基于CATIA的商用车隔热罩设计开发

李 欢

（陕西华臻车辆部件有限公司，陕西 西安 710200）

关键字：商用车；隔热罩；Catia；结构设计

1 引言

随着发动机的动力升级，对发动机的隔热技术也有了更高要求，急需要更高效的隔热降噪技术，以提高整车的可靠性与舒适性。为有效隔绝发动机工作过程中的热量及噪音传递，提升驾乘舒适性，故在汽车白车身底部钣金上安装隔热罩[1]。由于隔热罩的产品设计需综合考虑底盘散热器、发动机等零部件安装空间，产品的有效厚度，安装定位点的合理性，成型时出现起皱、开裂缺陷等多方面因素，借助 Catia软件完成隔热罩的结构设计，满足其曲面造型复杂，并指导模具开发，缩短开发周期。

2 商用车隔热罩的设计流程

文中选取的是设计一款商用车隔热罩产品，其设计流程见下图1。

3 商用车隔热罩的设计及分析

3.1 产品定义

该隔热罩采用复合材质模压成型[2]，其材料为黑色阻燃性无纺布+毛纺再生纤维毡+压花铝箔+离心玻璃棉[3]，结合产品成型工艺要求及性能要求，初定产品的要求如下：

（1）整体厚度为22±2mm，零件切边公差为±2mm；

（2）安装孔直径为12±2mm，位置度公差为±3mm；

（3）该件在-40℃-200℃范围内使用，其外观应无裂纹、翘曲、分层、严重变色等现象；

（4）耐烧性能应符合GB8410《汽车内饰材料的燃烧特性》的规定；

（5）导热系数应符合 GB/T10295《绝热材料稳态阻热及相关特性的测定》的规定。

3.2 产品结构设计

该隔热罩在白车身底部的安装边界见下图 2，设计步骤如下：

图1 设计流程图

图2 隔热罩边界区域

（1）明确隔热罩的设计边界如图所示的线框范围内。

（2）为保证隔热罩与白车身贴合度好、利于装配，借助Catia软件中的【创成式外观设计模块】，采用【多重提取命令】提取与白车身需贴合的曲面，保证 B面大面与白车身贴服，实现基础曲面的设计。

（3）针对白车身筋部位置，分析设定避让曲面的拔模斜度为 30°左右，与侧筋的最小距离≥5mm即可；采用【创成式外观设计模块】的【扫掠曲面定义命令】完成避让曲面的创建（图3）。

因考虑到该隔热罩压型深度变化较大，最大深度可达450mm，将白车身钣金侧面的隔热罩增大拔模，利于产品成型，防止局部起皱；同时将侧面隔热罩与白车身之间保证间隙约 5mm左右，避免成型后的隔热罩因过硬不易变形而出现装配困难等问题。

（4）根据以上步骤设计完成的大面与避让面接合，形成隔热罩B曲面，见下图4，侧剖示意图见下图5。

众所周知，隔热罩若过厚不仅成本增加，也不利于汽车轻量化设计理念，过薄其隔热隔音效果欠佳。根据以往经验，隔热罩设计厚度为22mm较合适，故在A面设计时，采用【创成式外观设计模块】的【偏移命令】将 B曲面均匀偏移22mm，形成A面基础面，将破碎面重新创建，修补并接合。

图3 扫掠曲面命令

图4 隔热罩B曲面

图5 B面侧剖示意图

因隔热罩材质为复合材质，避免边缘位置出现脱层现象，故将隔热罩边缘厚度进行压薄至3mm，压薄区域不可过深，会出现碳化现象。因此设计时，周圈压薄区域保持在10-12mm即可。

将形成的A面和B面进行封闭曲面，进入Catia软件的【零件设计模块】，采用【封闭曲面命令】，实现曲面实体化。

图6 最终隔热罩三维数模

合理布置安装点，遵循“周边多定位，中部均布”原则，避免因定位点过多安装费时费力，定位点过少安装效果不贴服现象。最终设计完成的隔热罩数模见图 6，压薄区和定位孔局部效果见图7。

图7 隔热罩压薄区及定位孔局部剖视图

4 压制成型的产品实物并装车验证

结合产品设计数据，制作成型模具并生产输出产品样件，产品实物成型质量较好，无拉延开裂、脱层、碳化等缺陷,实物见图8。

图8 隔热罩实物图

优化设计的商用车隔热罩满足生产及装车要求，装车效果见图9。

图9 隔热罩装车验证

5 结语

本文简要介绍借助 Catia软件完成一款商用车隔热罩的设计。在设计过程中需综合考虑产品边界条件、成型工艺要求，材质厚度等因素；注意避让筋与产品B面间隙适当，确保装配方便；产品边缘周圈适当压薄，避免出现脱层现象等，通过优化设计结构，输出三维数模，可有效指导模具开发，避免质量事故，缩短新品开发周期。