汽车制造轻量化课件.ppt

1、2022-8-17第10章汽车制造轻量化第第10章汽车制造轻量化章汽车制造轻量化第10章汽车制造轻量化 【学习目标】【学习目标】了解各种汽车轻量化的概念了解各种汽车轻量化的概念 了解汽车使用各种的胶黏剂的种类和特点了解汽车使用各种的胶黏剂的种类和特点 熟悉各种聚氨酯泡沫塑料的性能、特点及成熟悉各种聚氨酯泡沫塑料的性能、特点及成型型 工艺工艺 熟悉胶黏剂及密封胶在汽车上的应用熟悉胶黏剂及密封胶在汽车上的应用 掌握汽车聚氨酯泡沫在汽车上的使用掌握汽车聚氨酯泡沫在汽车上的使用 掌握掌握SMCSMC材料的概念、特点及成型工艺材料的概念、特点及成型工艺第10章汽车制造轻量化10.1 10.1 汽车轻量化

2、概念汽车轻量化概念 汽车轻量化是一个系统工程，其最终目汽车轻量化是一个系统工程，其最终目的是达到减轻自身重量、降低油耗、提高的是达到减轻自身重量、降低油耗、提高环保节能和安全的综合指标。环保节能和安全的综合指标。第10章汽车制造轻量化10.1.1 10.1.1 汽车轻量化的重大意义汽车轻量化的重大意义 一、汽车轻量化是汽车工业健康发展的需要一、汽车轻量化是汽车工业健康发展的需要 随着整个汽车工业的发展，汽车产量和保有量随着整个汽车工业的发展，汽车产量和保有量逐年增加，汽车在给人们出行带来方便的同时，也逐年增加，汽车在给人们出行带来方便的同时，也带来了油耗、安全和环保这三大问题。带来了油耗、安全

3、和环保这三大问题。第10章汽车制造轻量化二、汽车轻量化是节油和降低排放的二、汽车轻量化是节油和降低排放的 重要方法和途径重要方法和途径 有研究数字表明，若汽车整车质量降低有研究数字表明，若汽车整车质量降低10%10%，燃油效率可提高燃油效率可提高6%6%8%8%。换而言之，轿车车质量减。换而言之，轿车车质量减少少100kg100kg，每升油就可多行驶，每升油就可多行驶1km1km。汽车车身约占汽。汽车车身约占汽车总质量的车总质量的30%30%，在空载情况下，约，在空载情况下，约70%70%的油耗用在的油耗用在车身质量上。车身质量上。第10章汽车制造轻量化三、汽车轻量化是提高汽车动力性、舒适性三

4、、汽车轻量化是提高汽车动力性、舒适性 和提高竞争力的必须方向和提高竞争力的必须方向 1 1减少汽车质量减少汽车质量 ，可降低动力和动力传动系，可降低动力和动力传动系统的负荷，使汽车在较低牵引负荷的状态下就可表统的负荷，使汽车在较低牵引负荷的状态下就可表现出同样或更好的性能。现出同样或更好的性能。2 2为提高轿车的安全性、舒适性等性能，需增为提高轿车的安全性、舒适性等性能，需增加了一些辅助装置，如主动和被动安全装置加了一些辅助装置，如主动和被动安全装置(ABS(ABS、安全气囊安全气囊)等，这会导致车重的增加。等，这会导致车重的增加。第10章汽车制造轻量化四、汽车轻量化是社会发展的需要四、汽车轻

5、量化是社会发展的需要 无论从战略角度、商业角度还是从社会发展角无论从战略角度、商业角度还是从社会发展角度来看，具有高燃油经济性和低排放低污染的汽车度来看，具有高燃油经济性和低排放低污染的汽车已顺应了社会发展的需要。已顺应了社会发展的需要。在石油价格连续攀升的形势下，汽车用户越来在石油价格连续攀升的形势下，汽车用户越来越关注汽车的油耗，制造高燃油经济性的汽车是提越关注汽车的油耗，制造高燃油经济性的汽车是提高中国汽车工业竞争力的重要因素，汽车油耗已成高中国汽车工业竞争力的重要因素，汽车油耗已成为影响我国轿车产量增长的首要因素。为影响我国轿车产量增长的首要因素。第10章汽车制造轻量化 1 1汽车轻量

6、化的措施汽车轻量化的措施 1 1）从车身方面考虑）从车身方面考虑 2 2）从结构设计方面考虑）从结构设计方面考虑(结构优化设计；结构优化设计；结结构的小型化；构的小型化；改进运动结构的方式等。改进运动结构的方式等。)10.1.2 10.1.2 汽车轻量化的措施汽车轻量化的措施 一、从结构设计方面考虑一、从结构设计方面考虑第10章汽车制造轻量化 1 1使用密度小、强度高的有色金属及其合使用密度小、强度高的有色金属及其合金材料；金材料；2 2使用同密度、工艺性能好的有利于减小使用同密度、工艺性能好的有利于减小厚度的高强度钢铁材料；厚度的高强度钢铁材料；3 3使用新型轻量化非金属结构材料，如工使用新

