劉冠姣+李印鵬

摘 要：隨著對(duì)汽車(chē)節(jié)能減排要求越來(lái)越高，考慮到汽車(chē)底盤(pán)平整化對(duì)降低整車(chē)風(fēng)阻效果顯著，故增加底盤(pán)下護(hù)板成為一種發(fā)展趨勢(shì)。同時(shí)考慮輕量化和NVH要求，相對(duì)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(jiǎn)稱(chēng)）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(chē)型得到廣泛的應(yīng)用，如韓系、日系以及德系車(chē)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(chē)型的設(shè)計(jì)研究提供參考資料。

關(guān)鍵詞：LWRT技術(shù)原理；設(shè)計(jì)要點(diǎn)；輕量化

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

前言

汽車(chē)輕量化是保證及改善汽車(chē)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(jì)、輕量化材料、輕量化制造技術(shù)在整車(chē)產(chǎn)品上的綜合應(yīng)用。國(guó)家制定了油耗、排放的相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)，汽車(chē)輕量化成為國(guó)家為自主品牌創(chuàng)新研發(fā)所制定的新課題。整車(chē)性的輕量化研究不僅有車(chē)體、發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤(pán)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(jì)復(fù)合材料和塑料約占整車(chē)比例的12%～16%。本研究主要介紹LWRT底盤(pán)下護(hù)板輕量化的技術(shù)原理，探究LWRT底盤(pán)下護(hù)板的現(xiàn)狀與未來(lái)。

1 底盤(pán)下護(hù)板行業(yè)現(xiàn)狀

汽車(chē)底盤(pán)的平整化是一種趨勢(shì)，平整化的底盤(pán)對(duì)降低整車(chē)的風(fēng)阻系數(shù)有很大的貢獻(xiàn)，所以車(chē)輛增加下護(hù)板配置是趨勢(shì)，部分韓系車(chē)在整個(gè)底盤(pán)實(shí)現(xiàn)了下護(hù)板安裝，包括發(fā)動(dòng)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(chē)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(duì)于傳統(tǒng)PP材料，在滿(mǎn)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(chē)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(pán)下護(hù)板設(shè)計(jì)要點(diǎn)

底盤(pán)下護(hù)板的設(shè)計(jì)需求是遮擋底盤(pán)，實(shí)現(xiàn)底盤(pán)平整化，為整車(chē)風(fēng)阻試驗(yàn)做貢獻(xiàn)。底盤(pán)下護(hù)板的安裝匹配周邊件一般包括前、后保險(xiǎn)杠，車(chē)身鈑金，副車(chē)架，以及前端模塊等，主要的設(shè)計(jì)點(diǎn)需要滿(mǎn)足以下四點(diǎn)：一、與周邊件的匹配安裝點(diǎn)布置合理，安裝標(biāo)準(zhǔn)件盡量統(tǒng)一。目前汽車(chē)行業(yè)還是人工裝配為主，生長(zhǎng)線(xiàn)全自動(dòng)化機(jī)器裝配還只是存在于極少數(shù)汽車(chē)企業(yè)，多樣化的標(biāo)準(zhǔn)件會(huì)導(dǎo)致操作員工頻繁更換操作工具，增加員工的勞動(dòng)量和安裝時(shí)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(jì)上好多是兩個(gè)件邊界平整設(shè)計(jì)，這種設(shè)計(jì)在不穩(wěn)定的件上是不適用的，例如保險(xiǎn)杠和輪罩是塑料件，在安裝過(guò)程中有可能會(huì)出現(xiàn)變形，導(dǎo)致兩件的邊界被拉開(kāi)，出現(xiàn)漏縫或漏孔洞現(xiàn)象。設(shè)計(jì)中針對(duì)易變形件，靠考慮到邊界搭接設(shè)計(jì)，合理設(shè)計(jì)邊界搭接量來(lái)中和安裝中的變形量；三、下護(hù)板的安裝點(diǎn)要合理布置，安裝點(diǎn)的個(gè)數(shù)、位置一定要合理，另外件的定位點(diǎn)的選擇也要注意，主定位和輔定位一定要定位到相對(duì)穩(wěn)定的件上，不要定位在保險(xiǎn)杠和輪罩這種易變形件上，否則會(huì)出現(xiàn)安裝偏孔現(xiàn)象；四、針對(duì)空間合理布置下護(hù)板，下護(hù)板向上距離發(fā)動(dòng)機(jī)的距離和向下距離水平線(xiàn)的距離都需要設(shè)計(jì)校核，需要同時(shí)滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求，否則在可靠性試驗(yàn)中會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，在不能同時(shí)滿(mǎn)足的情況下要對(duì)下護(hù)板進(jìn)行切割處理。以上，是下護(hù)板設(shè)計(jì)中需要考慮的主要設(shè)計(jì)要點(diǎn)，具體的車(chē)型要根據(jù)實(shí)際情況靈活應(yīng)用。

3 LWRT材料底盤(pán)下護(hù)板技術(shù)原理

LWRT材料底盤(pán)下護(hù)板是直接對(duì)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(jiǎn)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(guò)軋輥形成復(fù)合板材。軋輥過(guò)程中可以根據(jù)需求表面增加無(wú)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(pán)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(xiàn)狀態(tài)，形成直線(xiàn)網(wǎng)狀，玻纖通過(guò)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(duì)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(pán)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(jì)中主要考慮能否出模問(wèn)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(jì)中在考慮上文提到的設(shè)計(jì)點(diǎn)后，區(qū)別于PP設(shè)計(jì)需要還需要考慮以下三點(diǎn)：一、在下護(hù)板表面通過(guò)增加特征來(lái)增加件的整體強(qiáng)度；二、為防止下護(hù)板打緊時(shí)變形，安裝點(diǎn)局部增加壓縮量來(lái)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(jì)時(shí)需要注意，一般情況下特征圓角要滿(mǎn)足≥10mm，拔模角度滿(mǎn)足≥10°。

5 性能要求

底盤(pán)下護(hù)板因安裝在車(chē)身底部，試驗(yàn)上需要滿(mǎn)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(yàn)要用成品件或成品切割樣件進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)結(jié)果不允許在安裝部位松動(dòng)或出現(xiàn)龜裂、破裂。有的第三方實(shí)驗(yàn)室做試驗(yàn)采用的是板材件，這是不能起到驗(yàn)證作用的。針對(duì)有無(wú)紡布的LWRT板材還要考慮無(wú)紡布的層剝離強(qiáng)度，具體的車(chē)型根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行要求。

6 結(jié)束語(yǔ)

LWRT新材料下護(hù)板已經(jīng)逐步在合資品牌車(chē)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(duì)整車(chē)底盤(pán)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(lái)市場(chǎng)有很大的應(yīng)用前景。

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