一種輕質(zhì)汽車底盤下護(hù)板的設(shè)計及應(yīng)用

劉冠姣+李印鵬

摘 要：隨著對汽車節(jié)能減排要求越來越高，考慮到汽車底盤平整化對降低整車風(fēng)阻效果顯著，故增加底盤下護(hù)板成為一種發(fā)展趨勢。同時考慮輕量化和NVH要求，相對于傳統(tǒng)的PP材料，輕質(zhì)降噪LWRT材料（LWRT是輕型熱塑性復(fù)合材料的簡稱）的下護(hù)板得到更廣泛的認(rèn)可。目前LWRT材料下護(hù)板已在合資車型得到廣泛的應(yīng)用，如韓系、日系以及德系車型，部分合資品牌也在積極探索和研究應(yīng)用的可行性。本研究主要討論LWRT下護(hù)板的相關(guān)技術(shù)，介紹相關(guān)內(nèi)容，為其后續(xù)車型的設(shè)計研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞：LWRT技術(shù)原理；設(shè)計要點；輕量化

中圖分類號：U463.1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼：A 文章編號：2095-2945（2017）30-0114-02

前言

汽車輕量化是保證及改善汽車使用性能、以及安全性、經(jīng)濟(jì)性、成本的前提下，將輕量化設(shè)計、輕量化材料、輕量化制造技術(shù)在整車產(chǎn)品上的綜合應(yīng)用。國家制定了油耗、排放的相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，汽車輕量化成為國家為自主品牌創(chuàng)新研發(fā)所制定的新課題。整車性的輕量化研究不僅有車體、發(fā)動機(jī)、底盤這些重量集中部件，也包括以復(fù)合材料、塑料為主的內(nèi)外飾部件。據(jù)統(tǒng)計復(fù)合材料和塑料約占整車比例的12%～16%。本研究主要介紹LWRT底盤下護(hù)板輕量化的技術(shù)原理，探究LWRT底盤下護(hù)板的現(xiàn)狀與未來。

1 底盤下護(hù)板行業(yè)現(xiàn)狀

汽車底盤的平整化是一種趨勢，平整化的底盤對降低整車的風(fēng)阻系數(shù)有很大的貢獻(xiàn)，所以車輛增加下護(hù)板配置是趨勢，部分韓系車在整個底盤實現(xiàn)了下護(hù)板安裝，包括發(fā)動機(jī)下護(hù)板，左右側(cè)護(hù)板以及后護(hù)板。

傳統(tǒng)的下護(hù)板的材料是PP或PP-T20，采用注塑成型，隨著整車輕量化的需求，輕質(zhì)降噪LWRT材料的下護(hù)板漸漸展露頭角，獲得廣泛的認(rèn)可。相對于傳統(tǒng)PP材料，在滿足同等性能要求的情況下，LWRT材料輕量化效果明顯，能夠達(dá)到降重30%-50%，并且具有一定的吸音性能。目前LWRT材料的下護(hù)板已在合資車中廣泛應(yīng)用，部分合資品牌也在積極探索和研究應(yīng)用的可行性。

2 底盤下護(hù)板設(shè)計要點

底盤下護(hù)板的設(shè)計需求是遮擋底盤，實現(xiàn)底盤平整化，為整車風(fēng)阻試驗做貢獻(xiàn)。底盤下護(hù)板的安裝匹配周邊件一般包括前、后保險杠，車身鈑金，副車架，以及前端模塊等，主要的設(shè)計點需要滿足以下四點：一、與周邊件的匹配安裝點布置合理，安裝標(biāo)準(zhǔn)件盡量統(tǒng)一。目前汽車行業(yè)還是人工裝配為主，生長線全自動化機(jī)器裝配還只是存在于極少數(shù)汽車企業(yè)，多樣化的標(biāo)準(zhǔn)件會導(dǎo)致操作員工頻繁更換操作工具，增加員工的勞動量和安裝時間；二、下護(hù)板的邊界要考慮到與周邊件的匹配搭接，設(shè)計上好多是兩個件邊界平整設(shè)計，這種設(shè)計在不穩(wěn)定的件上是不適用的，例如保險杠和輪罩是塑料件，在安裝過程中有可能會出現(xiàn)變形，導(dǎo)致兩件的邊界被拉開，出現(xiàn)漏縫或漏孔洞現(xiàn)象。設(shè)計中針對易變形件，靠考慮到邊界搭接設(shè)計，合理設(shè)計邊界搭接量來中和安裝中的變形量；三、下護(hù)板的安裝點要合理布置，安裝點的個數(shù)、位置一定要合理，另外件的定位點的選擇也要注意，主定位和輔定位一定要定位到相對穩(wěn)定的件上，不要定位在保險杠和輪罩這種易變形件上，否則會出現(xiàn)安裝偏孔現(xiàn)象；四、針對空間合理布置下護(hù)板，下護(hù)板向上距離發(fā)動機(jī)的距離和向下距離水平線的距離都需要設(shè)計校核，需要同時滿足設(shè)計要求，否則在可靠性試驗中會出現(xiàn)問題，在不能同時滿足的情況下要對下護(hù)板進(jìn)行切割處理。以上，是下護(hù)板設(shè)計中需要考慮的主要設(shè)計要點，具體的車型要根據(jù)實際情況靈活應(yīng)用。

