重型卡車前面罩的成型工藝和材料選用

柯勇+胡圣飛

摘 要：通過國內主要重型卡車駕駛室的前面罩和左右外側總成的造型設計、成型工藝和材料選用的研究，分析了國內主要重型卡車前臉造型特點以及設計流行趨勢，總結出目前國內主要重型卡車前面罩產品成型的主要工藝、材料選用和相關產品設計等方面進行了說明；并對代表當今世界最先進技術的歐洲重型卡車駕駛室前面罩和左右外側總成的成型的工藝、材料選用總結，最后以卡車前面罩結構設計為例，著重就材料為SMC的產品壁厚、加強筋和脫模斜度的設計技巧等做了重點闡述，可用于實際生產國內前面罩，研究結果也為駕駛室前面罩系統成型工藝開發、材料選用和模具設計提供了指導。對教學、汽車SMC非金屬材料行業進一步研究均提供了不可或缺的基礎資料。

關鍵詞：重型卡車；前面罩；SMC；成型工藝；材料

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2017.05.015

本文所指的前面罩系統是重型卡車駕駛室前圍最外表面的那個覆蓋件總成部分，這個前面罩主要作用是與駕駛室左右側圍和保險杠渾然一體裝飾前圍，并遮擋固定前圍內部的功能件。它位于駕駛室前臉的正中央，具體區域是指前風窗玻璃以下，保險杠以上，左右車門之間這部分的外飾覆蓋件總成。前面罩系統一般由面罩本體、翻轉機構總成（包括撐桿和翻轉鉸鏈等）、前面罩鎖、左右外板、散熱格柵、商標等主要部件構成，前面罩的造型決定了整個車型的外觀風格。世界上主要重型卡車駕駛室按分布、制造商和主流市場分為北美、亞洲和歐洲三大市場。不同大洲因不同的人文地理文化差異，生產研發的駕駛室也就帶有獨特的地域色彩和鮮明的個性習慣。這些不同市場生產設計的駕駛室不但要遵循汽車駕駛室設計的一般共性理念，也帶有其鮮明個性特點。

為檢修方便、提高裝配效益，特別是經過近幾十年的制造機械模具基礎工業的快速發展，當前的重型卡車前面罩結構形式一般為整體式，很少有再采用分塊結構。前面罩開啟方式設計趨勢為拉線面罩鎖較多。

1 國內主流重型卡車面罩、成型工藝以及材料

1.1 東風天龍

威猛、性價比高的東風公司天龍系列重卡，這款東風汽車公司與日本日產柴株式會社聯研發的重卡駕駛室，日產在技術上帶給東風公司許多國際先進產品研發理念。前面罩產品造型粗獷厚重，采用國際流行的流線型設計、開口細密的蜂窩狀前格柵，在考慮進氣散熱面積大小并兼顧行車過程中砂石撞擊水箱的隱患。

前面罩采用沖壓成型內外板結構，前面罩外板成型工藝路線為落料—拉延—翻邊，前面罩內板成型工藝路線為拉延—修邊--沖孔，和內外板包邊模1套，共7套模具（模具價格約250萬元以上）組成。面罩上中間黑色格柵，左右外側板因產品結構較復雜采用注塑成型工藝，材料采用ABS。

1.2 解放J6

一汽公司居室化設計的解放J6，解放J6是國內卡車企業中率先外部造型借簽中國京劇臉譜元素，采用歐洲前衛時尚風格，整車造型嚴謹莊重又動感十足。用料考究、室內寬敞、設施齊全，前面罩（1模具價格約100萬元以上）和左右外側板采用模壓成型（材料SMC）。

1.3 HOWO A7

中國重汽HOWO A7的前臉寬大，外形豪放大氣，線條敦實厚重，盡顯威懾力。駕駛室視野寬闊，它將是中國重型卡車發展史的一個里程碑的事件。前面罩和左右外側板采用模壓成型（材料SMC）。

1995年，中國重汽推出的斯太爾重卡進軍重卡市場時，斯太爾重型卡車就已裝配有整體式SMC模壓成型工藝的前面罩。斯太爾重型卡車這種能向前向上翻轉的整體前面罩在是率先在國內的各大中、重卡車品牌之中首先將SMC材料應用于卡車外飾前面罩件最早的汽車廠商之一。當時其他幾大中、重卡品牌，象解放、東風和后來的福田歐曼等在內的汽車制造商，僅部分車型導流罩和發動機散熱裝置等少量產品應用了SMC材料。他們對這方面的關注和應用相對落后，SMC材料在外飾件的應用也均偏低。后來隨著鋼材、柴油等原材料價格長高，用戶對整車載貨量提出了更高的要求，以及重卡市場不斷日益加強的竟爭激烈，國家對超載的嚴查，各大中、重卡整車廠才開始將整車降重作為重點工作目標，這就為有效提高SMC和塑料等非金屬材料在中、重卡車外飾件的應用比例，從而也促使SMC材料在中、重卡車外飾件的應用比例得到了快速提高。

