浅谈分体式后扰流板的设计与应用.docx

    浅谈分体式后扰流板的设计与应用    蒋丕平　裴镭摘 要：文章主要阐述了后扰流板总成注塑成型工艺及其结构设计，简单介绍多种后扰流板的结构设计及其工艺，结合成本、外观质量、设计强度等方面，详细介绍一种分体式后扰流板的结构设计方案Key：后扰流板 结构设计 注塑成型1 引言汽车后扰流板常被称为尾翼，一般安装在SUV车型及运动型轿车的尾部，用于汽车尾部的装饰，能够体现汽车运动化的造型风格汽车后扰流板在设计上主要有以下功能：①作为空气动力学部件之一，通过改善汽车尾流提高整车气动性能[1]，减少车辆高速行驶时的上浮力节省燃料，保障汽车高速行驶时的稳定性[2]②同时为高位刹车灯提供安装位置③提供尾门玻璃洗涤喷嘴的安装位置随着汽车工业的快速发展，汽车造型风格越来越趋于年轻化，为满足年轻化群体的需求，后扰流板的设计也越来越趋于多样化，为满足不同方案的设计需求，需采用不同的结构设计来实现造型风格本文主要介绍了分体式后扰流板的总成方案，并对其结构设计及其要求进行说明2 后扰流板总成设计行业内根据后扰流板的成型方式不同，主要分为吹塑成型和注塑成型吹塑成型虽然有结构简单，工艺简单，模具成本低等优点;但是工序相对来说比较复杂，产品需要100%打磨，一次性合格率低，材料利用率低，外观质量较差。

注塑成型又可分為单层注塑成型和双层注塑成型单层注塑成型工艺简单，重量轻，成本低，但是单品的刚性比较弱双层板注塑的后扰流板即分体式后扰流板总成，该成型方式将产品分为内外板两层结构，虽然质量较大，工装及设备投入较大，但可满足造型复杂多变的需求，外观感知质量较好，常用于中高端车型分体式后扰流板总成的结构形式可分为双层板+焊接成型、双层板+粘接成型两种结构形式2.1 双层板+焊接成型后扰流板总成采用双层板+焊接方式的后扰流板常见于SUV车型该结构可以解决单层板结构设计强度不足、刚性弱等问题在安装时采用机械方式紧固与车身钣金连接，机械方式紧固主要是采用螺栓或卡扣与车身钣金进行连接（如图1、图2所示），内外板之间则是采用振动熔接进行连接该产品结构相对结构比较复杂，装配过程中需从背门内部进行组装，安装操作便利性差并且采用专门的焊接设备，对于产量较小的车型来说，投入成本较大2.2 双层板+粘接扰流板总成采用双层板设计时，如果外板一体成型，则不能满足造型方案不同颜色的需求结合造型方案及成本考虑，在满足刚性需求的情况下，可采用双层板+粘接结合的结构形式来实现不同效果的造型方案本文以某车型后扰流板总成设计为例，重点介绍该总成结构的设计。

2.2.1 后扰流板总成的组成后扰流板总成的主要包括外板、内板、侧翼、安装盖板、定位卡扣、安装卡扣、粘接胶条等组成（如图3所示）内板颜色可以根据造型方案需求喷涂不同颜色，实现内外板颜色的多样化2.2.2 后扰流板的总装方式该后扰流板总成采用一个定位插销、2个卡扣组件、4颗螺栓与背门外板钣金链接安装时先利用定位插销沿着插销方向插入预先安装在钣金中的卡扣中，再将两侧卡扣卡入钣金，卡扣卡入后可实现预安装作用，然后再将螺栓从车辆后方打入钣金，无需将背门打开即可实现安装，最后将安装孔盖扣入后扰流板内板此安装方式简单、快捷，适用于中期改款车型在车身背门钣金最小改动的情况下新设追加后扰流板2.2.3 后扰流板本体的设计后扰流板的本体由内板、外板、侧翼及安装孔盖组成内外板之间通过4颗螺钉及双面胶链接，螺钉将内外板紧固后，螺钉与外板的安全距离设置在3.0mm（如图4所示），这样可以尽可能地降低螺钉座与外板的距离，增加紧固后的强度为保证螺钉安装座的强度，安装座根部追加R2以上的圆角以减少应力集中，降低开裂风险在内外板与背门钣金搭接处设计缓冲泡棉，可以避免在安装过程中后扰流板刮掉车身钣金的漆面;同时可以消除车辆行驶过程中后扰流板与背门钣金之间相互碰撞产生的异音。

