塑料在汽车设计中的应用
第50问：五大工程塑料在汽车领域有哪些应用？
第50问五大工程塑料在汽车领域有哪些应用？工程塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化，从而达到节油高速的目的。
发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，世界上汽车塑料单用量最大的是德国，塑料用量占整体材料的15%。
近年来我国汽车产业发展迅速，目前汽车年产量超过2702万辆，按照国外塑料用量预测，汽车行业年用改性塑料在350万吨以上，这其中工程塑料占了很大一部分比例，五大工程塑料性能特性各不相同，在汽车上的用途也各有偏重。
一、尼龙PA:尼龙主要用于汽车发动机、马达转子及发动机周边部件，主要品种是PA6+GF、PA66+GF、增强阻燃PA6等产品。
（1）在汽车发动机周边部件上的应用:由于发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。
这是因为尼龙具有较好的综合性能，用玻纤改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。
另外，尼龙的品种多，较易回收循环利用，价格相对便宜等，这些因素促成尼龙成为发动机周边部件的理想选择材料。
进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应用，1990年德国宝马汽车公司，首先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机上；以后美国福特与杜邦公司合作，共同用玻纤增强PA66制造的进气歧管应用在V6发动机上，以后世界各大汽车公司纷纷跟进，改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。
（2）在汽车发动机部件上的应用:发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为首选材料，与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻50%，成本降低30%。
除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。
尼龙的韧性、化学惰性、耐热性和低重量特定是其在汽车配件领域能够替代金属和其它塑料。
通过变化增强等级和聚合物化学性质，树脂生产者可以为指定用途设计配方。
与尼龙相比，热固性聚合物在某些汽车配件领域依然具有相当的竞争力，尤其是在北美。
高分子材料在汽车轻量化中的应用
高分子材料在汽车轻量化中的应用在当今汽车工业的发展中，轻量化已经成为了一个至关重要的课题。
随着环保法规的日益严格和消费者对燃油经济性的更高要求，汽车制造商们纷纷寻求各种方法来减轻车辆的重量，而高分子材料的应用便是其中一项关键的技术手段。
高分子材料，简单来说，就是由大量重复单元组成的大分子化合物。
常见的高分子材料包括塑料、橡胶、纤维等。
这些材料具有许多优异的性能，如重量轻、强度高、耐腐蚀、易于加工成型等，使得它们在汽车轻量化领域中发挥着越来越重要的作用。
首先，塑料在汽车中的应用十分广泛。
汽车内饰件，如仪表盘、门板、座椅靠背等，大量采用了塑料材料。
与传统的金属材料相比，塑料不仅重量轻，还能够通过注塑成型等工艺实现复杂的形状和结构，满足汽车设计的多样化需求。
同时，一些高性能的工程塑料，如聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚苯醚（PPO）等，具有出色的机械性能和耐热性能，可以用于制造汽车的发动机周边部件、电子电器部件等。
例如，PC 材料常用于制造汽车灯罩，其良好的透光性和耐冲击性能够保证车灯的照明效果和安全性；PA 材料则可用于制造进气歧管，其耐高温和高强度的特点能够适应发动机舱内的恶劣环境。
橡胶也是汽车中不可或缺的高分子材料之一。
轮胎是橡胶在汽车上最典型的应用。
