汽车轻量化下塑料铰链结构的设计与应用

刘志明

（上汽大众汽车有限公司，上海 210805）

引言

随着汽车造型的日益复杂化，塑料件占据整车重量和成本的比例越来越高。塑料件的轻量化设计对整车设计的意义重大。汽车外饰零件中大量应用的聚丙烯等塑料材料，具有较好的韧性，适合做铰链结构。铰链结构的应用可以将原本的两个或多个零件集成为一个零件，有效降低了零件重量，同时减少了模具数量。另外某些特殊的铰链结构可以辅助外饰零件在总装线上进行安装定位，节约了安装工时。

1 塑料铰链结构的应用可行性

1.1 塑料铰链结构

塑料铰链也称为塑料合页，其采用聚丙烯（PP）共聚物或其他聚合物材料等，通过热压延、热冲压、挤压、注塑等方式加工制造[1]。其结构原理为在零件局部沿一个直线带进行减料厚，使得零件能够以料厚减薄处为旋转轴进行转动。其典型应用有：塑料工具箱的箱盖与箱体之间的柔性连接，速食食品的一次性塑料餐勺的折叠设计等。

图1 塑料铰链结构

塑料铰链的两个关键尺寸：宽度尺寸和厚度尺寸。其中铰链宽度值为一个经验值，通常为1.5mm左右，如宽度太大，会增加熔融塑料的流动阻力[1]。铰链中心处的厚度在0.25mm -0.38mm时，铰链的弯折次数可达最大值，某些产品可满足数万次弯折，但制品的实际寿命取决于设计、工艺和材料等问题的处理[2]。对于大尺寸注塑件，零件主体料厚一般在2.5mm-3mm之间，弯折次数要求不高时，铰链料厚可达0.8mm-1.0mm。塑料铰链结构如图1所示。

塑料铰链结构利用了共聚物塑料突出的抗弯曲疲劳特性，在铰链两侧的部件可以绕铰链转动。……