内板与背门玻璃搭接的地方也同样设计有缓冲泡棉，以消除安装过程中后扰流板对背门玻璃的刮擦及行驶过程中的异响外板在设计时为了增加汽车尾部的下压力，降低汽车的升力[3]，通过风洞试验将其与L向下倾的角度设置为13.3°此设计方式可以降低车辆行驶过程中背门处的风阻系数，增加车辆行驶的稳定性，提高燃油经济性在设计内板时，考虑到水汽会凝结在内外板之间形成的空腔内形成水滴，所以在内板最低处设置直径为5mm的排水孔（如图5所示）同时内板与背门雨刮距离较近，为防止雨刮在作动过程中与内板产生干涉，设计时内板与背门雨刮包络距离需大于10mm内外板在L方向悬出尾门钣金的长度，需通过CAE分析，在端部施加5kg的载荷后确保变形量在2.0mm以下同时在保证洗车作业时后扰流板不脱落，在设计时需通过4点以上螺栓缔结的方式与背门钣金连接2.2.4 安装孔盖的设计安装孔盖直接设计在后扰流板的内板上，通过卡扣与内板紧固（如图4所示），能够方便拆装为了防止孔盖安装后突出内板表面形成段差，在设计时孔盖的表面相对于内板的表面低0.5mm安装孔盖与内板的安装配合的卡爪的卡接量，为保证卡接强度，将卡接量设计在2mm安装孔盖是为了遮盖螺栓安装空间而设计的。

在设计时，需考虑螺栓的安装空间需求，根据螺栓尺寸而采用工具的安装空间大小预留直径23mm的安装工具空间，并保证安装轨迹不与安装孔盖结构产生干涉同时考虑后扰流板的安装操作方便性，在设计安装孔盖时在上部边界设计开启口2.2.5 后扰流板侧翼的设计后扰流板侧翼采用PMMA免喷涂材料，其定位方式采用3个长方形的插销进行定位，中间定位销控制上下左右方向，两侧的2个定位销控制左右方向紧固方式采用2个螺钉组合件与内板本体连接（如图6所示），同时通过热熔方式与内板连接在与内板配合处采用双面胶进行粘接，以保证装配后的外观感知质量在侧翼与背门玻璃的配合处设置有缓冲泡棉，能够在消除安装过程中与玻璃的刮擦及行驶过程中的异音3 结语为满足消费者个性化需求，目前汽车行业设计更新迭代速度逐步加快，需要在较短的开发周期内以较低的开发成本实现安装简单、结构强度可靠的个性化造型设计分体式扰流板的结构设计，即双层注塑+粘接的结构形式，在既能满足设计的强度要求，满足设计品质的同时，又可实现造型风格的多样化需求，相比于双层注塑振动焊接结构方式，能够避免投入较多的工装设备，降低开发成本，可适用于中小改款车型开发，提高开发效率Reference：[1]黄永辉.基于CFD的汽车外流场数值模拟及车身造型优化[D].长沙：湖南大学，2011.[2]任斌.后扰流板对汽车空气动力学特性影响的模拟研究[D].南京：南京航空航天大学，2008.[3]任斌，赵又群.后扰流板攻角对汽车气动特性影响的模拟研究.现代交通技术，2009（4）：98-101.  -全文完-。