重型卡车前面罩的成型工艺和材料选用

摘 要：通过国内主要重型卡车驾驶室的前面罩和左右外侧总成的造型设计、成型工艺和材料选用的研究，分析了国内主要重型卡车前脸造型特点以及设计流行趋势，总结出目前国内主要重型卡车前面罩产品成型的主要工艺、材料选用和相关产品设计等方面进行了说明；并对代表当今世界最先进技术的欧洲重型卡车驾驶室前面罩和左右外侧总成的成型的工艺、材料选用总结，最后以卡车前面罩结构设计为例，着重就材料为SMC的产品壁厚、加强筋和脱模斜度的设计技巧等做了重点阐述，可用于实际生产国内前面罩，研究结果也为驾驶室前面罩系统成型工艺开发、材料选用和模具设计提供了指导。对教学、汽车SMC非金属材料行业进一步研究均提供了不可或缺的基础资料。

关键词：重型卡车；前面罩；SMC；成型工艺；材料

DOI：10.16640/ki.37-1222/t.2017.05.015

本文所指的前面罩系统是重型卡车驾驶室前围最外表面的那个覆盖件总成部分，这个前面罩主要作用是与驾驶室左右侧围和保险杠浑然一体装饰前围，并遮挡固定前围内部的功能件。它位于驾驶室前脸的正中央，具体区域是指前风窗玻璃以下，保险杠以上，左右车门之间这部分的外饰覆盖件总成。前面罩系统一般由面罩本体、翻转机构总成（包括撑杆和翻转铰链等）、前面罩锁、左右外板、散热格栅、商标等主要部件构成，前面罩的造型决定了整个车型的外观风格。世界上主要重型卡车驾驶室按分布、制造商和主流市场分为北美、亚洲和欧洲三大市场。不同大洲因不同的人文地理文化差异，生产研发的驾驶室也就带有独特的地域色彩和鲜明的个性习惯。这些不同市场生产设计的驾驶室不但要遵循汽车驾驶室设计的一般共性理念，也带有其鲜明个性特点。

为检修方便、提高装配效益，特别是经过近几十年的制造机械模具基础工业的快速发展，当前的重型卡车前面罩结构形式一般为整体式，很少有再采用分块结构。前面罩开启方式设计趋势为拉线面罩锁较多。

1 国内主流重型卡车面罩、成型工艺以及材料

1.1 东风天龙

威猛、性价比高的东风公司天龙系列重卡，这款东风汽车公司与日本日产柴株式会社联研发的重卡驾驶室，日产在技术上带给东风公司许多国际先进产品研发理念。前面罩产品造型粗犷厚重，采用国际流行的流线型设计、开口细密的蜂窝状前格栅，在考虑进气散热面积大小并兼顾行车过程中砂石撞击水箱的隐患。

前面罩采用冲压成型内外板结构，前面罩外板成型工艺路线为落料―拉延―翻边，前面罩内板成型工艺路线为拉延―修边--冲孔，和内外板包边模1套，共7套模具（模具价格约250万元以上）组成。面罩上中间黑色格栅，左右外侧板因产品结构较复杂采用注塑成型工艺，材料采用ABS。

1.2 解放J6

一汽公司居室化设计的解放J6，解放J6是国内卡车企业中率先外部造型借签中国京剧脸谱元素，采用欧洲前卫时尚风格，整车造型严谨庄重又动感十足。用料考究、室内宽敞、设施齐全，前面罩（1模具价格约100万元以上）和左右外侧板采用模压成型（材料SMC）。

1.3 HOWO A7

中国重汽HOWO A7的前脸宽大，外形豪放大气，线条敦实厚重，尽显威慑力。驾驶室视野宽阔，它将是中国重型卡车发展史的一个里程碑的事件。前面罩和左右外侧板采用模压成型（材料SMC）。

1995年，中国重汽推出的斯太尔重卡进军重卡市场时，斯太尔重型卡车就已装配有整体式SMC模压成型工艺的前面罩。斯太尔重型卡车这种能向前向上翻转的整体前面罩在是率先在国内的各大中、重卡车品牌之中首先将SMC材料应用于卡车外饰前面罩件最早的汽车厂商之一。当时其他几大中、重卡品牌，象解放、东风和后来的福田欧曼等在内的汽车制造商，仅部分车型导流罩和发动机散热装置等少量产品应用了SMC材料。他们对这方面的关注和应用相对落后，SMC材料在外饰件的应用也均偏低。后来随着钢材、柴油等原材料价格长高，用户对整车载货量提出了更高的要求，以及重卡市场不断日益加强的竟争激烈，国家对超载的严查，各大中、重卡整车厂才开始将整车作为重点工作目标，这就为有效提高SMC和塑料等非金属材料在中、重卡车外饰件的应用比例，从而也促使SMC材料在中、重卡车外饰件的应用比例得到了快速提高。

