1、装备制造技术 2011 年第 10 期在汽车产品开发过程中，由于车身侧围结构形式不可避免地会出现一些空腔连通车内外，从而导致车外的灰尘 、水气 、气流 、噪声 、热量等环境因素进入乘员舱，即常说的车身泄露问题 。为了解决这个问题，提高汽车的密封性和乘坐舒适性，工程设计人员于是设计了各种密封结构，防止外部环境因素侵入车身内部，其中汽车车身的侧围空腔填充技术，就是一项重要的应用技术 。该技术的使用，有效解决了外部噪声等入侵问题 。1 汽车车身侧围空腔内的侵入物目前汽车车身结构一般由钣金材料经冲压焊接成型，为满足车身刚度 、强度 、模态需要和制造装配需要以及成本需要，车身侧围一般由内外两层钣金焊接在
2、一起，并与顶盖前围地板等结构连接，因此车身侧围的 A、B、C、D 柱及顶梁 、门槛梁等结构，就形成了一个内部具有空腔的封闭结构（如图 1） 。为了降低车身自重和满足涂装需要，以及乘员舱排气和其他一些装配工艺需要，在车身侧围内外板上，都开有大小不同形状各异的孔洞，还有一些钣金之间的搭接缝隙 。这些孔洞和缝隙不能完全密封，因此这些缝隙和孔洞，就把侧围内部空腔与车内乘员舱及车外环境连通起来，这样车外的灰尘 、水气 、气流 、噪声 、热量等环境因素，都会经过侧围内部空腔进入乘员舱 。为了防止外部环境因素侵入车内乘员舱，设计工程师除了尽量密封这些孔洞缝隙之外，还发明了一种技术，那就是汽车车身侧围内部空腔
3、填充技术 。实践证明，该技术能对车内环境起到有效保护作用，能明显降低来自气流 、发动机 、轮胎 、路面辐射的噪声，抵御灰尘的侵入 。这些物质在侧围内部空腔的流动如图 2 虚线箭头所示，实线箭头表噪声来源 。试验表明，高速气流与车身外部突出物相遇，或进入侧围内部空腔与一些加强板之类的障碍物相遇，都会产生涡流声，涡流声也会引起钣金件共振，产生结构噪声传入乘员舱 。2 车身侧围空腔 CAE 模拟分析在汽车产品开发前期，为了预测分析是否要在侧围空腔里填充密封零件和在哪个位置填充，在取得车身侧围结构数模后，就可以进行 CAE 模拟分析 。灰尘 、气流是否入侵，一般通过数模的干涉 、间隙 、搭接检查和开孔
4、位置的合理性等进行，也可以采用CFD 来模拟 。汽车车身侧围空腔填充技术及应用田绍军（上汽通用五菱汽车股份有限公司，广西 柳州 545007）摘 要： 阐述了汽车车身侧围空腔泄露及空腔填充技术问题，重点介绍了从车外经车身侧围空腔进入车内的噪声来源和空腔填充零件结构特点和设计方法，通过在某车型上的实际应用，得出测试分析结果，表明车身侧围空腔填充技术可以有效降低车内噪声，防止灰尘等侵入车内 。关键词： 汽车；车身；空腔；填充中图分类号： U463.82 文献标识码： B 文章编号： 1672- 545X（ 2011） 10- 0181- 03收稿日期： 2011- 07- 27作者简介： 田绍军（
5、 1978），男，广西桂林人，工程师，研究方向：汽车性能集成 。A 柱截面空腔 A- ABAC图 1 车身侧围结构风噪发噪路/ 胎噪路 / 胎噪图 2 车身侧围内部空腔内噪声气流等物质流动181Equipment Manufactring Technology No.10，2011噪声模拟一般采用 SEA（统计能量法）来分析判断声压级在空腔内的分布情况和能量流动情况，然后根据分析结果，来确定是否需要采用空腔填充和在哪个位置进行填充 。如某车型的 SEA 分析结果如图 3 所示，分别在前后轮罩 、B 柱下端门槛梁处模拟轮胎 、路面 、发动机 、气流摩擦的噪声输入功率，图 3(a)是没有采用空腔填
6、充材料时，空腔内部声压级分布情况；图 3(b)是采用空腔填充材料后，空腔内部声压级分布情况 。从对比可以看出，采用填充技术后，空腔内隔断后的部分声压级降低明显 。3 填充零件结构分类和特点汽车车身侧围空腔填充零件结构设计，要综合考虑生产成本 、装配工艺流程 、零件材料属性和空腔截面结构形式 、尺寸大小等因素，才能设计出满足使用要求且结构合理的零件 。目前，我们根据汽车车身的装配制造工艺，已经研究开发出多种材料和结构形式 、不同装配方式的空腔填充零件 。按零件装配方式来分，可分为粘贴式 、装配式 、注射式等；按发泡条件来分，可分为常温固化和高温固化两种 。粘贴式 、装配式零件，都是属于高温固化零
7、件，必须在车身车间焊装时装配或由钣金供应商焊接时装配，需要在涂装车间高温烘干炉内发泡成型；注射式零件，属于常温固化零件，必须在涂装车间完成涂装后在总装前进行装配 。3.1 粘贴式车身侧围空腔填充零件粘贴式车身侧围空腔填充零件材料，一般由丁基橡胶及发泡剂 、填充剂等构成，结构上主要由粘接层和发泡层两层构成 。此结构零件适用于空腔尺寸较小的截面，不适用于宽度方向超过 100 mm 的截面，若粘贴在竖直方向的空腔里，在发泡过程中，泡沫容易下流，从而不能密封指定的截面 。在涂装过程中容易被涂装液冲刷掉，粘贴不够牢固，容易脱落，粘贴部位钣金易锈蚀 。零件发泡倍率为 812 倍，厚度一般不超过12 mm。
