汽车线束用塑料支架设计概论

林贞亮，卢 云，熊英男，余 群

（吉利汽车研究院（宁波）有限公司，浙江 宁波 315315）

1 引言

汽车线束设计中经常用到塑料支架，为其提供保护和固定，但塑料支架作为线束的子零件还没有系统的设计规范作为指导，从而不能很好管控支架的设计品质。为了使支架的设计和管控更规范、更高效，本文从支架的常见结构、外观要求、安装要求、材料性能、设计要求和性能要求等方面对支架进行了系统的设计阐述。

2 功能概述及常见结构

2.1 固定支架（塑料）作用及特点

线束塑料支架定义：应用于固定汽车线束的导线或插件等部件，具有保护、导向及约束等作用的一种塑料制品。线束塑料支架的主要组成部件及其作用如图1所示。

1）主体：支架上包裹防护线束的主体部分。

2）上盖：装配到主体上，防止线束外漏或起防护作用的部分。

3）固定点：支架上与钣金、螺柱、金属支架或其他零件配合具有固定作用的部分，结构一般是支架上开固定孔的形式，或者是支架上直接设计卡扣结构（如图1中C’）。

4）嵌件：嵌入支架固定点内，增强固定点承受力作用的部分，常见为内嵌金属圆环结构，或直接内嵌螺栓或螺母的结构。

5）出线口：线束从支架内进、出的位置。

6）铰链：支架上有链接作用，并能使链接部分按一定方向折弯部分。

图1 线束护板示意图

7）扣合点：上盖与主体卡接的机构，可实现上盖打开和闭合。

8）扎带孔：使用扎带把线束固定在护板上时，扎带穿过护板的孔（详见扎带孔设计）。

2.2 常用使用位置

线束塑料支架一般使用在汽车发动机壳体、发动机舱、仪表管梁、车身底板等位置，需根据实际车内环境以及线束走向需求设计，一般多起约束走向、防护、固定接插件等作用，常用位置如图2所示。

图2 常用位置示意图

2.3 常见结构形式

线束护板常见结构形式如图3所示。

图3 线束护板常见结构

3 设计要求

3.1 外观、尺寸、颜色

1）外观要求：护板支架表面色泽应均匀一致，无明显飞边、气泡、翘曲、熔接痕、烧焦等缺陷，在指定处刻有零件号、材料码、日期章、型腔号等标识，标记应清晰。

2）尺寸要求：尺寸公差要求详见表1。

3）颜色要求：室外（前舱及底板下部）护板颜色优先采用黑色；驾驶舱内塑料支架根据原材料不同，颜色可选用黑色或白色。

表1 尺寸公差要求

3.2 安装扭矩要求

常用固定支架标准件有M5螺母、M6、M8螺栓或螺母［1］。塑料支架根据固定位置及结构的不同推荐不同的固定力矩，其推荐固定扭力见表2要求。

3.3 材料性能要求

常见材料类型有以下几种。

1）类型I：弹性体增韧的尼龙66：标识（>PA66<）。

2）类型II：15%玻纤增强的尼龙66：标识（>PA66-GF15<）。

3）类型III：30%玻纤增强的尼龙66：标识（>PA66-GF30<）。

4）其他类型：PP、PP加玻纤、PA6、PA6加玻纤等。

表2 推荐固定扭力

材料选择：材料选择参考表3。

表3 材料选择

3.4 结构设计要求

3.4.1 支架布置间隙要求

1）与运动部件周边间隙≥20mm。

2）与固定部件间隙≥5mm，特殊部位视情况而定（如仪表板内饰、门槛护板内饰等件）。

3）与燃油管路、制动管路、空调管路及风道特殊部件间隙≥15mm。布置阶段若不满足以上要求需进行风险评估。

3.4.2 支架固定点的选取和设计要求

1）固定支架需有且仅有一个点用来做主定位，其他安装点采取兼容公差设计。

如图4所示，定位点取圆型孔，其他固定点一般取腰型孔，腰型孔方向一般根据位置误差（包括车身、塑料支架本身位置误差）评估。固定点的选取需考虑安装的合理性和便利性，同时需兼顾模具成型问题，螺栓螺母类固定安装面尽量选在与出模方向垂直或接近垂直的方向，简化结构，有利于后期的量产同时也可节省成本。

图4 支架固定点

设计卡接机构时，卡接类结构尽量与本体出模方向一致，否则可做成组装的形式（车身环境受限及特殊情况除外）。

2）支架与车身常用固定方式：固定支架（塑料）与车身常用固定方式见表4。

表4 支架与车身常用固定方式

3）螺栓螺母固定结构固定点厚度的设计：通常厚度设计值≥5mm（特殊空间受限除外，且厚度不得低于3mm 同时需加金属嵌件增强）。此处壁厚过厚易引起产品缩水外观不良，需进行偷料工艺处理（图5）以保证壁厚均匀。