代表了当今世界最先进技术的欧洲著名品牌驾驶室的重型卡车中的德国奔驰（BENZ）、MAN、大众，瑞典斯堪尼亚（SCANIA）、沃尔沃（VOLVO）和法国雷诺前面罩和左右外侧总成也均采用模压SMC成型。

2 注塑，模压、冲压成型

注塑成型工艺是指通过加压、注入，将熔融的塑料渲原材料在金属模具中冷却、脱离等过程，并生产出所需一定形状的半成品制件的工艺过程。塑料零部件的注塑成型工艺过程一般由6个步骤组成，分别是加压、充模、保压、冷却、开模和脱模。

SMC模压成型工艺是指将SMC树脂片材按既定的工艺要求裁剪成一定的厚度、形状和产品尺寸等，然后将片材叠合后放入金属模具中按规定的工艺参数加热加压生产出所需的制品。

工生产制造通常是在常温下进行的冲压成形工艺由于这个缘故又叫冷冲压。它是通过模具施加外力给模腔中的毛坯材料，使毛坯板料产生分离或永久形变，从而达到预定的产品尺寸、产品形状和产品性能的零件的加工制造方法。

前面罩冲压工艺四大的特点是：

（1）前面罩模具生产周期较长，一般需4个月以上；前面罩模具费用30万元以上，成套模具投入较高；前面罩冲压模具结构不复杂，但产品成形工序较多；

（2）工件的成本较低和SMC等非金属材料接近、材料利用率可达80%，零件强度高、刚性好、重量轻、冲压过程耗节能，环保；

（3）操作简单，易于实现机械化和自动化，劳动强度低、生产率高；

（4）模具保证尺寸精度，尺寸稳定，互换性好。可以生产出形状复杂难以加工的零件。售后维修方便。

3 SMC在外饰件的应用范围和工艺要求

SMC应用于外饰件的主要目的有以下三方面

（1）SMC密度小的特性，以塑代钢来减轻汽车的自重；

（2）减少工装投入；

（3）SMC易于成型复杂各种形状产品的特性。

SMC材料已越来越广泛应在国内汽车近十余个品中种上使用，如：前面罩、左右外侧板、导流罩、顶盖、保险杠、导流罩、脚踏板护罩和车门装饰板等汽车外饰产品。不同位置和功能的产品对SMC产品的工艺要求有所不同，下面是汽车SMC前面罩的相关要求：

前面罩做为汽车最外表面的覆盖件总成，是整车造型风格的点晴之点，它起遮挡保护固定在前围的驾驶室的功能件。汽车前面罩应当具有足够满足使用要求的强度和刚性。近几十年来开发的新款重型卡车除东风天龙还在采用金属板材冲压成形的前面罩外，其它重卡前面罩目前均以选用耐热温度高于85℃耐寒温度为-40℃SMC片状模压玻璃钢为主。

1）料厚：轮廓尺寸不一，产品形状不同和产品结构不同， SMC前面罩的壁厚凶统一标准。一般来说，SMC前面罩成型工艺要求的厚度为3mm―5.5mm左右，为避免因产品料厚变化造成收缩和变形等质量缺陷影响前面罩外形外观，还应保证料厚均匀一致，如产品结构需要产品相邻部分料厚不均匀度应控制1.2倍以内。

2）加强筋：加强筋的高度一般不超过32mm，头部厚度应不超过1.5mm左右。为不使前面罩的壁厚过厚，又能保证前面罩民需的强度和刚性，需在前面罩的适当部位O计纵横交错的加强筋。若产品结构必须要求设计较高的筋时，就将筋设计成纵横交错的方案或所需要的高度。为方便前面罩模具的加工和产品生产时脱模，产品背面的筋设计有脱模斜度。为避免因结构强度需要而设计的前面罩的加强筋在产品成形外表面留有缩痕影响外观，加强筋的料厚一般不超过被加强前面罩基本料厚的1/2至1/3。

3）前面罩脱模斜度：为易于出模，前面罩产品必须设计有一定的脱模斜度，脱模斜度与脱模方向一致，脱模斜度一般取10?～30?。

4）前面罩功能要求：SMC前面罩的设计要尽可能与产品造型一致，遵循原始设计意图，产品有足够的强度和刚性，产品正面装配汽车生产厂家的商标，遮挡固定和装饰前围的功能件，并能依靠固定在前围的二个铰链向上翻转。

5）安装方式：目前采用整体结构的前面罩安装方式通常是前面罩上部预埋嵌件通过铰链与前围连接，下部装配面罩锁与前围固定，前面罩没翻转时中间还有面罩锁连接。

6）表面喷涂：SMC前面罩在基层处埋后可喷涂与驾驶室相同的面漆。

4 结论

SMC模压前面罩产品材料各种性能、制品的各种功能，可达到金属前面罩材料和产品的性能，甚至在工装投入也远远低于金属材料的前面罩。汽车厂家选择产品开发商的主要依据是不同材料的产品成本和工装开发周期，现有的开发商资源以及材料能否实现产品形状和结构。

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