轎車行李箱蓋輕量化設(shè)計(jì)

俞燕，孫成武

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽合肥 230601)

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轎車行李箱蓋輕量化設(shè)計(jì)

俞燕，孫成武

(安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽合肥 230601)

介紹樹脂壓鑄成型RTM工藝及行李箱蓋的可行性分析過程?；谟秃?、排放等壓力，為了實(shí)現(xiàn)轎車行李箱蓋輕量化，結(jié)合RTM工藝及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)，完成以塑代鋼行李箱蓋的設(shè)計(jì)開發(fā)，最終實(shí)現(xiàn)轎車行李箱蓋的輕量化，為整車降重提供支持并且形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為其他車型提供技術(shù)支持及輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)儲(chǔ)備。

行李箱蓋；RTM；以塑代鋼；結(jié)構(gòu)優(yōu)化；輕量化

0 引言

隨著環(huán)保、經(jīng)濟(jì)性要求的逐漸提高以及油耗、排放相關(guān)法規(guī)及標(biāo)準(zhǔn)的制定實(shí)施，汽車輕量化成為國(guó)家為自主品牌創(chuàng)新研發(fā)所制定的新課題。以塑代鋼作為 輕量化的重要方向，越來越多的重要零部件，如轎車行李箱蓋、塑料行李箱蓋優(yōu)勢(shì)體現(xiàn)在輕量化、安全、集成化、造型自由度高、耐侵蝕和輕微碰撞上，已成為今后一個(gè)新的發(fā)展創(chuàng)新領(lǐng)域。

1 RTM(Resin Transfer Molding)塑料行李箱蓋結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1.1 造型可行性分析

造型設(shè)計(jì)是車輛開發(fā)過程中重要階段之一。為保證造型的美觀、工藝成型可行性，在造型設(shè)計(jì)階段需要在人機(jī)工程、法規(guī)的基礎(chǔ)上對(duì)其進(jìn)行條件約束、可行性分析。造型可行性分析過程如圖1所示。

圖1 造型分析過程

首先根據(jù)總布置輸入(地面線、后視野線等)分析行李箱蓋造型的人機(jī)工程可行性，初步確定鉸鏈軸線的位置及開啟角度；

再根據(jù)初定的鉸鏈軸線及角度，對(duì)行李箱蓋進(jìn)行過開、過關(guān)運(yùn)動(dòng)校核分析，驗(yàn)證與側(cè)圍等周邊件間隙面差設(shè)定的可行性。

因RTM塑料行李箱蓋采取澆注模壓成型方式，相比鈑金沖壓件成型自由度較高，在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)需考慮拔模角度。

1.2 間隙面差的設(shè)定

根據(jù)造型可行性分析及運(yùn)動(dòng)校核，設(shè)定間隙面差值。一般建議設(shè)定如圖2所示。

圖2 間隙面差示意圖

1.3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想

根據(jù)造型CAS可行性分析，完成RTM結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)構(gòu)想。RTM塑料行李箱蓋采用單個(gè)零部件“三明治”的結(jié)構(gòu)形式，此階段主要完成塑料行李箱的方案設(shè)計(jì)及設(shè)計(jì)構(gòu)想書制作。

在輕量化方面，塑料的應(yīng)用具有得天獨(dú)厚的優(yōu)勢(shì)，根據(jù)使用材料性能及比例的不同，降重比例不同。根據(jù)降重及成本綜合考慮，建議相對(duì)鈑金減重比例為30%～40%。

1.4 主斷面結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

行李箱蓋斷面設(shè)計(jì)主要包含6個(gè)斷面，圖3對(duì)斷面位置及示意圖作簡(jiǎn)單介紹，具體數(shù)值需滿足設(shè)計(jì)需求。

具體位置斷面與相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值如圖4—9所示。

圖4 斷面1及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

圖5 斷面2及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

圖6 斷面3及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

圖7 斷面4及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

圖8 斷面5及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

圖9 斷面6及相應(yīng)的推薦設(shè)計(jì)數(shù)值

2 RTM行李箱蓋材料設(shè)計(jì)

RTM對(duì)材料要求較高，特別是滿足要求的澆注樹脂及纖維的鋪層設(shè)計(jì)。RTM工藝材料選擇主要分為填充材料和澆注樹脂，如圖10所示。

圖10 RTM工藝材料選擇示意圖

填充材料選擇。不同的填充材料，直接影響零部件的性能。為保證零部件擁有良好的拉伸和沖擊性能，兼顧考慮輕量化以及成本等因素，RTM行李箱蓋填充材料一般以20～30 mm長(zhǎng)玻纖為主(約95%)，局部輔以碳纖(5%)加強(qiáng)。纖維性能對(duì)比如圖11—12所示。

圖11 不同纖維長(zhǎng)度之間的性能對(duì)比

圖12 不同纖維長(zhǎng)度之間的抗沖性能對(duì)比

澆注樹脂選擇。樹脂是RTM工藝實(shí)現(xiàn)的關(guān)鍵，基本要求有：黏度低、活性高、不含溶劑、收縮率低。黏度低有利于樹脂對(duì)纖維的浸漬，并且可以使樹脂以較小的流動(dòng)阻力快速充滿模具空間。樹脂黏度與溫度的關(guān)系曲線如圖13所示，環(huán)氧樹脂等溫黏度特性曲線如圖14所示。

圖13 樹脂黏度與溫度的關(guān)系曲線圖

圖14 環(huán)氧樹脂等溫黏度特性曲線圖

3 總結(jié)