现代轮胎通常采用合成橡胶，如丁苯橡胶（SBR）、顺丁橡胶（BR）、丁基橡胶（IIR）等，与天然橡胶混合使用，以获得良好的耐磨性、抗老化性和抓地力。
此外，橡胶还用于制造汽车的密封件、减震件等。
密封件能够防止液体和气体的泄漏，保证汽车的正常运行；减震件则可以减少车辆行驶过程中的震动和噪声，提高乘坐舒适性。
纤维增强复合材料是近年来在汽车轻量化领域中发展迅速的一种高分子材料。
这类材料通常由纤维（如碳纤维、玻璃纤维等）和树脂基体（如环氧树脂、不饱和聚酯树脂等）组成。
纤维提供了高强度和高模量，而树脂基体则将纤维粘结在一起，并赋予材料一定的韧性和耐腐蚀性。
碳纤维增强复合材料具有极高的强度和刚度，同时重量非常轻，因此被广泛应用于高端汽车的车身结构件、底盘部件等。
GE塑料在汽车工业的技术应用独树一帜
配时间和降低成本。此外，使用 ＧＥ专有的 Ｖｓ ａｆ ｉｕ ｌ 树脂 ｘ
技术 。还可 以为相 同的型号提 供 更多 的颜色选 择。 Ｅ Ａ Ｅ ＠ ９ ０涂层 系统包括一个经过优化 的湿涂层 ＸＴＣ ０
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涂层是为满足汽车玻璃窗环境的特 定要求而专门定制的。这种
树脂使 用低压铝工具 即可成型 的能 力中可看 出，与金属相 比， 此 材料在 卧式车身镶板 方面 的应 用可使成本和性能达到极好 的
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先进的湿涂层改进了最终 （Ｅ Ｖ ） Ｐ Ｃ Ｄ 保护层 （ 等离子涂层 ） 的 附着力 。并可 以提供 比同类材料 更大的加工 空间 。从 而 以更
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热 的轻 型车窗玻 璃 ，它结合 了 Ｌ Ｘ Ｎ 聚碳酸酯 ｆ Ｃ） ＥＡ Ｐ 树脂 出 色 的透 明性 以及 良好 的抗化 学腐蚀性和耐 磨性。它还为希望在 汽车面板中融入 更多功能和美学特色的 ＯＥ 原始设备制造商 ） Ｍ（
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维普资讯
塑料 与汽车
Ｐａ ｔ ｎ ｔ ｍ ｏ ｌ ｌｓｉ ａ ｄ ａｕｏ ｃ ｂｉ ｅ
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Ｅｉ Ｈ ｒ ｎ（ ｒ ｅｍａ 音何萌 ） ｃ 先生自２ ０ ０ ５年 ４月起在中国担任 Ｇ 塑料集团一汽车业务大中 Ｅ 华区总经理。
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Ｅｉ Ｈ ｒ ｎ先生在 １８ ｒ ｅｍａ ｃ ９年 以优异 的成绩毕业于荷 兰 Ｄ ｌ科技大 学 ，获得 了材 料科 学与工程硕 ９ ｅｔ ｆ
塑料、镁铝合金在汽车中的应用及制品常见问题
车辆工程技术55车辆技术 当前，整车发展趋势已转向模块化、轻量化，为了整车降重选择合适的汽车减重材料成为设计当中非常重要的考量。
塑料具备有良好韧性、环境适应性、尺寸稳定性、抗疲劳性、质量轻、成本低、大批量制造、易替换等优势。
镁铝合金则具有导热性能良好、电磁屏蔽能力强、减振性能良好、可回收利用等优点。
两者用于汽车轻量化的材料，需要面对诸多外观问题。
本文对塑料件及镁铝合金制品的应用和常见问题进行介绍。
1 塑料、镁铝合金在汽车上的应用1.1 塑料 塑料及其复合材料零部件质量轻，成本低。
在汽车上的应用主要有塑料内饰件、塑料外饰件、塑料功能件。
塑料内饰件：仪表板等，可在较高温度下不变形，并在低温下能承受比较大的撞击。
常见的塑料内饰件还有杂物箱、门把手、转向柱护套等。
塑料外饰部件：包括用塑料制作保险杠、挡泥板、照明前大灯、侧防撞条等。
还包括散热器格栅、后导流板、后视镜框、后装饰挡板等。
塑料功能件主要指发动机部件及燃油进气系统。
塑料制作的发动机部件比金属部件成本低、质量轻、噪声小，但要求塑料件必须能耐175℃的高温、刚性高、尺寸稳定性好、耐腐蚀。
1.2 镁铝合金 镁铝合金具有密度小、比强度和比刚度高、良好的尺寸稳定性、导热导电性能好、吸振性等特点。
