一種輕質汽車底盤下護板的設計及應用

劉冠姣+李印鵬

摘 要：隨著對汽車節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阻效果顯著，故增加底盤下護板成為一種發展趨勢。同時考慮輕量化和NVH要求，相對于傳統的PP材料，輕質降噪LWRT材料（LWRT是輕型熱塑性復合材料的簡稱）的下護板得到更廣泛的認可。目前LWRT材料下護板已在合資車型得到廣泛的應用，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用的可行性。本研究主要討論LWRT下護板的相關技術，介紹相關內容，為其后續車型的設計研究提供參考資料。

關鍵詞：LWRT技術原理；設計要點；輕量化

中圖分類號：U463.1 文獻標志碼：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、經濟性、成本的前提下，將輕量化設計、輕量化材料、輕量化制造技術在整車產品上的綜合應用。國家制定了油耗、排放的相關法規及標準，汽車輕量化成為國家為自主品牌創新研發所制定的新課題。整車性的輕量化研究不僅有車體、發動機、底盤這些重量集中部件，也包括以復合材料、塑料為主的內外飾部件。據統計復合材料和塑料約占整車比例的12%～16%。本研究主要介紹LWRT底盤下護板輕量化的技術原理，探究LWRT底盤下護板的現狀與未來。

1 底盤下護板行業現狀

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阻系數有很大的貢獻，所以車輛增加下護板配置是趨勢，部分韓系車在整個底盤實現了下護板安裝，包括發動機下護板，左右側護板以及后護板。

傳統的下護板的材料是PP或PP-T20，采用注塑成型，隨著整車輕量化的需求，輕質降噪LWRT材料的下護板漸漸展露頭角，獲得廣泛的認可。相對于傳統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，能夠達到降重30%-50%，并且具有一定的吸音性能。目前LWRT材料的下護板已在合資車中廣泛應用，部分合資品牌也在積極探索和研究應用的可行性。

2 底盤下護板設計要點

底盤下護板的設計需求是遮擋底盤，實現底盤平整化，為整車風阻試驗做貢獻。底盤下護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，安裝標準件盡量統一。目前汽車行業還是人工裝配為主，生長線全自動化機器裝配還只是存在于極少數汽車企業，多樣化的標準件會導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、下護板的邊界要考慮到與周邊件的匹配搭接，設計上好多是兩個件邊界平整設計，這種設計在不穩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變形，導致兩件的邊界被拉開，出現漏縫或漏孔洞現象。設計中針對易變形件，靠考慮到邊界搭接設計，合理設計邊界搭接量來中和安裝中的變形量；三、下護板的安裝點要合理布置，安裝點的個數、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，否則會出現安裝偏孔現象；四、針對空間合理布置下護板，下護板向上距離發動機的距離和向下距離水平線的距離都需要設計校核，需要同時滿足設計要求，否則在可靠性試驗中會出現問題，在不能同時滿足的情況下要對下護板進行切割處理。以上，是下護板設計中需要考慮的主要設計要點，具體的車型要根據實際情況靈活應用。

3 LWRT材料底盤下護板技術原理

LWRT材料底盤下護板是直接對LWRT輕型復合板材進行加工形成的零部件，LWRT輕型復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，通過軋輥形成復合板材。軋輥過程中可以根據需求表面增加無紡布。

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

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

4 LWRT底盤下護板的技術方案

傳統的PP材料下護板是模具注塑成型，設計中主要考慮能否出模問題。LWRT材料下護板產品成型需要壓制模具和沖切模具，產品設計中在考慮上文提到的設計點后，區別于PP設計需要還需要考慮以下三點：一、在下護板表面通過增加特征來增加件的整體強度；二、為防止下護板打緊時變形，安裝點局部增加壓縮量來增加局部強度；三、為保證下護板沖切成型，零部件表面特征設計時需要注意，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，耐化學腐蝕性能和禁限用物質要求。其中抗石子沖擊試驗要用成品件或成品切割樣件進行試驗，試驗結果不允許在安裝部位松動或出現龜裂、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度，具體的車型根據實際情況進行要求。

6 結束語

LWRT新材料下護板已經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用的可行性。LWRT新材料下護板對整車底盤的平整化和輕量化都是有很大的提升作用，與傳統的PP下護板相比能達到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用前景。

參考文獻：

[1]曹渡.汽車內外飾設計與實戰[M].機械工業出版社，2011.

[2]王望予.汽車設計[M].機械工業出版社，2000.

[3]張子芳，姚奇.論汽車內部結構設計[J].科技創新與應用，2012（29）：67.endprint