颜色或纹理与其他区域不匹配，这较易被人发现，对塑料件的外观质量有重要影响。 因此，在汽车外饰塑料件生产和检测过程中，必须充分注意填充问题可能导致的缺陷，要及时发现问题，采取相应的措施解决。

3.3 熔接痕

熔接痕是指在汽车外饰塑料件的生产过程中，由于压力和温度等条件不合适，两个或多个塑料件的接触处未完全融合形成的留下的缺陷。熔接痕和熔接线的存在会影响塑料制品的结构强度，甚至会让其损坏，形成的表面缺陷通常是凹痕，这种缺陷可能引起塑料件的不良外观，和力学性能降低等问题。熔接痕通常表现为塑料件表面凹陷、刮痕和色差等。熔接痕产生的原因有很多，具体包括：1.塑料料温度和熔体温度不一致，或过高或过低的熔体流速引起的两个塑料件的未融合缺陷。2.熔体流动不均匀引起的填充不足，从而在多个相交点处形成未融合的区域。3.模具表面不平整或填充不充分引发的未融合缺陷。

3.4 收缩痕

收缩痕是指在汽车外饰塑料件的生产过程中，由于充填和冷却速度不均匀，或者由于聚合物流动性差，导致塑料件表面或内侧出现缺陷。这种缺陷通常表现为塑料件表面或内侧出现凹陷、注射孔膨起、重复性缺陷等问题，会对塑料件的外观和力学性能造成影响。收缩痕产生的原因可以归纳如下：1.塑料料的收缩率不一致，从而导致不同部位塑料件收缩程度不一致。2.塑料件形状、大小和壁厚不同，导致收缩率不同。3.模具设计不合理或加工不精确，导致模具及塑料件不均匀收缩。

4 汽车外饰注塑件规避设计意见和金建议

4.1 合理选择材料

在汽车外饰注塑件的设计过程中，材料的选择是至关重要的。合理地选择材料可以减少注塑件的设计缺陷和缺点，提高注塑件的品质和性能。下面是选择合适材料的建议：1.材料的物理特性：选择合适的韧性和硬度，能够提供足够的坚固性和耐用性。2.材料的化学特性：选择与工作环境相适应的耐腐蚀、耐热和耐候性等特性的材料。根据材料的工作环境和要求，如果有加入UV稳定剂，防腐剂或者AOM稳定剂等，能够延长注塑件的使用寿命。3.材料的加工性能：选择容易加工和成形的材料，可以保证注塑件的密实性和重复性，同时降低注塑件生产成本和时间成本。4.材料的成本：材料的成本也需要考虑到设计的成本，需要在多种要求下进行合理的取舍以节约生产和设计成本。5.材料可持续性：在选择材料时，需要考虑是否对环境造成负面影响，选择更加可持续的材料，例如可降解塑料等。在注塑件的设计中，需要根据注塑件的特性、工作要求和环境要求，全面理解材料的特性和使用范围，根據需要制定合理的材料选型方案，从而保证注塑件的高品质、高可靠性和安全性。

4.2 科学设计脱模角度

科学的设计脱模角度可以规避汽车外饰注塑件的设计缺陷，主要是为了保证模具中塑料件从模具中顺利脱模。脱模角度有利于缩短注塑生产周期的同时，防止塑料件损坏从而保证复杂注塑件的质量。以下是关于设计脱模角度的建议：1.根据注塑件材料的性质，合理确定脱模角度。通常情况下，脱模角度角度范围在1-2度间，有些材料甚至需要更多的脱模角度。2.考虑注塑件的形状和尺寸，注塑件越大、越厚，脱模难度越大，需要相应增加脱模角度。3.设计脱模角度时，需要考虑模具的制造和组装工艺，以便确保生产效率和质量，并确定合理的脱模方向和位置。4.脱模角度应与塑料件表面平行或略有倾斜，以确保注塑件表面的光滑度和品质，确保退模件不会损坏或变形。5.避免设置尖锐的转角，加大圆角半径，以减小出料口处的应力和套筒表面的划痕。6.对于具有复杂几何和细节表面的注塑件，需要在设计中考虑较大的脱模角度和设计语言，以避免功能和外观上的缺陷。科学的设计脱模角度可以规避汽车外饰注塑件设计缺陷，确保注塑件的高质量，同时提高注塑生产效率，降低成本，减少生产风险和耗时及不良的注塑版本。