汽车上使用的镁铝合金零部件为压铸件，镁铝合金压铸件是所有压铸合金中最轻的。
镁铝合金压铸件主要制作汽车仪表板、座椅骨架、变速箱壳体、方向盘操纵系统部件、发动机零部件、车门框、轮毂、支架、离合器壳体、车身支架等。
2 塑料、镁铝合金制品常见问题2.1 塑料 汽车用塑料制品大多数为注塑件。
在塑料的成型过程中，由于原材料、模具、注塑机、辅助设备、成型工艺等多种因素的影响，注塑制品外观、功能性能等经常出现问题。
常见的外观缺陷如下： （1）熔接痕。
产品表面的线状痕迹，注射的两股料流相遇时，如果前沿部分已经冷却，造成料流不能完全熔融，进而在汇合处产生线性熔接痕。
造成该问题的原因主要有：料筒问题低、射出压力不足、模具温度低、浇口设计小、排气设计不良等方面，造成熔料流动性不足，熔融不充分。
汽车塑料前端模块设计策略与分析
汽车塑料前端模块设计策略与分析摘要：随着汽车需求者的要求提升，全球汽车设计者都开始了汽车设计新的征程，汽车技术研究人员也开始向模块化、集成化、轻量化方向发展。
近二十年来，有许多研究工作者已经开始关注汽车前端模的设计，汽车前端模的发展是实现整车轻量化、低耗油、低排放的关键部位。
本文简单介绍塑料前端模块的设计思路和构成单元，以某车型塑料前端框架为例浅析主要工作要点。
关键词：塑料；前端框架；CAE 分析；模块化；轻量化1 汽车塑料前端模块概述汽车前端模块位于汽车的最前端，其外形设计、功能结构和重量等，都对能耗有显著的影响。
其中，实现前端模块的轻量化、对进入发动机舱的气流进行动态调节进而降低气阻，都有利于减少燃油消耗和碳排放量。
而汽车前端模采用塑料材料就能够帮助整车更好的实现量轻化设计。
塑料模不同于传统的聚丙烯/钢混合板材料，其重量远小于钢板材料，同时，操作也可以更加简化，实现节省安装时间和成本的作用。
通过对汽车塑料前端模的大力推广，能够降低成本效率，满足供应链的灵活性要求。
汽车前端塑料模也有部分零件塑料化和全塑化的分别，将汽车前端的零件塑料化，可以使汽车的车身更加苗条，安装空间更为紧凑，车身比例也更加和谐美观，较轻的车体，更长的轴距和更大的车轮，才更符合当下汽车发展的需求。
2 前端模块构成分类汽车的前端是由多个零部件构成，主要包括了散热器组件、车灯、引擎盖锁、保险杠、横梁、小腿保护支架、格栅、喇叭和吸能泡沫，根据生产规划的要求，总体上我们可以将这些零部件分为三大类，①集成散热器总成、机盖锁（低度集成）；②集成散热器总成、机盖锁、大灯、防撞梁（中度集成）；③集成散热器总成、机盖锁、大灯、防撞梁、前保险杠（高度集成）。
3 安装点布置方式在设置安装点时，我们必须满足前端支架整体刚度，应用Hyper mesh软件对全塑前端模块支架进行承重模拟分析，考察其变形程度和应力的分布，得出最优方案应为在汽车前端框架的上、中、下均存在安装固定点。
5类汽车座椅塑料件设计介绍
5类汽车座椅塑料件设计介绍一、旁侧板一般来说，旁侧板为非结构件，主要用于遮挡坐垫骨架。
旁侧板外观面尽量符合STO，符合一定的审美取向。
1 材料选择旁侧板材料一般选用PP或者PP改性，如果有特殊要求可选用ABS等。
2 外观面设计需要考虑问题1）壁厚，推荐壁厚2.5~3.0mm。
2）外观面尽量符合STO，进行运动校核，边界轮廓避免与运动件存在干涉。
3）设计时考虑拔模角度，如果没有客户输入，推荐拔模角度不小于5度。
4）分型线避免设计在A面上。
5）外观面上圆角要求尽量做大，最小圆角为0.5mm。
6）旁侧板与STO面的最小过盈为6mm。
3 B面结构设计注意事项1）尽量减少加强筋，加强筋尽量薄，并且加强筋不能设计的太密集。
2）尽量减少抽芯的设计。
3）B面结构也需要设计一定的拔模角度，最小应该大于0.5度（尤其指高度较大的加强筋）。
4）避免安装位置在近似一条直线上。
5）如果使用boss柱支撑，boss柱应与支撑板有一定过盈，最小1mm。
4 旁侧板联接方式1）螺钉，尽量选用钝头的螺钉。
2）圣诞树卡。
3）金属卡钉。
4）金属钢丝。
5）倒扣、超声波焊接。
二、椅背板一般来说，椅背板为非结构件，主要用于遮挡靠背骨架。
旁侧板外观面尽量符合STO，符合一定的审美取向。