8、零件保质期短，容易变质，保质期一般不超过 120 d。此结构零件优点，是结构简单，零件为柔体，可以随意裁成需要的尺寸大小，不需要设计成特殊结构，生产成本低，设备投资低，采用挤出成型切割加工，制造工艺简单，不用开制成型模具 。3.2 装配式车身侧围空腔填充零件装配式车身侧围空腔填充零件，也叫预成型固体填充零件，一般用塑料卡扣或者螺栓装配在车身空腔壁上，采用注塑成型 。零件结构一般由合成橡胶或聚氨酯材料，镶嵌在一个塑料支架的周边上构成 。塑料支架起安装固定作用，材料可选耐高温的 PA66，合成橡胶或聚氨酯材料是发泡材料，发泡倍率为 810 倍，发泡材料主要是 EVA+PE 材料的混合体，也可选用其
9、他橡胶材料和聚氨酯等 。该结构零件缺点，是需要在车身钣金上开安装孔，需要设计各截面处的零件结构，零件需要开模具，在车身焊装线上进行装配，工艺性不太好，成本较高，因中间是塑料薄板，吸音效果没有粘贴式的全泡沫好（如图 4 所示） 。优点是可以用于比较大的截面上，安装位置稳定，发泡后密封效果要比粘贴式的好 。3.3 注射式车身侧围空腔填充零件采用注射方式来装配的车身侧围空腔填充零件，一般由 A、B 两种组分构成， A 组分为多聚 MDI或者异氰酸预聚体， B 组分为多元醇或者水 / 氨催化剂，未混合前两组份均为液体，在常温下用机器喷头或人工喷头注入车身腔体内，发生化学反应生成硬质闭孔泡沫 。通过改变
10、 A、B 组分的比例，还可以得到硬度 、强度不同的泡沫结构，对车身结构有加强作用，但强度越大，密封效果越差，隔音效果下降 。该零件优点是密封效果稳定，可靠性高，发泡倍率大，可达 3034 倍，没有高温固化零件因温度不均不够产生的发泡不足等缺陷，原料价格不高，不需要进行零件结构尺寸设计，不需要开模具，只需要确定每个车型的注射位置及该位置的用量即可，一次性（ a） （ b）图 3 车身侧围空腔声压级分布对比图 4 装配式和粘贴式零件吸声效果对比示意182装备制造技术 2011 年第 10 期投资生产线，可以通用于所有车型 。缺点是一次性设备投资成本较高，需要配备原料储存装置 、计量装置 、定量注射
11、装置 、显示控制装置和液压装置和循环组件等 。4 填充零件在某车型上的应用根据数据设计阶段噪声 CAE 模拟分析结果和截面结构形状尺寸的分析，侧围内外板上孔洞的分布情况，内部加强板的布置情况，综合考虑成本因素和工厂的制造工艺，确定在如图 5 所示的 5 个位置装配空腔填充零件，其中位置 处采用装配式零件，其余位置采用粘贴式零件，装配式零件设计结构如图 6所示 。5 填充零件使用效果验证5.1 降噪效果验证在 OTS 阶段，分别测量了某车型两台采用了车身侧围空腔填充零件和没有采用车身侧围空腔填充零件的车内噪声 。如图 7 所示，为平坦沥青路 4 档全油门加速到 120 km/h 驾驶员右耳处噪声
12、曲线，虚线为采用了空腔填充零件的车，实线为未采用空腔填充零件的车 。测试结果显示，驾驶员右耳处总体噪声略有降低，其中四阶 4 900 r/min、六阶 3 300 r/min峰值降低比较明显，约降低 7dB(A)，语音清晰度约提高 5%（如图 8, 实线为填充前 ,虚线为填充后） 。频谱分析显示，各工况下对车内噪声主要降低频率范围在 1 0001 600 Hz范围内 。5.2 密封效果验证用内窥镜检查了图 6 所示的 5 个密封位置，均密封良好 。道路杨尘试验 4 h，未发现漏灰现象，淋雨试验间 8 min 喷淋试验，未出现车身侧围空腔内漏水积水现象 。6 结束语汽车车身侧围空腔填充技术，能够
13、有效解决因车外环境通过侧围空腔与车内乘员舱连通而导致的灰尘等环境因素侵入问题，能够有效降低因风激励和发动机激励及轮胎 / 路面激励引起的空气辐射噪声和结构传播噪声，该技术值得推广应用 。参考文献：1 刘海涛 . 用 于车身制造的 RIM工艺 J. 汽车工艺与材料，2009， (2)： 59- 61.2 王震坡，何洪文 . 统计能量方法用于汽车振动噪声的分析研究 J. 汽车科技， 2001，（ 6）： 10- 12.12 3 45图 5 某车型车身侧围空腔填充零件布置自锁式塑料安装卡扣发泡材料塑料支架图 6 装配式空腔填充零件结构Overll level driverseat:S(A)Overl
14、l 2.00 driverseat:S(A)Overll 4.00 driverseat:S(A)Overll 6.00 driverseat:S(A)Overll level driverseat:S(A)Overll 2.00 driverseat:S(A)Overll 4.00 driverseat:S(A)Overll 6.00 driverseat:S(A)Amplitude8075706560555045403530dB(A)Pa1000 1500 2000 2500 3000 35004000 4500 5000 5500 60000.00图 7 车内噪声对比1000 1500