隨著企業(yè)平均油耗壓力的增加，整車輕量化設(shè)計(jì)已經(jīng)逐漸加入到正向設(shè)計(jì)中，針對(duì)整車設(shè)計(jì)傳統(tǒng)的單一性能提升已不足以滿足目前汽車技術(shù)發(fā)展的需要，尋找“更安全、更強(qiáng)、更好、更輕”的新材料、新工藝成為必然。

行李箱蓋作為開閉件模塊甚至是整車的重要部件之一，欲將輕量化和新材料技術(shù)同時(shí)體現(xiàn)在此部件上，需對(duì)其布置、結(jié)構(gòu)、工藝等方面進(jìn)行研究，形成統(tǒng)一的設(shè)計(jì)規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，為其他車型提供技術(shù)支持及輕量化設(shè)計(jì)技術(shù)儲(chǔ)備。

[1]應(yīng)善強(qiáng)，張捷，王景晟，等.汽車輕量化技術(shù)途徑研究[C]//中國(guó)汽車工程學(xué)會(huì)汽車材料分會(huì)學(xué)術(shù)年會(huì),2010.

采用MOST?技術(shù)的全新智能網(wǎng)絡(luò)接口控制器支持在汽車應(yīng)用中實(shí)現(xiàn)菊花鏈通信

Microchip Technology Inc.(美國(guó)微芯科技公司)日前宣布推出最新的MOST150智能網(wǎng)絡(luò)接口控制器(INIC)，除了環(huán)形拓?fù)渲?，該器件還支持汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商在同軸物理層采用以菊花鏈形式配置的“面向媒體的系統(tǒng)傳輸(MOST?)”網(wǎng)絡(luò)，支持全雙工通信。使用全雙工菊花鏈網(wǎng)絡(luò)，一條電纜便足以連接網(wǎng)絡(luò)中的兩個(gè)相鄰設(shè)備，從而減少了每一網(wǎng)絡(luò)連接后端通道的電纜和連接器，還避免了把網(wǎng)絡(luò)最后一個(gè)節(jié)點(diǎn)連接到第一個(gè)節(jié)點(diǎn)所使用的返回線。這樣減少了接線和元件數(shù)量，從而降低了系統(tǒng)成本和車重，而這些會(huì)影響“企業(yè)平均燃油經(jīng)濟(jì)性(CAFE)”目標(biāo)和其他燃油效率合規(guī)要求。

采用Microchip的OS81119 INIC，客戶可以通過使用集成同軸物理層(cPHY)、光學(xué)物理層(oPHY)、菊花鏈拓?fù)浠蛘邉?chuàng)新的混合組合來簡(jiǎn)化汽車車載信息娛樂系統(tǒng)的網(wǎng)絡(luò)架構(gòu)。目前使用MOST150系統(tǒng)的客戶只需要重新設(shè)計(jì)很少的硬件和軟件，便可以快速遷移到新的拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，或者菊花鏈的更多節(jié)點(diǎn)上。

Microchip的汽車信息系統(tǒng)業(yè)務(wù)部副總裁Dan TERMER說：“這是客戶首次使用菊花鏈配置來建立MOST150網(wǎng)絡(luò)。MOST網(wǎng)絡(luò)是所有主要OEM廠商200多款車型所采用的成熟標(biāo)準(zhǔn)。正如這一新器件所示，持續(xù)的創(chuàng)新現(xiàn)在使得MOST更具成本效益?！?/p>

OS81119 INIC不但集成了cPHY，還支持USB 2.0高速用戶接口。這種集成進(jìn)一步減少了系統(tǒng)元件數(shù)量，降低了整體成本。使用USB標(biāo)準(zhǔn)和相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)化MOST Linux?驅(qū)動(dòng)程序時(shí)，能夠進(jìn)一步縮短產(chǎn)品上市時(shí)間。此外，利用開源Linux操作系統(tǒng)和OS81119驅(qū)動(dòng)程序有助于客戶降低成本。通過使用標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)用程序編程接口(API)，客戶可將應(yīng)用程序問題帶來的風(fēng)險(xiǎn)降至最低。

MOST技術(shù)是很多汽車制造商和一級(jí)供應(yīng)商車載網(wǎng)絡(luò)的選擇。它專門針對(duì)信息娛樂和遠(yuǎn)程信息處理應(yīng)用，例如智能天線、前端單元、放大器、數(shù)字集群、后座娛樂、高級(jí)駕駛輔助系統(tǒng)(ADAS)、駕駛員/乘客信息系統(tǒng)和公共交通信息娛樂和信息系統(tǒng)等。關(guān)于這一器件的詳細(xì)信息，請(qǐng)參見：www.microchip.com/OS81119。

(來源：俞慶華)

Lightweight Design of Car Trunk Hood

YU Yan,SUN Chengwu

(Anhui Jianghuai Automobile Co.,Ltd., Hefei Anhui 230601,China)

The resin transfer molding (RTM) process and the feasibility analysis process of trunk lid were introduced. Based on pressure from fuel consumption and emissions, in order to achieve the car trunk hood lightweight, combined with RTM technology and structural optimization, the design of plastic instead of steel was completed. Ultimately, the lightweight of the car trunk hood for the vehicle was achieved. It provides support for vehicle lightweight and a unified design specifications and standard is formed.Then technical support and lightweight design technology can be provided for other models.

Trunk lid; Resin transfer molding(RTM); Plastic instead of steel; Structural optimization; Lightweight

2017-03-09

俞燕(1980—)，女，工學(xué)碩士，工程師，研究方向是汽車開閉件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。E-mail：ttcw1314@126.com。

10.19466/j.cnki.1674-1986.2017.07.012

U49.9+1

B

1674-1986(2017)07-043-04