1 材料选择椅背板材料一般选用PP+T20，如果有特殊要求可选用ABS（包附性好）或者TPO。
2 外观面设计需要考虑问题1）壁厚，推荐3.0mm。
2）外观面尽量符合STO，进行运动校核，边界轮廓避免与运动件存在干涉。
3）设计时考虑拔模角度，如果没有客户输入，推荐拔模角度不小于5度。
4）分型线避免设计在A面上。
5）外观面上圆角要求尽量做大，最小圆角为0.5mm。
6）椅背板与STO面的最小过盈为5mm，但是，椅背板边沿与钣金结构件最小距离15mm。
7）背板压边与STO相切线距离至少10mm以上。
8）背板包住靠背圆角时，背板与STO至少有3mm阶差。
3 B面结构设计注意事项1）尽量减少加强筋，加强筋尽量薄，并且加强筋不能设计的太密集。
汽车改性塑料创新应用及研究进展
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改性塑料行业发展特征及其在汽车行业中的应用
括 ：汽 车 、 轨 道 交 通 、
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图 ２ 我 国塑 料 产 品 应 用 发展 趋 势 图
新 能 源 等 新
型 应 用 领
２ 汽 车 领域 成 为应 用 重 点
２１ 乍用 料 比例 不 断增 夫 ．
目前 世 界各 国对 汽 车 工业 发 展 方
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作者简介 ：唐尧 ，广西塑料研究所 ，广西
电子 邮 箱 ：ｔｎ ｙ ｏ ５ ５ １ ３ ｃｒ ａ ｇ ａ ６ ６ ＠ ６ ．ｏ ｎ
梧州
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２ ９卷 第 期
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域 ； 而 高 新
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塑料在汽车设计中的应用
1.塑料的定义及分类
塑料是以单体为原料，通过加聚或缩聚反应聚合而成的高分子化合物，俗称塑料或树脂。
一般按照它的热熔性，把塑料分成热固性塑料和热塑性塑料。
塑料作为汽车内饰件主要有以下4大优点：
(1)质量轻。
塑料的平均密度只有一般普通钢材的15%-20%。
这特点尤其对高档大型轿车有突出的优点,可以减去大量的车身自重。
(2)良好的加工性能。
由于塑料材料的可塑性和与其他材料之间良好的兼容结合性能可以利用不同的材料组分,借助于各种现代化的成型加工机械,通过挤出、注塑、压延、模塑、吹塑等方法加工成具有各种不同形状不同性能、颜色、功能的高分子汽车材料,如直接挤成管材、型材、板材,注射成有各种造型的制品、压延加工成薄膜等,还可根据需要制成各种颜色、有夹层、中空、放嵌件等各种产品，还可根据要求进行二次加工，如机械制品一样的车削、冲切、裁剪、焊接、热熔、冷锯、复合等。
(3)优良的物理化学性能。
塑料具有良好的绝缘性能,卓越的防腐蚀性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力学性能、良好的能结结合性能,可以被加工成各种性能和功能的汽车内外饰件。
(4)优秀的装饰效果。
汽车塑料最突出的优点是装饰效果优秀,
它可以被一次加工成具有复杂造型和多种色彩的制品,有时还需印刷、贴膜、轧花、复层、着色，加工成具有非常逼真的形状、花纹和图案,可以仿制天然木材、金属、动物皮的纹理,还可以表面烫金、贴膜、镶嵌等。
汽车塑料材料也有不如传统材料的地方,主要表现在它的刚性、耐热性和可燃烧性、耐老化性能、表面耐刻划性和抗冻性等。
根据各种塑料不同的理化特性,可以把塑料分为热固性塑料和热塑料性塑料两种类型。
（1）热固性塑料。
热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不熔特性的塑料,如酚醛塑料、脲醛塑料、环氧塑料等。
热固性塑料又分甲醛交联型和其他交联型两种类型。
