前盖隔热垫匹配方法研究

吴凯亮　姜伟民

摘 要：随着汽车工业的迅速发展，消费者对于汽车的需求已经不仅局限于安全性、性价比及舒适性，客户对于整车的感官质量要求也越来越高。本文针对汽车前盖与隔热垫之间的匹配界面展开研究，分别从产品造型、结构及材料等维度进行了全面分析，同时结合实际量产项目匹配状态，输出产品设计标准，从设计角度保证前盖与隔热垫之间的0间隙设计标准，降低产品后期更改费用。

关键词：前盖隔热垫;产品结构;设计标准

1 引言

随着汽车工业的迅速发展，消费者对于汽车的需求已经不仅局限于安全性、性价比及舒适性，客户对于整车的感官质量要求也越来越高。汽车内饰件作为人们体验乘驾乐趣、满足消费者心理需求、体现生活品质的主要象征，正逐渐受到越来越多消费者的关注[1]。

当前阶段各大整车厂对于汽车驾驶舱内部内饰零件匹配质量都已积累丰富的工程设计标准，例如门饰板与钣金之间配合，中控台内饰零件之间的配合。本文基于公司精品车策略，为了给客户留下愉悦的高质量感官感受汽车产品，将重点研究前盖与隔热垫之间0间隙设计标准的实现方法。

2 问题描述及原因分析

2.1 问题描述

汽车前盖隔热垫的主要作用是隔绝发动机热量传递到前盖，避免前盖长期处于高温环境，影响前盖油漆颜色。同时还具有良好的吸音功能，降低发动机的噪音。图1为前盖与隔热垫装配后的示意图，两者之间主要依靠推钉与插片进行连接。为了提供良好的匹配感官质量，实际项目过程中需要保证前盖内板与隔热垫之间满足“0间隙”设计标准。

2.2 原因分析

本文基于影响产品匹配的主要因素，从以下四个维度进行了相应模块化研究，问题研究思路如图2所示：

基于上述问题分析框架图可知，影响前盖与隔热垫之间的匹配因素主要有以下几类：

1.产品造型：前盖与隔热垫匹配区域的产品造型对视觉感官的影响分析;

2.产品结构設计：前盖与隔热垫连接结构对匹配的影响分析;

3.产品工艺能力：前盖与隔热垫匹配区域零件实际工艺能力影响分析;

4.产品材料性能：隔热垫自身材料因素的影响分析。本文将重点就产品造型和产品结构设计展开详细研究。

2.2.1 产品造型

通过优化前盖与隔热垫匹配区域的产品造型，可以从视觉上一定程度上弱化匹配区域可能出现的间隙问题。通过收集目前量产车型的实际状态，及前盖内板的实际工艺能力，发现前盖内板与隔热垫配合区域需保证5mm阶差即可，如图3所示。

2.2.2 产品结构设计

前盖与隔热垫的连接结构如图4所示，隔热垫靠近前风挡玻璃处采用插片方式连接，其余区域主要采用推钉，个别项目采用插片方式.实际项目经验显示，除风挡处插片连接外，其他区域采用插片连接不利于0间隙匹配。

基于隔热垫与前盖间采用推钉连接结构形式，影响两者之间的间隙因素主要为推钉紧固点离隔热垫前端的距离及推钉相互之间的间隔距离，如图5所示：

通过对收集目前量产项目的实际设计距离及匹配状态的发现，推钉距离隔热垫前端越近，实际匹配效果越好;距离越远，存在两者之间间隙。推钉之间的距离间距越小，即推钉数量越多，匹配效果越好。下表1为收集的量产项目设计距离。

考虑前盖内板与隔热垫间阶差导致R角半径在5mm左右，此外推钉半径在10到20mm之间，结合产品公差，建议紧固点距离隔热垫前端距离在20-30mm之间;同时考虑安装及成本原因，推钉之间的间隔距离应保持在400mm内。

此外，为保证产品本身公差带来的潜在间隙问题，产品结构设计过程中，需保证隔热垫前端和前盖内板具有一定的过盈量，通过项目的验证及工程经验累积，建议此处保证1.5mm以上的过盈量，如下图6所示。

2.2.3 产品工艺能力

前盖与隔热垫实际产品工艺能力对于匹配状态也存在一定影响，隔热垫产品实际图纸释放公差过大，有可能导致零件装配后存在间隙。通过对当前产品工艺能力收集发现，在兼顾经济成本的前提下，隔热垫产品图纸公差需控制在+/-2mm，且前端可tuning;与前盖内板图纸公差控制在+/-0.7mm。下表2为收集的量产项目产品图纸公差。

2.2.4 产品材料性能

当前阶段前盖隔热垫常用的材料主要为玻璃纤维和PU发泡材料。玻璃纤维材料优点为绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高，但缺点是性脆，耐磨性较差。PU发泡材料优点为重量轻、材质较软，边缘与钣金过盈设计易达成0间隙[2]。考虑到产品设计过程中，前盖与隔热垫间采用过盈设计，以及整车减重需求，前盖隔热垫将采用PU发泡材料。

3 验证与结论

基于对影响前盖与隔热垫匹配间隙主要因素的模块化研究，并且跟踪收集后续项目的实车匹配状态发现，所有项目匹配状态均ok，具体数据如表3。

本文基于对前盖与隔热垫0间隙匹配的模块化研究，通过对产品造型、结构设计、工艺能力及材料因素的分析，结合实际项目整车匹配状态，可以得出以下结论：

1.造型方面，前盖内板与隔热垫应该有5mm以上的阶差，视觉上弱化前盖与隔热垫间隙。

2.产品结构设计方面，前盖和隔热垫除靠近前风挡处采用插片形式，其余区域采用推钉紧固，推钉与隔热垫前端距离保持在20-30mm之间，推钉之间的间隔距离应保持在400mm内。

3.产品公差要求，隔热垫边缘与钣金配合处公差要求为+/-2.0mm，且可TUNNING。

4.隔热垫材料方面，建议使用PU发泡材料

参考文献：

[1]曾红涛.汽车内饰设计概述[J].城市建设理论研究：电子版，2015（5）.

[2]李涛.玻纤增强微发泡注塑薄壁结构件的力学性能多尺度研究[D].上海交通大学，2015.