汽车用LFT前端框架的开发和应用

发布时间：2021-12-31 16:37

　　针对某乘用车钢制前端框架和技术性能要求,通过长纤维增强热塑性复合材料（LFT）机械性能对比分析,结合LFT前端框架生产工艺和制造成本,确定选用PP-LGF30粒料进行LFT前端框架开发。通过汽车前端框架集成设计,对多目标优化设计后的结构,进行了模流分析,确定了最终设计方案。基于零件3D图,开发了模具,应用注塑成形的方法试制了LFT前端框架,对试制件进行了多项台架测试和整车匹配验证。结果表明:各项指标达到使用要求,LFT前端框架相比传统钢制件,减重比例达到56%,取得了良好的轻量化效果。 

【文章来源】：化工新型材料. 2020,48(10)北大核心CSCD

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

本项目开发的技术路线图

本研究开发的汽车前端框架原钢制冲压件方案由18个冲压零件焊接组成，集成了冷却系统的散热器、车灯和发动机罩锁等零部件，质量为10.13kg。基于文献[5],LFT前端框架的设计主要从原有钢制前端框架环境数据分析入手，结合周边零件集成诉求，考虑搭接、装配和定位关系。针对钢制前端框架既定设计空间，通过概念设计和多轮优化，对各个结构特征由粗到细，并应用嵌螺母、铆螺母和衬套等标准件，对各安装点布置加强筋，考虑结构性能要求和成型可行性，逐步完成总成零件的详细设计方案。钢制和LFT前端框架的最终设计数据见图2。2.2 结构性能仿真验证

LFT前端框架在结构性能满足目标值要求的情况下，由于产品设计有大量加强筋结构，极易造成充填困难，成型异常，为了验证零件成型工艺可行性，本实验通过Moldflow软件对注塑成型过程进行模拟分析，预测PP-LGF30粒料熔体的填充、保压和冷却状况，以及注塑制品中的应力分布、收缩和翘曲变形等情况，结果见图3。由图可知，零件成品温度分布均匀，最大温差1.9℃，在5℃以内，不易导致零件产生残余应力；最大变形为3.35mm，在5mm以内，均满足模流分析目标值要求。可见LFT前端框架产品结构可以满足成型工艺需求。3 LFT前端框架产品试制及试验验证

【参考文献】：
期刊论文
[1]汽车前端冷却模块空气侧热流场仿真与试验研究[J]. 林铁平,林卉,戴澍凯.  汽车工程学报. 2014(05)
[2]On the automobile lightweight[J]. Ma Mingtu1,Yi Hongliang2,Lu Hongzhou1,Wan Xinming1 (1.China Automobile Engineering Research Institute,Chongqing 400039,China;2.Pohang University of Science and Technology,Pohang 790784,Korea).  Engineering Sciences. 2012(02)
[3]塑料复合材料在汽车轻量化中的应用[J]. 马鸣图,魏莉霞,朱丽娟.  化工新型材料. 2011(11)



本文编号：3560604