叶子板
减小风阻系数的汽车覆盖件
叶子板,也称翼子板,是遮盖车轮的车身外板,安装在汽车车轮周围的板状覆盖件。汽车叶子板是重要的外覆盖件之一,对车身整体外观、性能和美感起着不可替代的作用。
叶子板主要作用包括防止车轮在行驶过程中溅起的泥土、石子等杂物飞到车身和其他车辆上等。叶子板主要分为塑料叶子板和金属叶子板。叶子板在设计时要保证前轮转动及跳动时的最大极限空间,因为其所处特殊位置,在使用中容易受到外载荷的作用,如人为接触按压等,使其局部凹陷或产生永久变形。
汽车叶子板也正由传统金属材质的金件向树脂化方向转型,对于普通家用汽车,碳纤维增强塑料制成的叶子板质量较钢材叶子板减轻了50%,有效降低了车辆的油耗。另外,同阶次下,塑料叶子板的振动模态较钣金叶子板低,但仍可满足避开共振频率的要求。
主要作用
叶子板是遮盖车轮的车身外板,是安装在汽车车轮周围的金属板,主要作用是防止车轮在行驶过程中溅起的泥土、石子等杂物飞到车身和其他车辆上,同时也可以保护车轮和汽车制动系统不受外界杂物的侵害。还具有完善车身造型,保持车身的造型线条完美、流畅,同时它还有引导气流,减少空气阻力的作用。
结构
前叶子板(纯电SUV为例)
左前叶子板因充电口的原因被分为上、下2片,右前叶子板仍为一片式。除此以外,左、右前叶子板还有一些共同的特点。首先,前鸟嘴为长鸟嘴结构,其次,前鸟嘴下探,在冲压方向下几乎与狗腿等高,导致零件的整体深度很大,工艺设计当中压料面的起伏将会很大,再次,后鸟嘴与前门匹配面的距离太小,仅30mm。
后叶子板
汽车后叶子板是后侧围总成的一块板件,通过焊接的方式与车身连接为一体。后叶子板表面通常有各种筋线,下部略显拱形弧线向外凸出,与车轮外廓相适应,以遮挡车轮及车身的内部结构件,从而完善车身造型,保持车身的造型线条完美、流畅,同时它还有引导气流,减少空气阻力的作用。
汽车后叶子板发生碰撞时,其损坏程度受碰撞位置、碰撞时的车速、碰撞物及汽车的质量等因素影响。如果碰撞力小,后叶子板发生凹陷变形,且凹陷变形面积不超过该部件的50%,就可以采用修复的方法进行维修。如果碰撞力较大,产生了褶皱、断裂,变形面积超过50%,建议更换汽车叶子板。在采用修复的方法维修汽车后叶子板时可以保证其结构完整,而采用更换维修汽车后叶子板时,需要按照厂家所给的切割位置进行分离,破坏了原有结构。如果连接工艺达不到要求,就会造成新的损伤,影响车辆的安全性。为了能够高质量地更换后叶子板,精确恢复车身的尺寸和形状,车身维修人员要充分了解后叶子板在车身中的作用,准确认识损坏的部件。同时还要综合考虑维修效率、质量和成本,选择恰当的更换维修连接工艺。
主要分类
塑料叶子板
相比于其他零部件而言,叶子板的功能较为单一,结构也相对简单,材料替换带来的工艺问题也相对较少,因此塑料叶子板的应用成为一种趋势。塑料叶子板已经在越来越多的汽车产品上得到应用,如路虎极光、标致307、BMWX5、三菱集团劲炫、蔚来ES8、奇瑞e Q1等。塑料叶子板的按照成型工艺的不同分为注塑和模压两种,其中注塑材料主要为PA+PPO、PP+EPDM-T30,模压材料主要为SMC公司。按照喷涂工艺的不同可以分为On-line、In-line、Off-line三种方式,叶子板分别在电泳前、电泳后和总装线装配到白车身上。塑料叶子板不仅能够有效减轻零部件质量,而且能够满足越来越严格的行人碰撞法规,相对于金属而言,塑料叶子板减重40%~50%左右。各种塑料材料叶子板本体的成型工艺并不难,但必须保证安装在车身上的塑料叶子板与金属车身尺寸匹配且颜色一致。而塑料叶子板的涂装工艺对其尺寸及颜色影响最大,因此,涂装工艺是塑料叶子板开发过程中需要重点关注的环节之一。
金属叶子板
