塑料材料穩(wěn)定桿連接桿的設(shè)計

宗劉冬 李海興

摘要：穩(wěn)定桿連接桿是連接穩(wěn)定桿與車架的球鉸類零部件，輔助穩(wěn)定桿實現(xiàn)汽車轉(zhuǎn)向過程中車身左右兩側(cè)的受力分配，提高車輛穩(wěn)定性。本文從塑料材料方面對連接桿總成設(shè)計進(jìn)行了闡述，并對設(shè)計過程中的重點問題進(jìn)行了分析。

關(guān)鍵詞：球銷；穩(wěn)定桿連接桿；塑料

引言

隨著車輛技術(shù)的發(fā)展及輕量化需求，新材料被不斷引入零部件設(shè)計及開發(fā)，從而實現(xiàn)零部件輕量化的同時，降低了制造過程對于環(huán)境的影響。但新材料、工藝、技術(shù)在應(yīng)用初期，不可避免的存在一些技術(shù)難點及應(yīng)用風(fēng)險，本文重點討論塑料材料在車輛底盤功能件-穩(wěn)定桿連接桿上的應(yīng)用可行性，并提出設(shè)計的風(fēng)險點以及規(guī)避方式，供類似產(chǎn)品開發(fā)人員進(jìn)行參考。

1.穩(wěn)定桿連接桿的結(jié)構(gòu)說明

1.1 連接桿的安裝位置

連接桿分別連接車輛穩(wěn)定桿及減震器，在使用過程中主要承受車輛Z向載荷，輔助穩(wěn)定桿實現(xiàn)車輛兩側(cè)受力的分配，如圖1所示

1.2 傳統(tǒng)穩(wěn)定桿連接桿的結(jié)構(gòu)說明

傳統(tǒng)連接桿座體通常采用電阻焊方式實現(xiàn)座與桿的連接，常用材質(zhì)為10鋼，可兼顧零件強(qiáng)度與焊接性能。座體焊接后進(jìn)行表面防護(hù)，涂層處理為鍍鋅、電泳、鋅鎳等方式。其封裝采用旋鉚工藝，形成裝配總成。

2 塑料連接桿設(shè)計關(guān)注點

2.1 塑料連接桿總成設(shè)計構(gòu)想

基于產(chǎn)品結(jié)構(gòu)，可將其焊接座體更改為塑料材質(zhì)。由于其連接的兩側(cè)零件空間距離較長時（大于200mm），需增大桿部尺寸以滿足強(qiáng)度要求，在底盤布置過程中必然會產(chǎn)生干涉，因此座體采用塑料材料，中間桿的材質(zhì)不變，并通過注塑工藝實現(xiàn)座與桿的連接，如圖2所示。

2.2 連接強(qiáng)度問題

連接桿主要受沿桿方向的拉壓載荷及垂直于桿的扭轉(zhuǎn)載荷，對于通過注塑工藝結(jié)合的座與桿，在使用過程中存在脫出或相對轉(zhuǎn)動的風(fēng)險，因此在桿的端部需增加防滑防脫結(jié)構(gòu)，可以采用凹槽、滾花等形式，基于工藝成本考慮，建議采用滾花結(jié)構(gòu)。

2.3 球銷安裝孔設(shè)計

由于取消了傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)中提供潤滑作用的球碗（POM），因此在座材料選用環(huán)節(jié)必須考慮其與球銷接觸的摩擦問題，為提供更佳的潤滑效果，需要在座的內(nèi)壁增加儲油凹槽，以提升總成的抗磨損性能。

2.4 塑料座體設(shè)計

為滿足注塑工藝的特征，塑料座必須采用多凹槽結(jié)構(gòu)，凹槽的單一壁厚應(yīng)小于4mm，以防止注塑后材料收縮導(dǎo)致的縮松、變形等問題，同時凹槽結(jié)構(gòu)也可以縮短注塑節(jié)拍，提升生產(chǎn)效率。

3 材料的選用

3.1基礎(chǔ)材料的選取

材料的選取應(yīng)符合輕量化、耐腐蝕等特點，并能夠滿足底盤-40℃至80℃的環(huán)境使用要求。初步選用材料為聚酰胺工程塑料（尼龍），其主要特點是機(jī)械性能優(yōu)良，如強(qiáng)度高、耐磨性好且具有自潤滑效果，同時使用范圍在-40℃至100℃之間。尼龍中的主要品種為尼龍6和尼龍66，通過對比其主要力學(xué)性能，選擇性能更優(yōu)的尼龍66作為基礎(chǔ)材料。

3.2 基礎(chǔ)材料的改性

由于尼龍吸水性等缺陷，通過添加玻璃纖維改性以滿足使用要求。性能對比發(fā)現(xiàn)，含30%玻璃纖維的尼龍66具有較好的強(qiáng)度性能及經(jīng)濟(jì)性，其耐熱性、強(qiáng)度、尺寸穩(wěn)定性均明顯提高，且具有良好的注塑工藝性，其抗拉強(qiáng)度達(dá)195MPa，可作為塑料連接桿材料使用。

4 塑料連接桿總成裝配

塑料材料連接桿總成采用熱熔擠壓封口工藝，封口位置在在封口熱熔凹模壓力及瞬時溫度的作用下，產(chǎn)生蠕變流動變形，將加工好的球銷壓入連桿座體內(nèi)，再經(jīng)卡緊卡箍進(jìn)行上封口收縮變形，降溫冷卻后固定上口尺寸，達(dá)到保證產(chǎn)品拔出力目的，相對旋鉚封口效率提升50%，并能防止原有旋鉚工藝導(dǎo)致的防護(hù)層脫落問題，提升產(chǎn)品耐腐蝕性能。

5 結(jié)論

塑料連接的開發(fā)，較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減少焊接、表面處理等環(huán)節(jié)，具有良好的經(jīng)濟(jì)性，在連接距離較小時（小于180mm）可采用全塑料結(jié)構(gòu)，這種結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定桿連接桿座體較傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)可減重40%，從而進(jìn)一步降低重量及成本。

塑代鐵作為底盤功能件的一種發(fā)展趨勢，具有廣闊的前景，但在具體產(chǎn)品開發(fā)的過程中也應(yīng)關(guān)注其變化特性，并進(jìn)行針對性的調(diào)整及驗證，以確保產(chǎn)品性能滿足使用要求，為顧客提供更加具有質(zhì)價比的輕量化產(chǎn)品。

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（作者單位：保定市汽車球銷工程技術(shù)研究中心保定市格瑞機(jī)械有限公司）