基于CATIA的商用車隔熱罩設計開發

李 歡

（陜西華臻車輛部件有限公司，陜西 西安 710200）

關鍵字：商用車；隔熱罩；Catia；結構設計

1 引言

隨著發動機的動力升級，對發動機的隔熱技術也有了更高要求，急需要更高效的隔熱降噪技術，以提高整車的可靠性與舒適性。為有效隔絕發動機工作過程中的熱量及噪音傳遞，提升駕乘舒適性，故在汽車白車身底部鈑金上安裝隔熱罩[1]。由于隔熱罩的產品設計需綜合考慮底盤散熱器、發動機等零部件安裝空間，產品的有效厚度，安裝定位點的合理性，成型時出現起皺、開裂缺陷等多方面因素，借助 Catia軟件完成隔熱罩的結構設計，滿足其曲面造型復雜，并指導模具開發，縮短開發周期。

2 商用車隔熱罩的設計流程

文中選取的是設計一款商用車隔熱罩產品，其設計流程見下圖1。

3 商用車隔熱罩的設計及分析

3.1 產品定義

該隔熱罩采用復合材質模壓成型[2]，其材料為黑色阻燃性無紡布+毛紡再生纖維氈+壓花鋁箔+離心玻璃棉[3]，結合產品成型工藝要求及性能要求，初定產品的要求如下：

（1）整體厚度為22±2mm，零件切邊公差為±2mm；

（2）安裝孔直徑為12±2mm，位置度公差為±3mm；

（3）該件在-40℃-200℃范圍內使用，其外觀應無裂紋、翹曲、分層、嚴重變色等現象；

（4）耐燒性能應符合GB8410《汽車內飾材料的燃燒特性》的規定；

（5）導熱系數應符合 GB/T10295《絕熱材料穩態阻熱及相關特性的測定》的規定。

3.2 產品結構設計

該隔熱罩在白車身底部的安裝邊界見下圖 2，設計步驟如下：

圖1 設計流程圖

圖2 隔熱罩邊界區域

（1）明確隔熱罩的設計邊界如圖所示的線框范圍內。

（2）為保證隔熱罩與白車身貼合度好、利于裝配，借助Catia軟件中的【創成式外觀設計模塊】，采用【多重提取命令】提取與白車身需貼合的曲面，保證 B面大面與白車身貼服，實現基礎曲面的設計。

（3）針對白車身筋部位置，分析設定避讓曲面的拔模斜度為 30°左右，與側筋的最小距離≥5mm即可；采用【創成式外觀設計模塊】的【掃掠曲面定義命令】完成避讓曲面的創建（圖3）。

因考慮到該隔熱罩壓型深度變化較大，最大深度可達450mm，將白車身鈑金側面的隔熱罩增大拔模，利于產品成型，防止局部起皺；同時將側面隔熱罩與白車身之間保證間隙約 5mm左右，避免成型后的隔熱罩因過硬不易變形而出現裝配困難等問題。

（4）根據以上步驟設計完成的大面與避讓面接合，形成隔熱罩B曲面，見下圖4，側剖示意圖見下圖5。

眾所周知，隔熱罩若過厚不僅成本增加，也不利于汽車輕量化設計理念，過薄其隔熱隔音效果欠佳。根據以往經驗，隔熱罩設計厚度為22mm較合適，故在A面設計時，采用【創成式外觀設計模塊】的【偏移命令】將 B曲面均勻偏移22mm，形成A面基礎面，將破碎面重新創建，修補并接合。

圖3 掃掠曲面命令

圖4 隔熱罩B曲面

圖5 B面側剖示意圖

因隔熱罩材質為復合材質，避免邊緣位置出現脫層現象，故將隔熱罩邊緣厚度進行壓薄至3mm，壓薄區域不可過深，會出現碳化現象。因此設計時，周圈壓薄區域保持在10-12mm即可。

將形成的A面和B面進行封閉曲面，進入Catia軟件的【零件設計模塊】，采用【封閉曲面命令】，實現曲面實體化。

圖6 最終隔熱罩三維數模

合理布置安裝點，遵循“周邊多定位，中部均布”原則，避免因定位點過多安裝費時費力，定位點過少安裝效果不貼服現象。最終設計完成的隔熱罩數模見圖 6，壓薄區和定位孔局部效果見圖7。

圖7 隔熱罩壓薄區及定位孔局部剖視圖

4 壓制成型的產品實物并裝車驗證

結合產品設計數據，制作成型模具并生產輸出產品樣件，產品實物成型質量較好，無拉延開裂、脫層、碳化等缺陷,實物見圖8。

圖8 隔熱罩實物圖

優化設計的商用車隔熱罩滿足生產及裝車要求，裝車效果見圖9。

圖9 隔熱罩裝車驗證

5 結語

本文簡要介紹借助 Catia軟件完成一款商用車隔熱罩的設計。在設計過程中需綜合考慮產品邊界條件、成型工藝要求，材質厚度等因素；注意避讓筋與產品B面間隙適當，確保裝配方便；產品邊緣周圈適當壓薄，避免出現脫層現象等，通過優化設計結構，輸出三維數模，可有效指導模具開發，避免質量事故，縮短新品開發周期。