汽車地毯NVH性能優(yōu)化

晉加偉

上汽通用五菱汽車股份有限公司 廣西柳州市 545007

1 引言

地毯為尺寸最大的內(nèi)飾零件，用來遮擋鈑金、線束等零件；地毯為乘員提供舒適的腳部支撐；地毯可集成碰撞時(shí)起緩沖作用EPP等材料，提高安全性能；地毯同時(shí)也是尺寸最大的聲學(xué)零件，用來吸收車內(nèi)噪音、隔離車外噪音。地毯吸音材料一般為多孔的吸音棉、毛氈、再生海綿等；地毯隔音材料一般為高克重的單層或復(fù)合材料，如EVA、毛氈、PVC等。為了提高乘員乘坐的舒適性，某乘用車的地毯采用EVA+PU發(fā)泡材料，零件成本高，且較重影響油耗。

2 優(yōu)化方案

2.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化

本車型優(yōu)化前地板采取局部加強(qiáng)隔音方案：除了地毯（覆蓋儀表板之下至尾門檻飾板整個(gè)地板區(qū)域）隔音，針對前排座椅之下隔音差問題，增加了EVA（高克重）+PU材質(zhì)的前隔音墊，針對中排座椅之下隔音差問題，增加了EVA（高克重）+PU材質(zhì)的后隔音墊（表1），即由3個(gè)總裝零件組成（共7個(gè)子零件）。優(yōu)化方案為增加整個(gè)地毯的隔音性能（地毯面料增加EVA成分），取消局部隔音的前隔音墊、后隔音墊（圖1），即僅地毯1個(gè)零件（共2個(gè)子零件）。

表1 地毯優(yōu)化前與優(yōu)化后零件及材料構(gòu)成

2.2 材料優(yōu)化

優(yōu)化前的地毯面料材料為PET+定型膠+PE膜，前隔音墊、后隔音墊的面料材料為EVA（高克重）；優(yōu)化后地毯面料材料為PET+定型膠+EVA（低克重）+無紡布（圖1），即對面料材料成分優(yōu)化，由局部EVA（高克重）改為整體EVA（低克重）。材料優(yōu)化后，EVA總重量降低。

圖1 優(yōu)化前、后地毯材料分布示意圖

2.3 工藝優(yōu)化

優(yōu)化前的地毯先把PU發(fā)泡成型，再把PU泡沫粘接在熱壓成型后的面料上（圖2）；前隔音墊、后隔音墊先把EVA吸塑成型，PU發(fā)泡在成型后的EVA上（圖3）。優(yōu)化后地毯方案為先把面料熱壓成型，PU發(fā)泡在成型后的面料上（圖4）。

圖2 優(yōu)化前地毯工藝流程

圖3 優(yōu)化前前隔音墊、后隔音墊工藝流程

圖4 優(yōu)化后地毯工藝流程

優(yōu)化后方案把原方案的3次面料成型（1次地毯的地毯面料成型、1次前隔音墊的EVA面料成型、1次后隔音墊的EVA面料成型）合并為1次地毯面料成型，把4次PU泡沫成型（1次地毯的前PU泡沫成型、1次地毯的后PU泡沫成型、1次前隔音墊的PU泡沫成型、1次后隔音墊的PU泡沫成型）合并為1次地毯的PU泡沫成型，PU泡沫由粘接在地毯面料上更改為直接發(fā)泡在地毯面料上，把繁瑣的工序簡化。

3 效益

3.1 隔音性能不變、EVA總重量降低

經(jīng)測試，地毯優(yōu)化后車內(nèi)總聲壓級和語言清晰度與原狀態(tài)幾乎持平，但優(yōu)化后地毯使用的EVA總重量降低，可得結(jié)論：整個(gè)地板區(qū)域噪音泄漏量都較大，對整個(gè)地板區(qū)域進(jìn)行隔音的效果較僅針對局部（如油箱處）重點(diǎn)隔音的效果好。

3.2 降成本

零件材料成本下降約11.8%。

3.3 降低模具、檢具投資費(fèi)用

模具、檢具投資費(fèi)用下降38%。

3.4 降低制造、裝配、儲存、運(yùn)輸費(fèi)用，促進(jìn)生產(chǎn)線升級

總裝零件減少67%（由3個(gè)減少為1個(gè)），子零件減少71%（由7個(gè)減少為2個(gè)）：總裝零件和子零件減少，工序減少，制造及裝配（設(shè)備、人工、能耗、場地等）成本降低；儲存場地減小、運(yùn)輸費(fèi)用降低。更改后地毯工序少，更適合流水線生產(chǎn)，地毯供應(yīng)商引進(jìn)自動(dòng)化程度更高的生產(chǎn)線，人工少，廢品率低，質(zhì)量穩(wěn)定。

3.5 減重

零件重量下降11.2%（2.1kg/車），提高整車燃油經(jīng)濟(jì)性。

圖5 更改前與更后總聲壓級（dB(A)）對比

圖6 更改前與更后語言清晰度（%）對比

3.6 提升零件氣味，降低VOC、霧翳

更改后的方案減少EVA材料用量，零件重量降低；且零件由3個(gè)減少為1個(gè)，表面積減少，有機(jī)物揮發(fā)減少，零件氣味提升，VOC、霧翳降低。

3.7 零件匹配質(zhì)量提升

更改后的地毯面料增加了EVA材料，剛度增加，地毯與門檻飾板、副儀表板等零件匹配無間隙，整車靜態(tài)感知質(zhì)量提升。

3.8 提高地毯觸感、提高安全性能

更改后地毯更容易在PU泡沫內(nèi)嵌入EPP墊塊，可提升踩踏感知，碰撞時(shí)EPP起緩沖作用，提高安全性能；EPP墊塊密度低，可降低零件重量。

3.9 提升面料與PU粘接力、解決面料倒毛缺陷

更改前地毯的PU通過PE膜粘接，因PU泡沫表面有脫模劑導(dǎo)致粘接困難，增加模具壓力會(huì)導(dǎo)致地毯面料倒毛嚴(yán)重，外觀差；且粘接力較小，搬運(yùn)過程中易脫落。更改后地毯的PU直接在面料上發(fā)泡，粘接牢固，無面料倒毛缺陷。

4 結(jié)語

優(yōu)化后地毯有成本、重量、質(zhì)量等優(yōu)勢，有較好的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)效益，可推廣應(yīng)用。