科技论坛
2017年4期︱309︱
蒋邹超 魏成龙
神龙汽车有限公司，湖北 武汉 430056
摘要：在现代汽车的设计过程中，扰流板是一个不得不考虑的因素。汽车扰流板具有装饰、减少汽车行驶时的上浮力以及节省燃料的作用。通过增加设计扰流板以改善车体空气动力结构，在车辆运行时，增加空气扰流作用，降低油耗，减少能耗。通过分析扰流板的作用，进行产品功能图的造型设计，在正向设计的同时进行相关的结构分析，完成了扰流板开发。
关键词：扰流板； 正向设计；模具开发；成型工艺；
中图分类号：U463 文献标识码：B 文章编号：1006-8465（2017）04-0309-01
线粒体基因组测序
引言 汽车扰流板是安装在汽车底部及尾部的一个与X 方向有一点角度差异的具有装饰功能的功能美学件。
abs-131在汽车的行驶过程中，利用其扰流作用，可使空气作用在扰流板上产生向下的Z 向力，减少车辆底部及尾部的反作用力，提高汽车的行驶平衡性，及高速状态下的稳定性，类似鱼鳍的作用。同时位于尾部的扰流板还能提升汽车动感和美观感知，较大层度的提升车辆的个性化。目前，设计举办空气动力学的汽车扰流板在各大主流汽车企业得到广泛认可及实施。伴随着中国汽车工业的飞速发展，人们对于汽车轻量化、环保，节能、美观、个性化，平稳、安全和舒适等要求越来越高，在这种背景下，扰流板在汽车设计上有着广阔的用武之地。 1 扰流板的原理和作用 因为车体一般是一个不规则流线体，车辆将空气分开，空气从车辆四周流过，而当流过车顶后，这部分空气会开始向下流动，而这里气流的流动速度会根据车尾的形状决定，比如车尾为了更加漂亮，所以很多车尾造型都比较刚硬，所以气流速度也会越快，也就会形成如机翼一样的效果得到向上的升力，而后扰流板的作用就是在不增加车体重量的前提下降低车辆行驶中所受到的上升力。 如果车尾所受的空气压力大于车头空气支撑力，就易导致车子转向不稳定、后轮的抓地力不足、高速形式的稳定性降低。利用调节后扰流板与X 向的平衡角度，使空气直接产生Z 向的支撑力，如超级跑车所设计的扰流板都会夸张的达到倾斜角度13.5°，就是为的在车辆在高速行驶时可产生1200公斤以上的Z 向压力，保证车辆的平稳行驶。但是，后扰流板同时也增加了风阻，如赛车风阻系数接近1.0(一般轿车及SUV 为0.35～0.55)。所以后扰流板在设计时必须"因地制宜"，使后扰流板对增加的风阻与改善的性能之间达到最合理的度。 通常所说的“尾翼”专业的称呼应该为尾门扰流板，之前主流是运用在运动型轿车和跑车上。但出于个性化及美学的考虑，市面上也出现了有普通车辆自主的加装“尾翼”扰流板。在其功能性上，增加扰流板的作用
还是了减少车辆尾部的Z 向支撑力，以防止车尾的Z 向支撑力比车头的Y 向挤压力大，而易导致车辆转向失调，后轮的抓地力显著减小，从而导致车辆在高速行驶时的稳定性变差。 2 扰流板材料的选择 材料的物理特性是零件的特性与制造工艺选择的基础，因此项目设计的开发前期应当尽早的就所用材料的特性，技术成熟度，材料成型方法的物性，匹配性以及整体的性价比做一个综合的评估。具体到扰流板材料的设计，还是参照汽车设计的趋势，要求设计质量轻、强度大、经济成本低，符合环保绿要求的产品。 2.1 聚碳酸酯PC 系合金 聚碳酸酯PC 系合金具有质轻、比强度高、设计自由度高、集成性强、可在线回收，正成为汽车轻量化材料的新宠。汽车扰流板设计的材料作为汽车质量、成本的基础，正成为汽车设计、产品品质及其竞争力控制关键。从这个意义上讲 ，扰流板的发展在很大程度上取决于聚碳酸酯PC 系合金材料的发展。 以环保、节能、安全、舒适性和低成本等要求使得聚碳酸酯PC 系合金材料在汽车扰流板设计上大量应用。同时，制品由于具有良好的性能、低廉的价格、简单的加工工艺特点；具有 提高扰流板造型的美观与设计的灵活性 ，降低零部件加工、装配与维修的费用和部件重量，正成为代替金属材料重要的轻质材料，即金属树脂化。 同时聚碳酸酯PC 系合金在汽车扰流板行业中的应用保持着持续增长的发展势头，并且这种发展趋势还将继续。聚碳酸酯PC 系合金在汽车扰流板行业中的用量之所以会持续增长，是因为它具备了许多优异的性能，而且PC 的优越物性是较高的冲击性和优良的力学性能，并且能使用的温度范围广阔，无论在高温还是低温状态下，都能保证尺寸稳定性较高。 2.2 聚丙烯55 聚丙烯55不仅硬度高、重量低，而且高玻纤含量使其热膨胀系数几乎与金属相同，能承受引擎带来的高温。同时聚丙烯55还具备以下优秀的性能：突
