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[分享] 基于CATIA的商用车隔热罩设计开发

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发表于 2021-8-6 15:47:41 | 显示全部楼层 |阅读模式
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【汽车材料网】基于CATIA的商用车隔热罩设计开发

李 欢
(陕西华臻车辆部件有限公司,陕西 西安 710200)
摘 要:文章结合多年的设计经验及产品性能、成型要求,借助 Catia软件设计完成一款商用车隔热罩,并进行产品实物制作、装车验证,结果满足生产及装车要求。
关键字:商用车;隔热罩;Catia;结构设计
1 引言

随着发动机的动力升级,对发动机的隔热技术也有了更高要求,急需要更高效的隔热降噪技术,以提高整车的可靠性与舒适性。为有效隔绝发动机工作过程中的热量及噪音传递,提升驾乘舒适性,故在汽车白车身底部钣金上安装隔热罩[1]。由于隔热罩的产品设计需综合考虑底盘散热器、发动机等零部件安装空间,产品的有效厚度,安装定位点的合理性,成型时出现起皱、开裂缺陷等多方面因素,借助 Catia软件完成隔热罩的结构设计,满足其曲面造型复杂,并指导模具开发,缩短开发周期。

2 商用车隔热罩的设计流程

文中选取的是设计一款商用车隔热罩产品,其设计流程见下图1。

3 商用车隔热罩的设计及分析3.1 产品定义

该隔热罩采用复合材质模压成型[2],其材料为黑色阻燃性无纺布+毛纺再生纤维毡+压花铝箔+离心玻璃棉[3],结合产品成型工艺要求及性能要求,初定产品的要求如下:

(1)整体厚度为22±2mm,零件切边公差为±2mm;

(2)安装孔直径为12±2mm,位置度公差为±3mm;

(3)该件在-40℃-200℃范围内使用,其外观应无裂纹、翘曲、分层、严重变色等现象;

(4)耐烧性能应符合GB8410《汽车内饰材料的燃烧特性》的规定;

(5)导热系数应符合 GB/T10295《绝热材料稳态阻热及相关特性的测定》的规定。

3.2 产品结构设计

该隔热罩在白车身底部的安装边界见下图 2,设计步骤如下:

图1 设计流程图

图2 隔热罩边界区域

(1)明确隔热罩的设计边界如图所示的线框范围内。

(2)为保证隔热罩与白车身贴合度好、利于装配,借助Catia软件中的【创成式外观设计模块】,采用【多重提取命令】提取与白车身需贴合的曲面,保证 B面大面与白车身贴服,实现基础曲面的设计。

(3)针对白车身筋部位置,分析设定避让曲面的拔模斜度为 30°左右,与侧筋的最小距离≥5mm即可;采用【创成式外观设计模块】的【扫掠曲面定义命令】完成避让曲面的创建(图3)。

因考虑到该隔热罩压型深度变化较大,最大深度可达450mm,将白车身钣金侧面的隔热罩增大拔模,利于产品成型,防止局部起皱;同时将侧面隔热罩与白车身之间保证间隙约 5mm左右,避免成型后的隔热罩因过硬不易变形而出现装配困难等问题。

(4)根据以上步骤设计完成的大面与避让面接合,形成隔热罩B曲面,见下图4,侧剖示意图见下图5。

众所周知,隔热罩若过厚不仅成本增加,也不利于汽车轻量化设计理念,过薄其隔热隔音效果欠佳。根据以往经验,隔热罩设计厚度为22mm较合适,故在A面设计时,采用【创成式外观设计模块】的【偏移命令】将 B曲面均匀偏移22mm,形成A面基础面,将破碎面重新创建,修补并接合。

图3 扫掠曲面命令

图4 隔热罩B曲面

图5 B面侧剖示意图

因隔热罩材质为复合材质,避免边缘位置出现脱层现象,故将隔热罩边缘厚度进行压薄至3mm,压薄区域不可过深,会出现碳化现象。因此设计时,周圈压薄区域保持在10-12mm即可。

将形成的A面和B面进行封闭曲面,进入Catia软件的【零件设计模块】,采用【封闭曲面命令】,实现曲面实体化。

图6 最终隔热罩三维数模

合理布置安装点,遵循“周边多定位,中部均布”原则,避免因定位点过多安装费时费力,定位点过少安装效果不贴服现象。最终设计完成的隔热罩数模见图 6,压薄区和定位孔局部效果见图7。

图7 隔热罩压薄区及定位孔局部剖视图

4 压制成型的产品实物并装车验证

结合产品设计数据,制作成型模具并生产输出产品样件,产品实物成型质量较好,无拉延开裂、脱层、碳化等缺陷,实物见图8。

图8 隔热罩实物图

优化设计的商用车隔热罩满足生产及装车要求,装车效果见图9。

图9 隔热罩装车验证

5 结语

本文简要介绍借助 Catia软件完成一款商用车隔热罩的设计。在设计过程中需综合考虑产品边界条件、成型工艺要求,材质厚度等因素;注意避让筋与产品B面间隙适当,确保装配方便;产品边缘周圈适当压薄,避免出现脱层现象等,通过优化设计结构,输出三维数模,可有效指导模具开发,避免质量事故,缩短新品开发周期。

[参考文献

[size=1em][1] 杨立宏.发动机隔热罩成形工艺分析与模具设计[J].模具工业,2012,38(5):34-37.

[size=1em][2] 金洁.汽车隔热罩成形工艺优化及实验[J].精密成形工程,2017,9(5):171-175.

[size=1em][3] 马汝军,裴作清.一种新型隔热材料[P].中国专利:CN202088570U,2011-12-28.



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