一张图看懂汽车前端模块设计工艺

原创 2015-11-10 华仔艾邦高分子

图：汽车前端模块

汽车前端模块化正在使乘用车的设计和组装发生革命性的变化。传统的汽车前端至少含有20-30个零部件，模块化设计可将其降低到个位数，甚至只有一个！回复【汽车】，查看更多文章

以2002款宝马Mini Cooper为例：采用长纤维增强PP（30%玻纤）注塑成型的全复合材料设计，相比以前，重量降低了30%，成本降低了25%，减少了20个部件。

下面通过一张图，我们来看看汽车前端模块的设计工艺：

图：汽车前端模块设计工艺

汽车前端模块一般采用玻纤/长玻纤增强PA或者长玻纤增强PP，通过模压或者注塑成型得到成品。其中，注塑成型包括两类：全塑料和金属/塑料复合；金属/塑料复合又包括模内组装和模后组装。

一．模压成型

图：模压成型

模压成型：先将粉状，粒状或纤维状的塑料放入成型温度下的模具型腔中，然后闭模加压而使其成型并固化。

该工艺主要应用于热固性塑料和复合材料。优点是产品尺寸稳定性好、变形小、原料损耗小，缺点是自动化程度低、成型周期长、难以大规模生产。

1.聚丙烯 D-LFT

聚丙烯作为通用塑料材料之一，具有优良的综合性能、良好的化学稳定性、较好的成型加工性能和相对低廉的价格。长玻纤增强PP可以增加PP的力学性能，可达到工程塑料的级别。

聚丙烯 D-LFT是将PP和连续的长玻纤通过螺杆剪切共混“一步法”得到产品。具体生产工艺如下图所示：

图：LFT-D工艺流程

改性PP按量进入螺杆中，在螺杆的作用下混匀熔融；玻纤被切断均匀进入螺杆中，和熔融PP共混剪切；PP、玻纤共混物经过模压成型得到制品。

2.聚丙烯 GMT

聚丙烯GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和PP树脂复合而成的一种片状模塑料，通常是两层玻璃纤维毡复合三层PP树脂薄膜层。

聚丙烯GMT片材耐化学性好，强度/重量比大，在高、低温环境中的抗冲击性能优良。具体工艺如下：

图：GMT工艺流程

玻璃纤维毡通过裁剪得到特定形状的片材，坯料（改性PP）先预热，然后铺在片材上一起模压成型，后处理得到产品。

二．注塑成型

相对模压成型，注塑成型由于自动化程度高、周期短，较易能够实现大规模的生产。但注塑成型要求原料具有非常好的流动性能，对原料提出了较高的要求；一般而言，注塑制品力学强度、尺寸稳定性不如模压成型。

汽车前端模块注塑成型用的材料主要有：玻纤/长玻纤增强PA、长玻纤增强PP。这两类材料属于LFT-G：先得到12mm 的LFT-G粒料，粒料通过注塑得到制品。

图：LFT-G粒料

1.金属/塑料复合

塑料和金属的结合一般可以通过两种方法：模内注塑和卡扣、铆钉等物理嵌接。

1）模内注塑/组装是在塑料注塑阶段将金属夹持在模具内，通过注塑即得到一体化的汽车前端；这种工艺周期短、性能优良、前期投入较大。主要技术有：

◆ 朗盛专利技术
◆ HBPO专利技术
◆ 通用专利技术
◆ 包扎技术

2）模后组装是在注塑过后进行，塑料件和金属件通过塑料铆钉热压、铆接、粘接（胶水）、凸缘冲压连接等连接。这种工艺工艺简单、耗时长。

2.全塑结构

全塑结构相对金属/塑料复合工艺简单、生产周期短；但关键的承力部位易损坏，故要求塑料的力学性能较好。

三．GMT、LFT-G、LFT-D的工艺比较

GMT、LFT-G、LFT-D常常应用在汽车零部件上。如第一幅图所示：GMT、LFT-D主要用于模压成型，LFT-G主要用于注塑成型。那么做汽车前端等模块产品该如何选择工艺？我们通过下表看看：

表：GMT、LFT-G、LFT-D的工艺比较