SMC汽车扰流板的研制
为改善汽车空气动力性能,强化高速行驶状态下的稳定性,增强汽车的动感和外观特征,体现个性化设计,按照空气动力学原理设计的汽车扰流板在欧美等发达得到了广泛应用。汽车扰流板一般安装在汽车后上部或中部,中部扰流板设计空间较大,更能体现个性特征、实现丰富的造型,因而应用较普通。复合材料可设计性强,比重小,理化性能
优异,综合成本低,极适合生产扰流板这类异型产品,国外绝大部分汽车扰流板采用复合
材料制造。片状模塑料(SMC)作为一种先进的模压材料适用于高精度、结构复杂、外观要求高的制品的规模化生产,广泛应用于汽车工业。美国每年用于汽车工件的SMC高达十几万吨。利用SMC生产中空结构的汽车扰流板,既发挥SMC材料的特点,同时中空结构流线顺畅饱满、刚性好,制品轻量化。北京汽车玻璃钢制品公司发挥多年SMC汽车零部件的制造经验,成功开发了中空结构的SMC中空扰流板。
l产品结构
1.l分片成型,中空粘接
扰流板产品与车身连接固定,要求配合间隙均匀,使用过程中不允许变形和振动,这
要求扰流板产品总体具有良好的强度和结构刚性,同时在汽车尾部对扰流板的自重要求严格,因此复合材料中扰流板一般采用中空结构,水平分型,分片成型,粘接而成。
1.2对应限位
产品两片对接的精度直接影响产品线型的流畅,流线的清晰与否是衡量产品是否达到汽车外观零件要求的重要标志。尽管两片对接的精度在后续加工中可以通过工装保证,但是单片内部结构的合理可以降低后续工装的投资,简化后续加工。我们在上下两片对应设计了八点限位,均布在产品周边内则,有利于产品在加压粘接时单片找平找正,保证粘接缝顺畅一致。
1.3本体减厚,内部加强
为实现产品轻量化并达到设计的刚性和强度,为降低本体厚度内部设计加强筋。但内部加强筋结构是否合理会影响SMC制品的外观,甚至带来外表面缩痕,特别在低波纹SMC汽车外观件设计时对加强筋都会特别关注,该产品筋的几何形状作为重点考虑。厚度选择为本体的75%,且保留了2º的斜度。终经过产品验证,效果良好。
2成型工艺
2.1工艺流程
备料→模压→二次加工→粘接→修整→喷漆→检验→出厂
2.2材料研制
配方设计时考虑足够的力学性能及低波纹度,以保证薄壁制品的强度和外观件产品表面质量与车身一致的基本要求,同时从工艺角度看,该产品流程较长且内部有加强筋,对材料流动性工艺性都提出了较高要求。经过反复试验,我们在对原有汽车级SMC配方进行了筛选,调整后的5/1000收缩率低波纹配方系统满足了设计要求。材料配方见下表:
| 组分 | 不饱和聚酯 | 低波纹添加剂 | BYK助剂 | 过氧 化物 |
内脱 模剂 |
填料 | 增稠剂 | 色浆 | 玻璃纤维%(质量) |
| 质量份 | 60 | 40 | 2 | 1.5 | 4 | 200 | 2.4 | 8 | 25 |
该配方材料力学性能经检测全部达到设计要求,见下表:
| 性能 | 密度(g/cm3) | 弯曲强度(MP) | 弯曲模量(GPa) | 拉伸强度(MPa) | 拉伸模量(GPa) | 收缩率(%) | 断裂伸长率(%) | 巴氏硬度 |
| 检测植 | 1.85 | 160 | 8 | 70 | 10 | 0.05 | 1.3 | 45 |
2.3模压工艺
由于该产品流程较长,不易排气,同时考虑产品后续粘接喷漆需高温烘烤,为帮助材
料在模具中流动,减少低分子物在制品中的残留,降低气泡产生的可能,使制品更加致密,我们选择了真空辅助模压成型工艺。工艺参数的设定以高温度大压力慢合模为原则。
2.4加工粘接
在加工过程中,操作人员必须注意避免污染制品表面,表面污染特别是油脂类污染会带来喷漆缺陷。毛坯边缘所有毛刺和疏松的玻璃纤维要清除干净,加工过程中不要切伤底材,裸露的底材会增加涂料烘烤时零件边缘产生孔隙和涂层起泡的可能。
粘接对于中空结构的外观零件是非常重要的工序,该产品的粘接工艺流程如下:
粘接面处理→胶粘剂配置→涂胶→叠合加压→加热固化→定型清理
SMC制品粘接工艺的重点有三个方面:是粘接面处理。因为SMC配方中都含有内脱模剂,在压制过程中会部分使用外脱模剂,这些脱模剂在制品成型过程中会迁移到表面,形成薄薄的一层膜,它的存在会严重妨碍胶粘剂和粘接面的接合,必须处理。扰流板产品要满足规模化生产,要用快速的处理方法,因此选用了化学溶剂清洗的办法;第二是胶粘剂的选择。胶粘剂的选择既要满足规模生产,又要达到产品功能要求。为此我们选择了收缩率小、韧性高快速固化的聚胺酯胶。第三是胶层厚度及均匀性,在SMC制品粘接过程中胶层厚度一般控制在0.05一0.15mm。胶层过厚会降低接头剪切强度和胶层强度,而且使用过程容易发生蠕变,导致强度下降。胶层过薄施工中容易造成缺胶,影响粘接强度。
2.5涂装喷漆
汽车制造厂为了保证车身颜色的一致,杜绝色差,一般要求扰流板和金属车身一起喷面漆。因为SMC材料是不导电的,和金属车身一起喷漆时,导电性不同极容易产生涂料堆积差,因此必须解决SMC制品的表向导电问题。SMC制品表面预先喷涂导电底漆,把和金属车身的导电性差异降到小是目前解决这个问题较理想的办法。
我们采用高温固化的环氧系统导电底漆,涂层厚度20um,固化温度180℃,固化时间 1800s,取得了满意的效果,达到了面漆喷涂无色差的质量要求。
3结论
3.l采用汽车级SMC材料可以在规定重量以内,满足刚性强度和功能性要求,制造中空结构汽车扰流板。
3.2配方合理的低波纹SMC材料可以用于A级表面线型复杂的异型制品的制造。
3.3 SMC材料通过处理对以实现表面导电性的改善,和金属车身一起通过油漆喷涂生产线,实现产品无色差。








































