某型重卡ACC裝飾板的設計開發(fā)

高凱笑，楊 龍，李冰華，高 寧

（陜西汽車控股集團有限公司 技術中心，陜西 西安 710200）

隨著汽車電子技術的飛速發(fā)展以及駕駛員消費理念的不斷提高，車輛各類電子配置應運而生，尤其是與汽車行駛安全緊密相關的電子設備，交通運輸行業(yè)出臺相關法規(guī)（JT/T 1178），要求車速≥90 km/h牽引車輛應安裝自動緊急制動系統(tǒng)。

重卡的自適應巡航控制系統(tǒng)（Adaptive Cruise Control, ACC）毫米波雷達一般布置在前保險杠格柵中部，如圖1所示，為了保證信號的穿透性能，雷達一般外漏，或采用無造型特征的雷達罩蓋進行遮擋。

隨著重卡行業(yè)技術水平的不斷提高及用戶對整車品質要求的提升，在項目開發(fā)階段，除了要考慮整車法規(guī)及系統(tǒng)性能要求外，還需要考慮造型的美觀性及完整性，要求零部件在滿足性能的基礎上，功能件不外露。本文主要介紹裝備在毫米波雷達前側的卡車ACC裝飾板的設計開發(fā)。

1 設計要求

卡車的前格柵造型是一款車型風格特點的體現(xiàn)，更是公司產(chǎn)品家族化系列的識別紐帶，格柵造型的完整性至關重要，不允許輕易破壞。但格柵外觀一般具有三維立體造型，且裝飾著形式各樣的電鍍飾條。這就要求ACC裝飾板在不破壞格柵造型的基礎上，保證雷達信號的通過，如圖1所示。

2 開發(fā)思路

2.1 結構設計

因造型效果因素，雷達透射區(qū)域裝飾板的表面不平整，因此，需要通過“三明治”結構解決此結構問題，即外板+鍍層+內板（如圖2所示）。在保持造型立體效果的同時，使裝飾板厚度一致。

2.2 厚度定義

毫米波雷達是以光速傳播，為了保證信號穿透的有效性，減少信號衰減量，裝飾板總厚度與波長的關系為

式（2）得出，ACC裝飾板的設計厚度與雷達的發(fā)生頻率相關，故在進行厚度定義時，需考慮卡車搭載的雷達型號。

2.3 材料選型

2.3.1 外板選材

ACC裝飾板受安裝部位因素的影響，使得車輛行駛在卵石、渣土等工況時，裝飾板會承受飛石帶來的撞擊；為了避免零件受沖擊后磨損甚至破裂，外板的材料不僅需具備高透光、高透波性，還需具有較高強度的硬度及抗沖擊性。

符合高透光的材料有有機玻璃（Polymethyl methacrylate, PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）、高強輕波等。鑒于PC材料有較好的沖擊性能，且透波性高于同類型材質，故選擇PC作為外板材料。

2.3.2 內板選材

相比于外板，內板同樣需具有高透波性能，但是要求材質不透明，滿足此要求且可以工程應用的材質有聚丙烯（Polypropylene, PP）、AES（Acrylonitrile Ethylene Styrene）、ASA（Acrylonitrile Styrene Acrylate copolymer）等；由于內板要求可進行表面電鍍，PP屬于惰性材質，無法進行電鍍及B面背膠，故無法選用。對比AES及ASA，因前者韌性較好，且與外板的PC材質有較好的注塑相容性，故AES作為內板的材質選擇。

2.3.3 電鍍材質選擇

因工藝成熟、上下游配套齊全、經(jīng)濟性好，目前汽車零部件外觀電鍍通常采用鍍鉻的型式。ACC裝飾板也采用此方式，但試驗結果發(fā)現(xiàn)，鍍鉻對雷達信號的屏蔽作用較大，信號通過裝飾板后失真較大。經(jīng)資料查證，金屬銦不僅可以在塑料件上做鍍層，而且此材質噴鍍后不導電。這不僅可以提升鍍件的耐腐蝕性及抗氧化性，最主要的是保證了雷達信號的穿透性。

3 工藝路線

ACC裝飾板的工藝路線大致如下：外板—表面硬化—鍍銦—面漆噴涂—內外板注塑，如圖3所示。

3.1 外板制作

PC通過模塑成型后，在A表面進行硬化處理（HC coating），如裝飾板有其他顏色要求，可在硬化處理后在外板B面進行顏色印刷。

3.2 PVD鍍銦

銦層膜厚、鍍層均勻性、平整性是決定透波性能的關鍵因素。因此，鍍銦工藝是裝飾板制作過程中最為核心的工藝之一。目前常用的物理氣相沉積（Physical Vapor Deposition, PVD）工藝有蒸發(fā)鍍膜、濺射鍍膜及離子鍍膜。