3 LWRT材料底盤下護(hù)板技術(shù)原理

LWRT材料底盤下護(hù)板是直接對LWRT輕型復(fù)合板材進(jìn)行加工形成的零部件，LWRT輕型復(fù)合板材的形成原理簡單講就是將PP，添加劑和玻璃纖維混合形成PP/玻璃纖維水基泡沫，通過軋輥形成復(fù)合板材。軋輥過程中可以根據(jù)需求表面增加無紡布。

LWRT輕型復(fù)合板材目前有兩種，根據(jù)玻纖含量劃分一種是PP-LGF40，另外一種是PP-LGF55，40%玻纖主要應(yīng)用在頂棚，發(fā)泡厚度在8mm以下；55%玻纖發(fā)泡厚度在4mm以下，從輕量化以及成本角度考慮，底盤下護(hù)板一般采用PP-LGF55的板材。

將LWRT輕型復(fù)合板材進(jìn)行加熱處理使其膨脹，在該工序中，板材中的PP融化，單根玻纖恢復(fù)直線狀態(tài)，形成直線網(wǎng)狀，玻纖通過PP連接，形成良好強(qiáng)度的復(fù)合板材。將膨脹后的板材放在成型模具上進(jìn)行壓制成型，形成初步樣品成型。然后在沖切模具上對初步樣品進(jìn)行切邊沖孔，形成LWRT下護(hù)板成品件。（如圖2）

4 LWRT底盤下護(hù)板的技術(shù)方案

傳統(tǒng)的PP材料下護(hù)板是模具注塑成型，設(shè)計中主要考慮能否出模問題。LWRT材料下護(hù)板產(chǎn)品成型需要壓制模具和沖切模具，產(chǎn)品設(shè)計中在考慮上文提到的設(shè)計點后，區(qū)別于PP設(shè)計需要還需要考慮以下三點：一、在下護(hù)板表面通過增加特征來增加件的整體強(qiáng)度；二、為防止下護(hù)板打緊時變形，安裝點局部增加壓縮量來增加局部強(qiáng)度；三、為保證下護(hù)板沖切成型，零部件表面特征設(shè)計時需要注意，一般情況下特征圓角要滿足≥10mm，拔模角度滿足≥10°。

5 性能要求

底盤下護(hù)板因安裝在車身底部，試驗上需要滿足的主要性能有抗石子沖擊性能，耐水性性能，低溫抗沖擊性能，耐化學(xué)腐蝕性能和禁限用物質(zhì)要求。其中抗石子沖擊試驗要用成品件或成品切割樣件進(jìn)行試驗，試驗結(jié)果不允許在安裝部位松動或出現(xiàn)龜裂、破裂。有的第三方實驗室做試驗采用的是板材件，這是不能起到驗證作用的。針對有無紡布的LWRT板材還要考慮無紡布的層剝離強(qiáng)度，具體的車型根據(jù)實際情況進(jìn)行要求。

6 結(jié)束語

LWRT新材料下護(hù)板已經(jīng)逐步在合資品牌車型上使用和推廣，部分合資品牌也在積極探索和研究應(yīng)用的可行性。LWRT新材料下護(hù)板對整車底盤的平整化和輕量化都是有很大的提升作用，與傳統(tǒng)的PP下護(hù)板相比能達(dá)到30%-50%的降重，還具有一定的吸音性能，在未來市場有很大的應(yīng)用前景。

參考文獻(xiàn)：

[1]曹渡.汽車內(nèi)外飾設(shè)計與實戰(zhàn)[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2011.

[2]王望予.汽車設(shè)計[M].機(jī)械工業(yè)出版社，2000.

[3]張子芳，姚奇.論汽車內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)計[J].科技創(chuàng)新與應(yīng)用，2012（29）：67.endprint