15、2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000 5500 60000.001.00877060504023%Alrpm图 8 车内语音清晰度对比（下转第 193 页）183装备制造技术 2011 年第 10 期The Technology of Cavity Filler on the Body Side of AutomotiveTIAN Shao- jun（ SAIC- GM- WulingAutomobile Co., Ltd., Liuzhou Guangxi 545007, China）Abstract: a problem about leakage come
16、 from the cavity of body side of automotive has been discussed and theresolution by the cavity filler has been given out。The interior noise source which come from outer and the designmethod and characteristic of cavity filler part is the emphases in this paper. the cavity filler part has been applie
17、d forsome automotive to resolve the leakage problem and the test results show it is effective to reduce the interior noiseand prevent the dust intruding。Key words: automotive; body; cavity; fillerThe Local Modification of Brake Filling Machine Basic of ABS Model UpdatingLXiu- ni(SAIC- GMWulingAutomo
18、bile Co.,Ltd., Liuzhou Guangxi 545007， China )Abstract： A local modification of brake filling machine with ABS is introduced. Its included project and process. Aisolate processor communicate with vehicles ABS module. The communication with existent machine is belessened as soon as possible and just
19、modify common PLC programmed module. This will reduce importantmachines modifying risk and cost.Key words: localization; isolate processor; ABS communication protocol设备 PLC 内部原有的功能图模块模块解密，仅增加外围的通讯失败报警和指示 、继电器隔离的程序，大大减少了设备故障停线的风险，ABS 制动技术在不断发展，目前的诊断协议已逐步更新为 CAN 总线，因此在设计解码器时预留了CAN总线的接口，用于将来这类 ABS 模块升级
20、时的通迅编程，不需要再添加硬件，有较好的兼容性 。5 结束语从加注操作流程中可以看出，我们必须充分读懂 BOSCH8.1 的通迅协议，特别是第 5、8、9、10 步的描述所对应的代码，才能真正实现与解码器与 ABS模块的同步动作，特别是公司新轿车的 ABS 模块通讯协议在 CAN 总线的基础上，还遵循了通用全球的GMLAN协议，这个协议在 CAN 总线基础上对相关指令要求更加严格，因此我们必须充分理解待改造的通迅协议 。改造的成功与否，也要对加注设备本体与解码器之间作完善的隔离，尽量减少 PLC 程序的修改量，才能在有限的停产时间里完成改造并成功运行，以免埋下故障隐患 。参考文献：1 ISO/WD 14230- 114230- 4，基于 K 线的 KWP2000 的协议标准 S.2 ISO 15765- 215765- 3， ISO 11898- 1，基 于 CAN 总 线 的KWP2000 的协议标准 S.!（上接第 183 页）193