甲醛交联型塑料包括酚醛塑料、氨基塑料。
其他交联型塑料包括不饱和聚酯、环氧树脂、邻苯二甲二烯丙酯树脂等。
（2）热塑性塑料。
热塑料性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化、冷却固化的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、聚碳、热塑性聚酯、聚四氟乙烯等。
热塑料性塑料又分烃类、含极性基团的乙烯基类、热塑性工程类、热塑性纤维素类等多种类型。
（2.1）烃类塑料:属非极性塑料,具有结晶性和非结晶性之分,
结晶性烃类塑料包括聚乙烯、聚丙烯等,非结晶性烃类塑料包括聚苯乙烯等。
（2.2）含极性基团的乙烯基类塑料:除氟塑料外,大多数是非结晶型的透明体,包括聚氯乙烯，聚四氟乙烯，聚醋酸乙烯酯等。
（2.3）热塑性工程类塑料:主要包括聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、ABS等。
聚四氟乙烯、改性聚丙烯等也包括在这个范围内。
（2.4）热塑性纤维素类塑料:主要包括醋酸纤维素、醋酸丁酸纤维素、玻璃纸等。
根据各种塑料不同的成型方法，可以分为膜压、层压、注射、挤出、吹塑、浇铸塑料和反应注射塑料等多种类型。
膜压塑料是物性和加工性能与一般热固性塑料相类似的塑料；层压塑料是指浸有树脂的纤维织物,经叠合、热压而结合成为整体的材料；注射、挤出和吹塑是物性和加工性能与一般热塑性塑料相类似的塑料；浇铸塑料是指能在无压或稍加压力的情况下，倾注于模具中能硬化成定形状制品的液态树脂混合料;反应注射塑料是用液态原材料,加压注入膜腔内,使其反应固化成一定形状制品的塑料。
常见塑料和树脂代号及名称：
2.塑料成型在汽车行业的重要性
塑料是节能型材料,具有价格低、性能优异、密度低、吸声、隔热、防振、电绝缘性和耐化学药品性优良、可复合增韧增强、生产能耗低等特点,在汽车上的用量越来越大,适应的零部件范
围不断扩展。
现在,全塑车已经开始研发,将来会推广应用。
汽车塑料件的广泛应用可减轻汽车自重、提高燃料效率、缩短加工周期、降低能耗、提高资源利用效率、保障安全和提供舒适的环境。
实际上,这类材料必须经过适当的加工成型,才能成为一定形状
结构和功能的车用塑料零部件。
在这种意义上,不仅塑料产业的发展推动各类车的更新换代,而且汽车业的快速发展也推动了塑料成型加工工艺的发展。
全球范围的环境问题及可持续发展要求,使得汽车技术不断创新,要求汽车轻量化。
否则，汽车将会消耗更多的石油，产生更多的温室气体，导致全球气候发生变化。
近年美国运输部门消
耗的矿物燃料所排放的二氧化碳占二氧化碳总排放量的三分之一，其中公路运输所接放的二氧化碳占总量的四分之三。
汽车技术的变革和燃烧效率的提高毫无疑问的将会导致塑料在汽车中使用比例的提高。
在整车中,座椅、保险杠，仪表板和车窗等部件通常都是用塑料制成的,即使在发动机舱下面,塑料同样也是占主导地位的。
一辆汽车有超过50%体积是使用塑料或复合材料,但是这些塑料制件只占整车质量的10%。
塑料的质量仅为钢材质量的六分之一。
如果汽车的质量减少100kg,那么每100km的燃油消耗量将减少0.4升。
同时也意味着二氧化碳的排放量将减少10g/km。
一辆车在其报废前约能行驶190000km,那么在整个车辆的行驶过程中约能减少1900g二氧化碳和760L 汽油。
为了汽车的轻量化,塑料被大量用于制造汽车。
因此，还需要提高塑料的耐久性、耐腐蚀性、高韧性、易设计性和高性价比来使汽车更加节能。
例如使用塑料制作汽车保险杠和内饰时，不管是设计标准的汽车制件还是在现有的模具的基础上进行创新，设计师的设计自由度都大大的增加，可以在不影响成本的情况下兼顾美观和功能性。
增强的汽车塑料保险杠和金属拥有相同的耐冲击性能，但是性价比高，已经使其取代了金属。
与金属制件相比，塑料减少了后加工的工序，适合大批量生产；生产效率高、成本低。
塑料制件也存在一定的不足：
(1)导热性差,加工中加热和冷却工序与金属的有很大不同。
(2)热膨胀系数大，为金属材料的3-10倍。
同时收缩率也大，尺寸稳定性差，不容易制备高精度制品等。