基于CATIA的商用車隔熱罩設(shè)計(jì)開發(fā)

李 歡

（陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200）

關(guān)鍵字：商用車；隔熱罩；Catia；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

1 引言

隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力升級(jí)，對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的隔熱技術(shù)也有了更高要求，急需要更高效的隔熱降噪技術(shù)，以提高整車的可靠性與舒適性。為有效隔絕發(fā)動(dòng)機(jī)工作過程中的熱量及噪音傳遞，提升駕乘舒適性，故在汽車白車身底部鈑金上安裝隔熱罩[1]。由于隔熱罩的產(chǎn)品設(shè)計(jì)需綜合考慮底盤散熱器、發(fā)動(dòng)機(jī)等零部件安裝空間，產(chǎn)品的有效厚度，安裝定位點(diǎn)的合理性，成型時(shí)出現(xiàn)起皺、開裂缺陷等多方面因素，借助 Catia軟件完成隔熱罩的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，滿足其曲面造型復(fù)雜，并指導(dǎo)模具開發(fā)，縮短開發(fā)周期。

2 商用車隔熱罩的設(shè)計(jì)流程

文中選取的是設(shè)計(jì)一款商用車隔熱罩產(chǎn)品，其設(shè)計(jì)流程見下圖1。

3 商用車隔熱罩的設(shè)計(jì)及分析

3.1 產(chǎn)品定義

該隔熱罩采用復(fù)合材質(zhì)模壓成型[2]，其材料為黑色阻燃性無紡布+毛紡再生纖維氈+壓花鋁箔+離心玻璃棉[3]，結(jié)合產(chǎn)品成型工藝要求及性能要求，初定產(chǎn)品的要求如下：

（1）整體厚度為22±2mm，零件切邊公差為±2mm；

（2）安裝孔直徑為12±2mm，位置度公差為±3mm；

（3）該件在-40℃-200℃范圍內(nèi)使用，其外觀應(yīng)無裂紋、翹曲、分層、嚴(yán)重變色等現(xiàn)象；

（4）耐燒性能應(yīng)符合GB8410《汽車內(nèi)飾材料的燃燒特性》的規(guī)定；

（5）導(dǎo)熱系數(shù)應(yīng)符合 GB/T10295《絕熱材料穩(wěn)態(tài)阻熱及相關(guān)特性的測(cè)定》的規(guī)定。

3.2 產(chǎn)品結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

該隔熱罩在白車身底部的安裝邊界見下圖 2，設(shè)計(jì)步驟如下：

圖1 設(shè)計(jì)流程圖

圖2 隔熱罩邊界區(qū)域

（1）明確隔熱罩的設(shè)計(jì)邊界如圖所示的線框范圍內(nèi)。

（2）為保證隔熱罩與白車身貼合度好、利于裝配，借助Catia軟件中的【創(chuàng)成式外觀設(shè)計(jì)模塊】，采用【多重提取命令】提取與白車身需貼合的曲面，保證 B面大面與白車身貼服，實(shí)現(xiàn)基礎(chǔ)曲面的設(shè)計(jì)。

（3）針對(duì)白車身筋部位置，分析設(shè)定避讓曲面的拔模斜度為 30°左右，與側(cè)筋的最小距離≥5mm即可；采用【創(chuàng)成式外觀設(shè)計(jì)模塊】的【掃掠曲面定義命令】完成避讓曲面的創(chuàng)建（圖3）。

因考慮到該隔熱罩壓型深度變化較大，最大深度可達(dá)450mm，將白車身鈑金側(cè)面的隔熱罩增大拔模，利于產(chǎn)品成型，防止局部起皺；同時(shí)將側(cè)面隔熱罩與白車身之間保證間隙約 5mm左右，避免成型后的隔熱罩因過硬不易變形而出現(xiàn)裝配困難等問題。

（4）根據(jù)以上步驟設(shè)計(jì)完成的大面與避讓面接合，形成隔熱罩B曲面，見下圖4，側(cè)剖示意圖見下圖5。

眾所周知，隔熱罩若過厚不僅成本增加，也不利于汽車輕量化設(shè)計(jì)理念，過薄其隔熱隔音效果欠佳。根據(jù)以往經(jīng)驗(yàn)，隔熱罩設(shè)計(jì)厚度為22mm較合適，故在A面設(shè)計(jì)時(shí)，采用【創(chuàng)成式外觀設(shè)計(jì)模塊】的【偏移命令】將 B曲面均勻偏移22mm，形成A面基礎(chǔ)面，將破碎面重新創(chuàng)建，修補(bǔ)并接合。

圖3 掃掠曲面命令

圖4 隔熱罩B曲面

圖5 B面?zhèn)绕适疽鈭D

因隔熱罩材質(zhì)為復(fù)合材質(zhì)，避免邊緣位置出現(xiàn)脫層現(xiàn)象，故將隔熱罩邊緣厚度進(jìn)行壓薄至3mm，壓薄區(qū)域不可過深，會(huì)出現(xiàn)碳化現(xiàn)象。因此設(shè)計(jì)時(shí)，周圈壓薄區(qū)域保持在10-12mm即可。

將形成的A面和B面進(jìn)行封閉曲面，進(jìn)入Catia軟件的【零件設(shè)計(jì)模塊】，采用【封閉曲面命令】，實(shí)現(xiàn)曲面實(shí)體化。

圖6 最終隔熱罩三維數(shù)模

合理布置安裝點(diǎn)，遵循“周邊多定位，中部均布”原則，避免因定位點(diǎn)過多安裝費(fèi)時(shí)費(fèi)力，定位點(diǎn)過少安裝效果不貼服現(xiàn)象。最終設(shè)計(jì)完成的隔熱罩?jǐn)?shù)模見圖 6，壓薄區(qū)和定位孔局部效果見圖7。

圖7 隔熱罩壓薄區(qū)及定位孔局部剖視圖

4 壓制成型的產(chǎn)品實(shí)物并裝車驗(yàn)證

結(jié)合產(chǎn)品設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)，制作成型模具并生產(chǎn)輸出產(chǎn)品樣件，產(chǎn)品實(shí)物成型質(zhì)量較好，無拉延開裂、脫層、碳化等缺陷,實(shí)物見圖8。

圖8 隔熱罩實(shí)物圖

優(yōu)化設(shè)計(jì)的商用車隔熱罩滿足生產(chǎn)及裝車要求，裝車效果見圖9。

圖9 隔熱罩裝車驗(yàn)證

5 結(jié)語

本文簡(jiǎn)要介紹借助 Catia軟件完成一款商用車隔熱罩的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)過程中需綜合考慮產(chǎn)品邊界條件、成型工藝要求，材質(zhì)厚度等因素；注意避讓筋與產(chǎn)品B面間隙適當(dāng)，確保裝配方便；產(chǎn)品邊緣周圈適當(dāng)壓薄，避免出現(xiàn)脫層現(xiàn)象等，通過優(yōu)化設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)，輸出三維數(shù)模，可有效指導(dǎo)模具開發(fā)，避免質(zhì)量事故，縮短新品開發(fā)周期。