汽车立柱结构特征及匹配关系概述

汽车立柱结构特征及匹配关系概述

赵鑫1, ,赵月2

奇瑞汽车河南有限公司，开封，475000

提要：汽车立柱作为整车内饰覆盖件，其结构特点及匹配结构直接影响内饰的精细化及客户的观感。针对此种情况，此文在立柱法规要求的基础上，论证了立柱的定位点设计，分型面设计，熔接痕位置等结构特征，同时阐述了立柱与对手件的匹配关系及关注要素。

关键词：汽车立柱；结构特征；匹配关系；

一引言

汽车立柱护板作为内饰外观件，因其能够满足乘员侧面保护，提供优雅的内饰外观，增加乘客舒适度，满足乘员操作方便性等特点广泛应用于汽车制造中。其中，注塑成型的立柱因为其成型工艺简单，尺寸一致性良好，成本低廉而广受关注，但由于定位设计不合理，匹配搭接关系搓死等问题，会导致立柱匹配后间隙段差及毛刺割手等问题，严重影响整车精细化程度及客户的满意度。因此，研究汽车立柱结构特征，匹配关系及解决方案势在必行。

本文在阐述立柱法规设计要求的基础上，着重探讨立柱的匹配关系和结构特征，同时从几个方面提出了解决方案。法规方面，需要满足国家常见法规要求。结构方面，重点从定位点设计，壁厚设计，分型面设计，熔接痕位置等方面进行阐述。匹配关系方面，重点讨论与顶棚，仪表台，玻璃及门槛的匹配等。

二  立柱法规要求

立柱作为主要的内饰件，需要满足国家常见法规要求。其他国家和地区的法规根据项目需求进行补充。法规校核项目主要分为内部突出物要求，头部碰撞要求，视野校核，阻燃性能要求，禁用物质要求，侧碰标准等。其中中国法规标准如下见表一。

表1.1 中国法规

三  立柱零部件的结构特征

（一）定位点设计

立柱内饰板一般的装配顺序为由立柱护板上端往立柱饰板下端装配。主基准放在饰板上端，以保证与顶棚的间隙/面差，公差向下端累积；副基准在下端，控制旋转；若零件较大，可考虑增加辅助基准增加稳定性。

立柱内饰件装配于车身侧围，安装点通常选择在车身内板上，其安装点需满足详细要求如下[1]：

A上柱主定位设计：需要靠近顶棚处，距离护板距离＜50mm;

A上柱防旋转方案：上端风挡侧做支撑筋支撑到钣金止口边，门洞侧布置凸点支撑到密封条骨架或者采用U型槽支撑到钣金；当有CAB拉带时，在上端无法布置U型槽时，可以做加强筋支撑到钣金R角处。

B上定位方式：主定位销在接近顶棚位置；副定位销在B上和B下配合处；

C上柱定位方式：主定位尽量布置在可视区域；其他安装点布置尽量避免太靠近C柱尖端；

主定位类型选择：菱形卡扣（S18-5402013）作为主定位时，卡扣和卡扣座单边间隙0.25mm；二级卡扣（T15-5402013）作为主定位时，近似Z向，钣金孔单边放开2mm；采用定位销定位时，定位销与钣金孔单边间隙0.2mm。采用螺栓和定位销结合固定时，螺栓座背面增加支撑筋。 

（二）壁厚设计

立柱护板的壁厚如在无面料包覆情况下，壁厚一般为2.5mm-3mm之间，无料厚突变，局部料厚减薄或增加区域要衔接过渡；如在有面料包覆无发泡的情况下，基材壁厚为2.5-2.75mm；

为了防止产品表面缩痕，BOSS柱，定位销座等需要进行局部减料厚处理，以及加强筋交叉处做防缩痕处理：加强筋宽度一般为本体厚度的1/3-1/2；加强筋的高度一般为本体料厚的2.5倍-3倍；加强筋的间距一般为15-60mm；

（三）分型面布置

分模线的位置原则上不能出现在A面，但是若造型需要而在工程没有办法避免的情况下，需要得到外观工程师的认可。且分型面的布置需要满足下面几点要求：分型面尽量不要布置在圆角中间；分型面尽量避免出现在与匹配件的关键配合尺寸面；分型面布置尽量光滑，分在型腔或者型芯的一侧。