4.3 科学设计壁厚

在汽车外饰注塑件的设计过程中，科学设计壁厚可以规避一系列注塑件设计缺陷，如减弱因变型比、异常收缩等而形成的明显凹陷及缺陷等。正确的壁厚设计可以增加注塑件的刚性和强度，同时减轻整个注塑件的重量，提高注塑件的性能和品质。以下是关于正确设计壁厚的建议：1.在满足注塑件要求的强度、外观等方面，将壁厚最小化。2.在塑件的运用环境下，适当增加壁厚以提高注塑件的刚性、强度、耐用性和耐腐蚀性。3.注塑件带有很多孔或支撑区时，壁厚应当增加以保证注塑件的稳定性和尺寸精度。4.选择合适的注射和材料技术以确保整个注塑件的壁厚均匀，避免因壁厚不均匀而导致的局部缺陷。5.对于大型注塑件或表面过于锋利的注塑件，应适当增加壁厚以加强注塑件的刚性和强度。6.设计壁厚时，应考虑到注塑件的制造成本，同时在不影响注塑件质量和强度的前提下，采用最节约成本的壁厚设计。7.避免过度厚度和过度薄的设计，过于薄壁厚的注塑件会增加成本因为可能需要添加结构物来强化。过厚的壁厚又可能增大结构中的应力引起变形等缺陷。科学的壁厚设计可以规避汽车外饰注塑件的设计缺陷，从而提高注塑件的品质和性能，降低生产和制造成本。注塑设计师必须深入了解其注塑工艺中的材料、生产条件和使用要求等方面，从而确保正确设计注塑件壁厚。

4.4 正确处理熔接痕

熔接痕是一种常见的汽车外饰注塑件设计缺陷，通常由于注塑件结构设计不当或加工工艺不当引起。它是指在注塑件表面留下的由于周围注塑物料的熔化而形成的痕迹。正确的处理熔接痕可以规避汽车外饰注塑件的设计缺陷，从而提高注塑件的外观和品质。以下是关于正确处理熔接痕的建议：1.优化注塑机的操作，避免太快的注料速度，选择适当的注塑机设定参数，以确保均匀注塑2.优化注塑件结构设计，优化注塑件的注塑位置和注塑件的几何参数，降低注塑件运动路径中出现的接缝，从而减小熔接痕的出现。3.改善注塑件结构设计，避免注塑件的结构过于复杂或具有极高的刚性，因为过于高的刚性会使注射物料浮现，降低制造过程中的崩塌，减少熔接痕的产生。4.优化注塑机的温度和压力设定，控制注射参数和处理参数，以确保注射时温度匹配，也为减少熔焊痕提供更为可靠的保证。5.使用更高质量的原材料，以及运用现代化和先进的技术，包括优化熔合条件和使用尽可能少的添加剂，可以避免过多添加剂衍生的熔焊痕。6.在最终注塑件的表面涂层或抛光处理过程中，需要适当处理熔焊痕。可以采用表面抛光、研磨或表面涂层等方式，进一步提高注塑件的外观和品质。7.通过使用注塑仿真软件，在设计阶段优化注塑件和模具设计，预测注塑制造过程中的熔焊痕等缺陷，以减少注塑件本身设计产生的熔焊缺陷。这些处理方法可以改善汽车外饰注塑件的设计缺陷，减少熔焊痕的产生，并提高注塑件的外观和品质。此外，进行可靠细致的模具、注塑件和生产工艺的检查和评估，也可以避免在注塑件制造中常见的熔焊缺陷。

4.5 正确处理收缩痕

收缩痕也是一种常见的汽车外饰注塑件设计缺陷，通常于注塑件结构设计不当或加工工艺不当引起。它是指在注塑件表面留下的由于材料收缩而形成的半圆形痕迹。正确的处理收缩痕可以规避汽车外饰注塑件设计缺陷，从而提高注塑件的外观和品质。以下是关于正确处理收缩痕的建议：1.增加模具温度，使注塑件迅速冷却或凝固，并控制温度分布均匀，以减少收缩。2.优化注塑件结构设计，减少收缩痕的出现，尽量减少注射路径和射点。3.改进注塑机操作、调整注塑机设定参数，使注射过程更均匀。4.优化注塑件的材料选择，选用更具耐热性能和收缩性能的原材料或注塑料。5.优化注塑机的压力设定和温度控制系统，确保注塑过程中的温度和压力稳定。6.在注塑完成后，对注塑件进行吹气冷却、浸入冷水等后处理，促进注件迅速冷却凝固，以减少收缩痕的出现。7在注塑过程中，通过增加射胶压力或采用多孔结构等方法，可以尽量避免注射过程中的气泡，以减少因气泡形成的收缩痕。8.使用注射仿真软件提前对注塑过程进行模拟，预测注塑过程中可能出现的收缩情况，进一步优化注塑件的结构设计和注塑工艺。

5 总结

综上所述，在中国加入世界贸易组织（WTO）的背景下，国内汽车塑料零件制造商将不可避免地面临外国对手的挑战。学习先进的设计方法和理念可以提升塑料件制造和研发，上述处理方法可以改善汽车外饰注塑件的设计缺陷，并提高注塑件的外观和品质。

参考文献：

[1]郭如峰，梅雪川，叶敏，郭鹏.超声波熔接机器人在汽车外饰件中的设计与应用[J].现代制造技术与装备，2019（12）：15-18.

[2]王琛，郝旭飞.汽车外饰的历史与发展[J].汽车文摘，2020（02）：41-46.

[3]唐崇智.互联网汽车外饰造型设计研究[D].长春：长春工业大学，2019（01）25-28.

[4]付公羽.一汽—大众车身外饰产品开发战略研究[D].长春：吉林大学，2017（05）45-49.