出的力学性能，低温冲击强度高，蠕变趋势减小，收缩率减小，各向异性减小/低翘曲 ，尺寸稳定性提高；抗动态疲劳性能优异，热膨胀系数与金属相当，在宽温度范围和气候条件下非常好的稳定性。 2.3 铝合金 铝合金作为一种钢材材料的升级产品而横空出世，其特点相对于钢材有着得天独厚的物性优势。长期的耐热性和耐化学性、抗振性、高抗疲劳性，操作温度在-40—120摄氏度之间；使得现有的生
产汽车尾门扰流板的设备和工艺都可以使用。由于重量减轻、密度较低，扰流板的重量可降低15%，同时提供良好的阻尼性。由于改进其操作性和减少能源使用，铝合金材料还有助于同比与钢材扰流板，降低总生产成本30%的优势。较低的加工温度，又不需要预干燥，能进一步降低整体能源的消耗和省略了制造步骤。 相对与钢材而言，铝合金材料的一大优势也是可以较大程度的回收利用，贴合当前汽车扰流板设计的环保绿低碳原则。 3 扰流板方案设计 3.1 3D 曲面设计介绍 从产品工艺角度，产品的形态是基于产品的3D 数据及结构来决定的，产品3D 数据设计的质量直接决定了产品工艺成型。在设计过程中尤其是前期设计中，产品A 面和B 面结构的设计重点完全不同。A 面的先由造型工程师进行设计，设计之后有专门的A 面工程师进行曲面的优化，从造型面转换成可以进行工业化数据分析的A 面。同步的B 面工程师在A 面的前提下，进行B 面结构的设计，并且A
36xp
面工程师，B 面工程师，造型师就AB 面的成型工艺，出模工艺，工业化能力进行多轮固化。这种多层次的分工关系决定了造型师在汽车尾门扰流板设计中具有一定的主权，可以在工业化可行的前提下
充分设计具有美感及个性化的扰流板产品。 3.2 模具可成型性的开发 汽车扰流板常用的成型方法主要有2种： 常规的有吹塑成型或
是双注塑，分体成型。分体成型有上下模具成型，和凹凸模成型这两种，分别成型后通过双焊接而成。对于吹塑成型，具备效率高、模具设计简单，价格较低，模具使用寿命高，以及修模加工量小等优势，国内大部分的主机厂通常也是建议采用吹塑成型工艺方案。 4 总结 本文简要的概述的是神龙汽车有限公司在经过多个车型扰流板
的项目设计之后，所归纳的设计原则，材料选择，工艺方案的汇总。目的旨在通过前期准目标，明确需要设计的扰流板类型，以及空气动力学对扰流板的性能要求，正确的做出决策。扰流板的设计是一个综合工程，详细设计扰流板设计需要全面地考虑的扰流板材料、成型工艺、模具制造水平、空气动力功能影响及其试验验证等众多关键要素。在神龙汽车有限公司已经投放的多个车型（508/C5/4008）中，按照完整开发流程，在设计扰流板等外饰件中的累积了大量的设计经验知识，并系统化的建立了规范化的扰流板产品设计准则。扰流板仅是一个开始，扰流板的设计经验将会也需要进一步扩展到车身翼子板、前后保险杠，外后视镜等外饰件中的设计应用之中。作为每个汽车公司都有的研发部门，尤其是希望提升自主设计能力
的汽车企业，应更加的注重设计过程的经验及知识的系统积累，建立起规范化，可操作性，具备功能理疗环
分析能力，CAE 计算，功能验证等综合研发设计团队。 参考文献： [1]李余兵.面向工艺的汽车扰流板方案设计[J].汽车工业研究,2013 (10):42-49.
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