三種工藝的鍍膜厚度：蒸發(fā)鍍膜＞濺射鍍膜＞離子鍍膜。而銦層膜厚對雷達信號的影響較大，鍍膜越薄，則信號衰減量越小，關系如圖4所示。

從圖4中可看出，鍍層厚度大于某一數(shù)值時，其信號衰減量會急劇下降。

因此，需要將膜厚控制在信號急劇衰減的臨界厚度，則可兼顧功能的實現(xiàn)及工藝的經(jīng)濟效益。不同鍍銦工藝參數(shù)對比如表1所示。

濺射鍍膜的厚度約70 納米，范圍接近臨界厚度，且相對于蒸發(fā)度膜，濺射鍍膜有著膜層結合力高、成膜速度快、鍍膜薄、噴鍍溫度低、質量穩(wěn)定性高等優(yōu)點，經(jīng)濟性又高于離子鍍膜。故鍍銦工藝選用濺射鍍膜，如圖5所示。

3.3 面漆噴涂

面漆噴涂采用紫外線（Ultraviolet, UV）自動化噴涂設備（如圖6所示），提高生產(chǎn)效率及產(chǎn)品一致性。

3.4 內外板連接

內外板的連接不僅需要保證兩者的貼合程度，還要保證周圈的密封性，避免腐蝕性液體、水汽等滲透至內外板之間，破壞內側的銦層及油漆。

技術路線1：內外板通過周圈打膠密封連接，中間特征受力接觸壓緊，保證內外板間沒有空隙。如圖7所示。

經(jīng)試驗，此方案制作的零件透波性不達標。排查原因后發(fā)現(xiàn)，內外板受力接觸壓緊后，因為零件行為公差、產(chǎn)品冷卻縮水等原因，導致產(chǎn)品本身與理論存在誤差，部分區(qū)域無法壓緊貼實，中間存在一定的縫隙，如圖8所示。

此方案不僅透波率不達標，且存在裝飾板開膠進水的風險，面漆和鍍層破壞，從而導致外觀受損，產(chǎn)品失效。

技術路線2：為了解決此問題，需要在外板的基礎上成型內板，這樣才可以保證內外板的完全貼合。

實現(xiàn)此結構的工藝采用內外板嵌件注塑，即在外板完成面漆噴涂后，將內板熔融填充在外板上，避免內外板間存在縫隙，從而制成完整的裝飾板。

4 透波性檢測

ACC毫米波雷達為汽車安全件，必須保證裝車的每個ACC裝飾板的透波性都能達標，檢測的標準是雷達信號通過裝飾板后的衰減量。

檢測設備：與實車頻率一致的ACC毫米波雷達、固定裝飾板的專用工裝，雷達信號衰減測試設備等。測試方法：將ACC裝飾板固定在工裝上，保證裝飾板的姿態(tài)、與雷達的距離等參數(shù)均與實車一致；測試雷達信號穿透裝飾板的信號，檢測信號穿過裝飾板后的衰減量。具體如圖9所示。

5 零部件試驗

ACC裝飾板結構與傳統(tǒng)保險杠飾板區(qū)別較大，需要對零部件結構、材料、性能等進行綜合試驗，不僅要保證各項試驗均達標，且要求各項試驗測試后，裝飾板仍然滿足毫米波雷達的通過性，具體試驗項目可參考表2。

6 裝配要求

ACC裝飾板造型通常為弧面，則雷達在不同位置射入裝飾板的信號反射角也相應不同，故信號衰減量與ACC裝飾板&雷達間的相對距離、角度強相關。這就要求毫米波雷達工作過程中，信號射入范圍必須處于裝飾板有效透射區(qū)域。

ACC裝飾板通常固定在前保險杠上，為了保證工作過程中，毫米波雷達與裝飾板間的相對位置不變，雷達固定支架需與保險杠內板集成，或固定在相對保險杠靜止的部件上，如某卡車ACC雷達及保險杠均固定在車架前端附件上，保證兩者位置相對靜止即可。

7 結語

本文針對卡車ACC裝飾板的設計開發(fā)，從結構設計、材料選型、工藝路線制定、零部件試驗、檢測、裝配要求等方面，闡述了整個開發(fā)過程中的設計思路及控制要點，為后續(xù)類似產(chǎn)品的設計開發(fā)提供了參考及方法。