随着中国国内汽车需求量的日渐增长,各大整车厂不断加大其生产产能,在增大产能的同时,质量控制更显关键,除了有效检测整车质量,如何快速检测更加显得重要。于是近几年白车身开口检具使用频率越来越高,成为各大整车厂用来快速检测白车身的有效工具。
白车身开口检具基本以人工操作检测为主,在保证检具精度、强度等必要条件外,轻便成为开口检具开发过程中的重要因素。白车身开口检具经历了从最初的钢结构骨架到铝材骨架,再到目前流行的碳纤维骨架,模拟块从铝块到树脂块再到目前碳纤维一体式模拟块。开口检具材料的变更正是体现了轻便性的不断优化。本文针对碳纤维材料的加工制造性能在检具中应用的可行性研究,以期对碳纤维检具的设计加工有初步的开发流程。
以一块前风挡开口检具为例,过去常用的材料为铝管骨架加上树脂模拟块,通常这样一个检具重量约为30kg,而且由于铝管强度有限,在使用频率过高的情况下,骨架会产生变形而导致检具精度受影响。如果采用碳纤维材料来制造前风挡开口检具,则重量约在10kg~15kg左右,并且使用寿命远远大于铝管制造的检具。这就是为什么现在越来越多的整车厂以及检具厂不遗余力的在推广碳纤维材料的检具,因为比起传统材料,碳纤维有着无可比拟的优势。
现阶段碳纤维材料加工难点主要集中在钻孔工艺,由于检具制造过程中涉及到许多钻孔工艺,而且孔在检具当中也是相对精度要求较高的特征,因此如何优化钻孔工艺在碳纤维材料加工中成为今后重点研究的课题。现在绝大多数检具厂对于碳纤维检具上孔的处理基本还是以镶块处理为主,在碳纤维主体上镶制钢块来实现。
全碳纤维开口检具开发流程与目前正在使用的常规开口检具并无太大差异,上海通用检具工程师在项目规划前期根据开口检具特点,在采购标书中明确哪些区域的开口检具需要全碳素设计制造,供应商可按全碳素工艺做出相关设计。全碳素开口检具的主要难点在于制造,比起常规开口检具,全碳素的开口检具需要在前期制作木模,然后用碳素布在木模内糊成大致形状,再在糊好的碳素板上进行机加工,相比常规开口检具,制造周期也较长。而且目前关键的碳纤维粘结技术主要掌握在一些材料供应商的手中,导致检具供应商无法有效控制碳纤维的加工性能。所以全碳素的开口检具在上海通用也是起步阶段,需要很长的时间去研究。目前上海通用在 用的前部开口检具采用了碳纤维的骨架和树脂的模拟块,重量比与以往铝管骨架减少了近50%。
为了更快速的监控白车身尺寸,开口检具的易用性尤其关键,碳纤维成为今后重点的研究方向,在目前中国国内检具领域碳纤维的加工制造还处在初级摸索阶段,并无成熟技术值得借鉴,但碳纤维优秀的性能已经获得了广泛的推崇,检具厂也都投入了大量研究,只要能更好的解决碳纤维的机加工质量,碳纤维在检具领域的普及基本上是几年内的事情。
本文从碳纤维的基本特性入手,对比了现在传统检具材料的特性,确定了碳纤维材料的巨大优势,同时也阐述了碳纤维材料现阶段的机加工能力限制。只要碳纤维的机加工能得到发展,那碳纤维的普及将飞速发展。
阅读延伸:《T300碳纤维汽车B柱力学性能研究》