汽车地毯NVH性能优化

晋加伟

上汽通用五菱汽车股份有限公司 广西柳州市 545007

1 引言

地毯为尺寸最大的内饰零件，用来遮挡钣金、线束等零件；地毯为乘员提供舒适的脚部支撑；地毯可集成碰撞时起缓冲作用EPP等材料，提高安全性能；地毯同时也是尺寸最大的声学零件，用来吸收车内噪音、隔离车外噪音。地毯吸音材料一般为多孔的吸音棉、毛毡、再生海绵等；地毯隔音材料一般为高克重的单层或复合材料，如EVA、毛毡、PVC等。为了提高乘员乘坐的舒适性，某乘用车的地毯采用EVA+PU发泡材料，零件成本高，且较重影响油耗。

2 优化方案

2.1 结构优化

本车型优化前地板采取局部加强隔音方案：除了地毯（覆盖仪表板之下至尾门槛饰板整个地板区域）隔音，针对前排座椅之下隔音差问题，增加了EVA（高克重）+PU材质的前隔音垫，针对中排座椅之下隔音差问题，增加了EVA（高克重）+PU材质的后隔音垫（表1），即由3个总装零件组成（共7个子零件）。优化方案为增加整个地毯的隔音性能（地毯面料增加EVA成分），取消局部隔音的前隔音垫、后隔音垫（图1），即仅地毯1个零件（共2个子零件）。

表1 地毯优化前与优化后零件及材料构成

2.2 材料优化

优化前的地毯面料材料为PET+定型胶+PE膜，前隔音垫、后隔音垫的面料材料为EVA（高克重）；优化后地毯面料材料为PET+定型胶+EVA（低克重）+无纺布（图1），即对面料材料成分优化，由局部EVA（高克重）改为整体EVA（低克重）。材料优化后，EVA总重量降低。

图1 优化前、后地毯材料分布示意图

2.3 工艺优化

优化前的地毯先把PU发泡成型，再把PU泡沫粘接在热压成型后的面料上（图2）；前隔音垫、后隔音垫先把EVA吸塑成型，PU发泡在成型后的EVA上（图3）。优化后地毯方案为先把面料热压成型，PU发泡在成型后的面料上（图4）。

图2 优化前地毯工艺流程

图3 优化前前隔音垫、后隔音垫工艺流程

图4 优化后地毯工艺流程

优化后方案把原方案的3次面料成型（1次地毯的地毯面料成型、1次前隔音垫的EVA面料成型、1次后隔音垫的EVA面料成型）合并为1次地毯面料成型，把4次PU泡沫成型（1次地毯的前PU泡沫成型、1次地毯的后PU泡沫成型、1次前隔音垫的PU泡沫成型、1次后隔音垫的PU泡沫成型）合并为1次地毯的PU泡沫成型，PU泡沫由粘接在地毯面料上更改为直接发泡在地毯面料上，把繁琐的工序简化。

3 效益

3.1 隔音性能不变、EVA总重量降低

经测试，地毯优化后车内总声压级和语言清晰度与原状态几乎持平，但优化后地毯使用的EVA总重量降低，可得结论：整个地板区域噪音泄漏量都较大，对整个地板区域进行隔音的效果较仅针对局部（如油箱处）重点隔音的效果好。

3.2 降成本

零件材料成本下降约11.8%。

3.3 降低模具、检具投资费用

模具、检具投资费用下降38%。

3.4 降低制造、装配、储存、运输费用，促进生产线升级

总装零件减少67%（由3个减少为1个），子零件减少71%（由7个减少为2个）：总装零件和子零件减少，工序减少，制造及装配（设备、人工、能耗、场地等）成本降低；储存场地减小、运输费用降低。更改后地毯工序少，更适合流水线生产，地毯供应商引进自动化程度更高的生产线，人工少，废品率低，质量稳定。

3.5 减重

零件重量下降11.2%（2.1kg/车），提高整车燃油经济性。

图5 更改前与更后总声压级（dB(A)）对比

图6 更改前与更后语言清晰度（%）对比

3.6 提升零件气味，降低VOC、雾翳

更改后的方案减少EVA材料用量，零件重量降低；且零件由3个减少为1个，表面积减少，有机物挥发减少，零件气味提升，VOC、雾翳降低。

3.7 零件匹配质量提升

更改后的地毯面料增加了EVA材料，刚度增加，地毯与门槛饰板、副仪表板等零件匹配无间隙，整车静态感知质量提升。

3.8 提高地毯触感、提高安全性能

更改后地毯更容易在PU泡沫内嵌入EPP垫块，可提升踩踏感知，碰撞时EPP起缓冲作用，提高安全性能；EPP垫块密度低，可降低零件重量。

3.9 提升面料与PU粘接力、解决面料倒毛缺陷

更改前地毯的PU通过PE膜粘接，因PU泡沫表面有脱模剂导致粘接困难，增加模具压力会导致地毯面料倒毛严重，外观差；且粘接力较小，搬运过程中易脱落。更改后地毯的PU直接在面料上发泡，粘接牢固，无面料倒毛缺陷。

4 结语

优化后地毯有成本、重量、质量等优势，有较好的经济和社会效益，可推广应用。