绝大多数叶子板都采用钢板冲压成型,金属件不仅尺寸稳定、便于涂装,而且价格便宜,适合大批量生产。但随着小批量、多品种生产运作方式的日趋扩大以及市场个性化需求的提高,汽车造型也越来越复杂,很多叶子板的形状通过金属冲压已无法实现。相比之下,塑料件越来越体现出优势。金属叶子板和外门板配合的截面的刚度较差,容易产生回弹、变形。
发展趋势
塑料叶子板技术路线建议优先选择PP+EPDM-T30材料的off-line工艺,基于造型约束可以按照普通外装饰零件来设计而无需考虑头部碰撞实验。在保证性能达标的前提下可以将钢质叶子板优化设计为塑料叶子板,同时通过提高集成度,在保证零件数量大幅减少的同时重量降低了48.5%。相对于金属叶子板,塑料叶子板减重效果明显,但受工艺、设备和技术等限制,成本较高,主要用于较高档汽车。随着整车轻量化要求的提高,塑料叶子板将越来越普及;同时,技术进步必然使有关成本降低,这也是塑料叶子板逐步在中、低档车型上获得广泛应用的重要前提。
随着中国经济生产的持续增长和国民生活质量的逐步提高,人们对汽车的要求大幅度提升,汽车外覆盖件对于整体车身的外观、性能和美感具有重要的影响,而车身的外观、性能和美感离不开汽车外覆盖件的冲压成形工艺。业内专家对叶子板冲压工艺进行了研究,唐妍等建立了叶子板冲压成形分析模型,并对零件拉延成形进行了数值分析,得到了回弹补偿基准和回弹补偿区域。同时随着汽车轻量化的发展,很多品牌车企都将降低汽车的质量作为研发方向之一,在保证充足机械强度和安全性的前提下,具有高强度的树脂材料逐渐替代传统的金属材料来制备汽车的配件。汽车叶子板也正由传统金属材质的钣金件向树脂化方向转型。
相关工艺
工艺设计
OP10
拉深成形,叶子板与前轮罩和发动机罩总成搭接区域,工艺补充面积大,材料流动速率不易控制,变形复杂,采用了双拉延筋结构,更好地控制成形精度和表面质量。
OP20
修边-冲孔-侧修边,叶子板全周废料被划分为13处区域,其中,修边7处,为解决负角问题其余6处均采用侧向修边工艺,为保证废料顺利脱模,增加12处切断刀块,直接将完整的修边区域根据冲压距离的不同,间断式切断,减小修边力。
OP30
翻边-整形-侧翻边,叶子板与发动机罩总成搭接区域增加侧成形和侧翻边工艺,保证零件边缘的表面质量和尺寸精度,与侧围总成搭接位置增加二次整形工艺,保证成形质量。
OP40
侧翻边-侧冲孔-冲孔,本工序完成叶子板剩余所有孔的冲制,与机舱总成、侧围总成和发动机盖均有搭接的位置增加二次翻边,提高尺寸精度,保证后续装配精度。
OP50
侧翻边-侧成形,本工序完成剩余局部位置的翻边,叶子板与前门总成搭接的位置增加二次成形,以提高尺寸精度和表面质量,减小后续的装配误差。
落料连续模具设计
叶子板冲压成形是汽车覆盖件中最难成形的零件,多处的侧向修边、侧向翻边和侧向成形给拉深设计带来了极大困难,拉延毛坯的好坏直接影响零件的总体成形质量,根据工艺设计,设计制作叶子板自动落料连续模具,叶子板落料连续模具总体结构如图所示。
拉延模具设计
拉延成形是叶子板零件最重要的成形工艺,采用Dynaform软件对零件进行工艺补充设计,得到拉延成形后的形状。将工艺补充的零件数模导入到三维设计软件中,叶子板拉延模具的整体设计如图所示。
相关事件
2022年10月29日上午,一汽模具制造有限公司与豪尔沃(山东)机械科技有限公司战略合作产业联盟论坛暨吉利首台套高质量叶子板模具启运仪式在高密豪尔沃科技公司举行,标志着豪尔沃的科技创新迈上了新的台阶、发展壮大迈出了新的步伐。
目录
概述
主要作用
结构
前叶子板(纯电SUV为例)
后叶子板
主要分类
塑料叶子板
金属叶子板
发展趋势
相关工艺
工艺设计
OP10
OP20
OP30
OP40
OP50
落料连续模具设计
拉延模具设计
相关事件
参考资料