代表了當今世界最先進技術的歐洲著名品牌駕駛室的重型卡車中的德國奔馳（BENZ）、MAN、大眾，瑞典斯堪尼亞（SCANIA）、沃爾沃（VOLVO）和法國雷諾前面罩和左右外側總成也均采用模壓SMC成型。

2 注塑，模壓、沖壓成型

注塑成型工藝是指通過加壓、注入，將熔融的塑料樹脂原材料在金屬模具中冷卻、脫離等過程，并生產出所需一定形狀的半成品制件的工藝過程。塑料零部件的注塑成型工藝過程一般由6個步驟組成，分別是加壓、充模、保壓、冷卻、開模和脫模。

SMC模壓成型工藝是指將SMC樹脂片材按既定的工藝要求裁剪成一定的厚度、形狀和產品尺寸等，然后將片材疊合后放入金屬模具中按規定的工藝參數加熱加壓生產出所需的制品。

工生產制造通常是在常溫下進行的沖壓成形工藝由于這個緣故又叫冷沖壓。它是通過模具施加外力給模腔中的毛坯材料，使毛坯板料產生分離或永久形變，從而達到預定的產品尺寸、產品形狀和產品性能的零件的加工制造方法。

前面罩沖壓工藝四大的特點是：

（1）前面罩模具生產周期較長，一般需4個月以上；前面罩模具費用30萬元以上，成套模具投入較高；前面罩沖壓模具結構不復雜，但產品成形工序較多；

（2）工件的成本較低和SMC等非金屬材料接近、材料利用率可達80%，零件強度高、剛性好、重量輕、沖壓過程耗節能，環保；

（3）操作簡單，易于實現機械化和自動化，勞動強度低、生產率高；

（4）模具保證尺寸精度，尺寸穩定，互換性好?？梢陨a出形狀復雜難以加工的零件。售后維修方便。

3 SMC在外飾件的應用范圍和工藝要求

SMC應用于外飾件的主要目的有以下三方面

（1）SMC密度小的特性，以塑代鋼來減輕汽車的自重；

（2）減少工裝投入；

（3）SMC易于成型復雜各種形狀產品的特性。

SMC材料已越來越廣泛應在國內汽車近十余個品中種上使用，如：前面罩、左右外側板、導流罩、頂蓋、保險杠、導流罩、腳踏板護罩和車門裝飾板等汽車外飾產品。不同位置和功能的產品對SMC產品的工藝要求有所不同，下面是汽車SMC前面罩的相關要求：

前面罩做為汽車最外表面的覆蓋件總成，是整車造型風格的點晴之點，它起遮擋保護固定在前圍的駕駛室的功能件。汽車前面罩應當具有足夠滿足使用要求的強度和剛性。近幾十年來開發的新款重型卡車除東風天龍還在采用金屬板材沖壓成形的前面罩外，其它重卡前面罩目前均以選用耐熱溫度高于85℃耐寒溫度為-40℃SMC片狀模壓玻璃鋼為主。

1）料厚：輪廓尺寸不一，產品形狀不同和產品結構不同， SMC前面罩的壁厚兇統一標準。一般來說，SMC前面罩成型工藝要求的厚度為3mm—5.5mm左右，為避免因產品料厚變化造成收縮和變形等質量缺陷影響前面罩外形外觀，還應保證料厚均勻一致，如產品結構需要產品相鄰部分料厚不均勻度應控制1.2倍以內。

2）加強筋：加強筋的高度一般不超過32mm，頭部厚度應不超過1.5mm左右。為不使前面罩的壁厚過厚，又能保證前面罩民需的強度和剛性，需在前面罩的適當部位設計縱橫交錯的加強筋。若產品結構必須要求設計較高的筋時，就將筋設計成縱橫交錯的方案或所需要的高度。為方便前面罩模具的加工和產品生產時脫模，產品背面的筋設計有脫模斜度。為避免因結構強度需要而設計的前面罩的加強筋在產品成形外表面留有縮痕影響外觀，加強筋的料厚一般不超過被加強前面罩基本料厚的1/2至1/3。

3）前面罩脫模斜度：為易于出模，前面罩產品必須設計有一定的脫模斜度，脫模斜度與脫模方向一致，脫模斜度一般取10?～30?。

4）前面罩功能要求：SMC前面罩的設計要盡可能與產品造型一致，遵循原始設計意圖，產品有足夠的強度和剛性，產品正面裝配汽車生產廠家的商標，遮擋固定和裝飾前圍的功能件，并能依靠固定在前圍的二個鉸鏈向上翻轉。

5）安裝方式：目前采用整體結構的前面罩安裝方式通常是前面罩上部預埋嵌件通過鉸鏈與前圍連接，下部裝配面罩鎖與前圍固定，前面罩沒翻轉時中間還有面罩鎖連接。

6）表面噴涂：SMC前面罩在基層處埋后可噴涂與駕駛室相同的面漆。

4 結論

SMC模壓前面罩產品材料各種性能、制品的各種功能，可達到金屬前面罩材料和產品的性能，甚至在工裝投入也遠遠低于金屬材料的前面罩。汽車廠家選擇產品開發商的主要依據是不同材料的產品成本和工裝開發周期，現有的開發商資源以及材料能否實現產品形狀和結構。

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