一种轻质汽车底盘下护板的设计及应用

一种轻质汽车底盘下护板的设计及应用

作者：刘冠姣李印鹏

来源：《科技创新与应用》2017年第30期

摘要：随着对汽车节能减排要求越来越高，考虑到汽车底盘平整化对降低整车风阻效果显著，故增加底盘下护板成为一种发展趋势。同时考虑轻量化和NVH要求，相对于传统的PP 材料，轻质降噪LWRT材料（LWRT是轻型热塑性复合材料的简称）的下护板得到更广泛的认可。目前LWRT材料下护板已在合资车型得到广泛的应用，如韩系、日系以及德系车型，部分合资品牌也在积极探索和研究应用的可行性。本研究主要讨论LWRT下护板的相关技术，介绍相关内容，为其后续车型的设计研究提供参考资料。

关键词：LWRT技术原理；设计要点；轻量化

中图分类号：U463.1 文献标志码：A 文章编号：2095-2945（2017）30-0114-02

前言

汽车轻量化是保证及改善汽车使用性能、以及安全性、经济性、成本的前提下，将轻量化设计、轻量化材料、轻量化制造技术在整车产品上的综合应用。国家制定了油耗、排放的相关法规及标准，汽车轻量化成为国家为自主品牌创新研发所制定的新课题。整车性的轻量化研究不仅有车体、发动机、底盘这些重量集中部件，也包括以复合材料、塑料为主的内外饰部件。据统计复合材料和塑料约占整车比例的12%～16%。本研究主要介绍LWRT底盘下护板轻量化的技术原理，探究LWRT底盘下护板的现状与未来。

1 底盘下护板行业现状

汽车底盘的平整化是一种趋势，平整化的底盘对降低整车的风阻系数有很大的贡献，所以车辆增加下护板配置是趋势，部分韩系车在整个底盘实现了下护板安装，包括发动机下护板，左右侧护板以及后护板。

传统的下护板的材料是PP或PP-T20，采用注塑成型，随着整车轻量化的需求，轻质降噪LWRT材料的下护板渐渐展露头角，获得广泛的认可。相对于传统PP材料，在满足同等性能要求的情况下，LWRT材料轻量化效果明显，能够达到降重30%-50%，并且具有一定的吸音性能。目前LWRT材料的下护板已在合资车中广泛应用，部分合资品牌也在积极探索和研究应用的可行性。

2 底盘下护板设计要点

底盘下护板的设计需求是遮挡底盘，实现底盘平整化，为整车风阻试验做贡献。底盘下护板的安装匹配周边件一般包括前、后保险杠，车身钣金，副车架，以及前端模块等，主要的设

计点需要满足以下四点：一、与周边件的匹配安装点布置合理，安装标准件尽量统一。目前汽车行业还是人工装配为主，生长线全自动化机器装配还只是存在于极少数汽车企业，多样化的标准件会导致操作员工频繁更换操作工具，增加员工的劳动量和安装时间；二、下护板的边界要考虑到与周边件的匹配搭接，设计上好多是两个件边界平整设计，这种设计在不稳定的件上是不适用的，例如保险杠和轮罩是塑料件，在安装过程中有可能会出现变形，导致两件的边界被拉开，出现漏缝或漏孔洞现象。设计中针对易变形件，靠考虑到边界搭接设计，合理设计边界搭接量来中和安装中的变形量；三、下护板的安装点要合理布置，安装点的个数、位置一定要合理，另外件的定位点的选择也要注意，主定位和辅定位一定要定位到相对稳定的件上，不要定位在保险杠和轮罩这种易变形件上，否则会出现安装偏孔现象；四、针对空间合理布置下护板，下护板向上距离发动机的距离和向下距离水平线的距离都需要设计校核，需要同时满足设计要求，否则在可靠性试验中会出现问题，在不能同时满足的情况下要对下护板进行切割处理。以上，是下护板设计中需要考虑的主要设计要点，具体的车型要根据实际情况灵活应用。

3 LWRT材料底盘下护板技术原理

LWRT材料底盘下护板是直接对LWRT轻型复合板材进行加工形成的零部件，LWRT轻型复合板材的形成原理简单讲就是将PP，添加剂和玻璃纤维混合形成PP/玻璃纤维水基泡沫，通过轧辊形成复合板材。轧辊过程中可以根据需求表面增加无纺布。

LWRT轻型复合板材目前有两种，根据玻纤含量划分一种是PP-LGF40，另外一种是PP-LGF55，40%玻纤主要应用在顶棚，发泡厚度在8mm以下；55%玻纤发泡厚度在4mm以下，从轻量化以及成本角度考虑，底盘下护板一般采用PP-LGF55的板材。

将LWRT轻型复合板材进行加热处理使其膨胀，在该工序中，板材中的PP融化，单根玻纤恢复直线状态，形成直线网状，玻纤通过PP连接，形成良好强度的复合板材。将膨胀后的板材放在成型模具上进行压制成型，形成初步样品成型。然后在冲切模具上对初步样品进行切边冲孔，形成LWRT下护板成品件。（如图2）

4 LWRT底盘下护板的技术方案

传统的PP材料下护板是模具注塑成型，设计中主要考虑能否出模问题。LWRT材料下护板产品成型需要压制模具和冲切模具，产品设计中在考虑上文提到的设计点后，区别于PP设计需要还需要考虑以下三点：一、在下护板表面通过增加特征来增加件的整体强度；二、为防止下护板打紧时变形，安装点局部增加压缩量来增加局部强度；三、为保证下护板冲切成型，零部件表面特征设计时需要注意，一般情况下特征圆角要满足≥10mm，拔模角度满足≥10°。

5 性能要求

底盘下护板因安装在车身底部，试验上需要满足的主要性能有抗石子冲击性能，耐水性性能，低温抗冲击性能，耐化学腐蚀性能和禁限用物质要求。其中抗石子冲击试验要用成品件或

成品切割样件进行试验，试验结果不允许在安装部位松动或出现龟裂、破裂。有的第三方实验室做试验采用的是板材件，这是不能起到验证作用的。针对有无纺布的LWRT板材还要考虑无纺布的层剥离强度，具体的车型根据实际情况进行要求。

6 结束语

LWRT新材料下护板已经逐步在合资品牌车型上使用和推广，部分合资品牌也在积极探索和研究应用的可行性。LWRT新材料下护板对整车底盘的平整化和轻量化都是有很大的提升作用，与传统的PP下护板相比能达到30%-50%的降重，还具有一定的吸音性能，在未来市场有很大的应用前景。

参考文献：

[1]曹渡.汽车内外饰设计与实战[M].机械工业出版社，2011.

[2]王望予.汽车设计[M].机械工业出版社，2000.

[3]张子芳，姚奇.论汽车内部结构设计[J].科技创新与应用，2012（29）：67.