3.4.3 支架形状及壁厚设计

在保证间隙的情况下，护板形状尽可能简单规整，过渡地方应平缓自然，截面形状规整，避免平行四边形等异形形状（特殊情况除外）。如图6所示。

图5 工艺孔处理

图6 护板形状对比

支架形状需规整，多呈矩形，优先随形钣金，一般需通过加厚壁厚之后做偷料工艺处理来增加支架整体强度。护板支架壁厚需均匀一致，厚度一般为1.7～3mm。支架形状如图7所示。

3.4.4 支架装线容积要求

护板容积限值：护线盒内线束体积原则上最大不超过护线盒内容积的80%，最小不低于护线盒内容积的50%，最佳容积比是护线盒内线束体积占护线盒容积的70%，如图8所示。

3.4.5 出线口的设计要求

1）护板内线束一般通过扎带将线束与护板固定在一起，护板内可开扎带孔或扎带槽，有时也通过胶带辅助固定。根据环境需要有时支架在扎带孔特征处增加凹槽特征。护板内开扎带孔形式，如图9所示。优点是捆绑线束较牢，缺点是线束生产时，护板一般需提前预装扎带，费工时。

图7 支架形状

图8 护板容积

图9 护板内开扎带孔形式

护板上开扎带槽形式如图10所示。优点是生产操作便利，缺点是线束与扎带易捆绑不牢，引起线束窜动或扎带翻脱。

3.4.6 出线口的形状及尺寸要求

出线口可设计成单片式、导向半圆式、卡管式（通常为卡波纹管），如图11所示。

图10 护板上开扎带槽形式

图11 出线口形状设计

3.4.7 支架内扎带孔的分布及尺寸设计

护板内靠近出线口末端3～5mm处需开扎带孔，靠近大分支两端至少需一组扎带孔固定，开孔位置需考虑分支点的实际大小，开在易操作处，其他区域扎带孔均匀分布。支架内扎带孔的分布如图12所示。

扎带孔开孔大小需根据所用扎带大小来定，太大易窜动，太小不利于生产操作，以下表格内为最常用3种扎带，尺寸见表5。

图12 支架内扎带孔的分布

表5 尺寸表

上下盖扣合结构的选取方式1如图13所示。①优点：易组装、防脱扣、易拆卸；②缺点：略占空间。

上下盖扣合结构的选取方式2如图14所示。①优点：节省空间、易拆卸；②缺点：对注塑成型要求略高。

扣合结构可依实际环境来选取，如空间允许推荐第1种，当然还有其它扣合结构，这个根据实际需求而定。

图13 上下盖扣合结构选取方式1

图14 上下盖扣合结构选取方式2

3.4.8 扣合结构在支架上的分布

扣合结构一般呈对称分布在护板两侧（本体结构受限除外），护板首末端需分别布置一组扣合，分支较粗、护板折弯处需布置扣合，其他地方均匀分布即可。

如图15所示，此支架为扁平型设计地板支架，线束未完全铺平的情况下会将上盖顶起，所有扣合位要均匀分布，分支处需增加扣合位6来保证上盖不被分支线束顶起变形，因为模具实现及空间问题，此支架应用了两种扣合方式。

图15 扣合结构在支架上的分布

3.4.9 支架排水孔设计

位于驾驶室外的护板应设计排水孔，根据护板形状可将扎带孔、工装钉孔等作为排水孔。对于水平放置的护板，通常采用工装钉孔作为排水孔。排水孔的设计应避免距离过近而影响护板的刚度和强度。支架排水孔设计如图16所示。

3.4.10 支架整体加强设计

1）为了确保塑件的强度和刚性，而又不致使塑件的壁厚过厚，可以在塑件的适当部位设置加强筋，如图17所示。加强筋还可以避免塑件的变形，在某些情况下，加强筋还可以改善塑件成型过程中塑料流动的情况。加强筋高度一般为1～2mm，不要超过一个壁厚，防止制品产生明显缩痕。特殊的三角斜筋除外。

2）限位结构一般采用过渡配合的设计方式，保证组装的顺畅以及装配后的牢固性。主体及挂脚均需设计合适的C角导向，通常在熔断丝盒与挂脚装配面处设计小凸筋，与挂脚配合后过盈。

挂脚拉脱力：力矩≥160Nm。

图16 支架排水孔设计

图17 支架加强筋与固定角加强

止动位间隙：A=0.3～0.5mm。

挂位尺寸：①不可拆卸B=0.5～0.8mm；②可拆卸B>1mm。

4 总结

塑料支架为汽车线束系统常用的子零部件，为线束提供保护和固定，论文描述了汽车线束塑料支架的功能、常用位置、外观要求、安装要求、结构设计指导、性能设计要求等内容。从支架的数据设计、安装、性能等全闭环，为汽车电器线束塑料支架的设计提供系统设计要求阐述。