（四）熔接痕位置

注塑件熔接痕产生的原因是，熔体在型腔中汇合时，在交汇处未完全熔合在一起，导致表面形成线状印痕。熔接痕只会发生在熔体汇合位置，使用一个浇口的制品没有熔接痕。一般会发生在带孔成型制件，或者多个浇口成型的制件上。熔接痕的存在不仅使塑件的外观质量受到影响，而且使产品的力学性能，如冲击强度，拉伸强度，断裂伸长率等，受到不同程度的影响。此外，熔接痕还会给塑料的寿命带来严重影响，因此应尽可能的避免或者改善。

同时需要注意的是，熔接痕应避免在卡扣安装点，螺钉底座位置，容易导致卡扣断裂，螺钉座打穿；针对熔接痕处强度差的问题，可以对产生部位进行局部加热，提高熔接部位的局部温度，可以达到提高强度的作用。

四 立柱周边零部件的匹配关系

立柱周边的匹配对手件为顶棚，地毯，前风挡，仪表台，胶条，安全带，气囊线束，室内线束，侧围钣金，前地板等，考虑到匹配关系要求的重要性，及匹配位置的可见性，重点考虑顶棚，仪表板与门槛的匹配要求[2]。

a)与顶棚的匹配

立柱与顶棚的匹配状态主要为间隙，褶皱，干涉异响等，匹配结构一般选择搭接式，既能保证和顶棚的零贴，又可以保证侧气帘的正常脱出。与顶棚的搭接面一般为6-10mm，带侧气帘的搭接面为6-8mm，不带侧气帘的基本为8-10mm；立柱与顶棚的匹配断面处，立柱内侧面需要做倒角，倒角不能过于尖锐，护板边缘需要平滑过渡；并且顶棚倒角角度应该大于立柱护板的倒角角度，一般情况下，顶棚的最小圆角需要大于6mm（针织面料），无纺布面料需大于4mm；同时，顶棚需要做凸台阶，保证匹配状态。

b)与仪表板的匹配

为满足DTS间隙，外观等要求，一般在立柱护板上设计两个以上直接卡入仪表板的卡接结构，既能保证和仪表板的零贴，又可以防止立柱转动，增加定位的可靠性。A柱与仪表台根据状态不同，匹配要求如下：

（1）硬塑A柱和硬塑仪表台配合时，间隙量为0-0.3mm；

（2） 包覆A柱和硬塑仪表台配合时，间隙要求为0mm；

（3） 包覆A柱和搪塑仪表台配合时，过盈量为1mm；

一般情况下，仪表板翻边深度为10-15mm，A柱与仪表板重叠量为5-10mm；与仪表板配合时使用插销设计，Y向向内方向控制结构间隙通过筋位控制为0，Z向放开，X向前端控制，控制间隙为0。两个插销的设计要求，Y向需要有一定弧度，易于插入安装孔位；Z向有一定的倒角导向，引导插销进入安装孔位。A柱护板与仪表台匹配位置主要靠A柱背面的筋位来进行调整，并且为了防止A柱变形，会在拐角位置做加强筋或者预变形处理，防止因为强度低变形导致匹配差异。

c)与门槛的匹配

A柱与门槛压板的配合要求一般保证为搭接配合，线接触搭接，搭接量≥5mm，搭接面尽量保证为平面，与X方向夹角尽量小，避免在斜度较大的曲面上搭接。同时，A柱下护板上部开方孔固定门槛卡子，孔X方向放开，与门槛卡子单边间隙≥4mm；另外，A柱下护板侧面开缺口固定门槛侧勾卡子，缺口与门槛侧卡子间隙保证为前部≥5mm，后部≥4mm；B柱护板与门槛匹配同样为搭接配合，一般为保证DTS要求，B柱下护板下端做翻边，Z向支撑，增加支撑筋以保证强度；同时与门槛卡销的匹配需要做导向结构。

四   结论

  汽车立柱的匹配结构设计一直困扰着主机厂。针对注塑工艺立柱来讲，需要从结构要素及匹配特点等方面进行分析。其中，定位点设计方面，需要保证与关键匹配件贴近，同时设计定位导向结构；壁厚设计方面，厚度过度尽量保证均匀，防止过度厚薄导致缩痕及变形等；分型面方面，原则上不允许出现在A面，避免出现在关键匹配面；对手件匹配上，重点关注匹配位置的断面造型，干涉量要求及安装定位要求；

参考文献

[1] 吴涛. 汽车A柱上护板与仪表板配合间隙的设计[J]. 汽车工程师, 2018(3):50-53.

[2] 邱国华. 汽车内外饰设计[M]. 机械工业出版社, 2018（12）.

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