7、型轻量化非金属结构材料，如工程塑料、陶瓷材料、碳纤维、复合材料等；程塑料、陶瓷材料、碳纤维、复合材料等；4 4从材料加工技术和加工工艺方面考虑。从材料加工技术和加工工艺方面考虑。二、从选用材料方面考虑二、从选用材料方面考虑第10章汽车制造轻量化10.1.3 10.1.3 汽车轻量化材料汽车轻量化材料 铝、镁合金在汽车上应用量的快速增长是汽车铝、镁合金在汽车上应用量的快速增长是汽车材料发展的大趋势。材料发展的大趋势。铝及其合金具有良好力学性能的轻质材料；铝铝及其合金具有良好力学性能的轻质材料；铝合金具有优异的延展性合金具有优异的延展性,密度小（只有钢的密度小（只有钢的1/31/3）;良好的耐腐蚀

8、性，成为汽车轻量化结构的首选材料。良好的耐腐蚀性，成为汽车轻量化结构的首选材料。目前已广泛应用于发动机气缸体、气缸盖、活目前已广泛应用于发动机气缸体、气缸盖、活塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、变速器壳塞、进气歧管、摇臂、发动机悬置支架、变速器壳体、离合器壳体、车轮、制动器零件、罩盖壳体类体、离合器壳体、车轮、制动器零件、罩盖壳体类等零件。等零件。一、铝、镁合金材料一、铝、镁合金材料第10章汽车制造轻量化10.1.3 10.1.3 汽车轻量化材料汽车轻量化材料 图为：图为：全铝合金制造的轿车车身全铝合金制造的轿车车身 但车身价格昂贵，成型和焊接工艺比较复杂。但车身价格昂贵，成型和焊接工艺比较

9、复杂。第10章汽车制造轻量化 车身厚壁锻铝梁结构车身厚壁锻铝梁结构 其结构强度和刚度比冲其结构强度和刚度比冲压薄钢板结构的车身整体稳定性更好，重量轻；几乎不被压薄钢板结构的车身整体稳定性更好，重量轻；几乎不被腐蚀，可以无涂装使用，也可涂装上不同颜色的涂料。腐蚀，可以无涂装使用，也可涂装上不同颜色的涂料。第10章汽车制造轻量化 钢铁材料在与非铁合金和非金属材料的竞争钢铁材料在与非铁合金和非金属材料的竞争中将继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势，通中将继续发挥其价格便宜、工艺成熟的优势，通过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度过高强度化和有效的强化措施可充分发挥其强度潜力。潜力。轿车自重的轿车自

10、重的25%25%在车身，车身材料的轻量化在车身，车身材料的轻量化举足轻重。举足轻重。二、高强度钢铁材料二、高强度钢铁材料第10章汽车制造轻量化 主要包括：主要包括：塑料、复合材料塑料、复合材料，以及，以及粉末冶金粉末冶金材料材料等。等。塑料和复合材料一般可减轻零部件的重量塑料和复合材料一般可减轻零部件的重量35%35%以上。以上。粉末冶金材料成分自由度大，粉末烧结工艺粉末冶金材料成分自由度大，粉末烧结工艺具有近净成形的特点，其在汽车上的应用有增加具有近净成形的特点，其在汽车上的应用有增加的趋势，特别是铁基粉末烧结材料在要求较高强的趋势，特别是铁基粉末烧结材料在要求较高强度的复杂结构件上的应用也

11、越来越多。度的复杂结构件上的应用也越来越多。三、其他轻量化材料三、其他轻量化材料第10章汽车制造轻量化10.2 10.2 汽车用主要塑料制品及其成型工艺汽车用主要塑料制品及其成型工艺 随着塑料技术的日益发展，塑料用来制造汽车随着塑料技术的日益发展，塑料用来制造汽车的内、外饰件和功能件，特别是采用工程塑料及铝的内、外饰件和功能件，特别是采用工程塑料及铝镁合金、纤维增强复合材料制造外装件备受重视。镁合金、纤维增强复合材料制造外装件备受重视。第10章汽车制造轻量化表表10-1 10-1 塑料在汽车中的应用场合塑料在汽车中的应用场合塑塑 料料应应 用用 场场 合合ABSABS车仪表板、车身外板、内装饰

12、板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管、保险杠、发动机罩、车仪表板、车身外板、内装饰板、方向盘、隔音板、门锁、保险杠、通风管、保险杠、发动机罩、蓄电池壳等蓄电池壳等PAPA散热器水室、燃料滤网、皮带轮、邮箱、油管、进气管、插头、各种齿轮、安全带散热器水室、燃料滤网、皮带轮、邮箱、油管、进气管、插头、各种齿轮、安全带PBTPBT保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、仪表盘、汽车点火器、刮水器管、加速器及离合器踏板保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、仪表盘、汽车点火器、刮水器管、加速器及离合器踏板PCPC车灯、保险杠、车门把手、仪表板、散热器格栅、车载音响和车灯、保险杠、车门把手、仪表板、散热器格

13、栅、车载音响和DVDDVD系统、挡泥板系统、挡泥板PEPE内护板、地板、邮箱、行李箱、雨刮器水箱、挡泥板、刮水器、耐磨机械零件内护板、地板、邮箱、行李箱、雨刮器水箱、挡泥板、刮水器、耐磨机械零件PETPET灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器、皮带、气囊、纺织物灯座、灯罩、白热灯座、继电器、硒整流器、皮带、气囊、纺织物PFPF化油器化油器PMMAPMMA风挡、车窗、灯罩、后挡板及其他装饰品风挡、车窗、灯罩、后挡板及其他装饰品POMPOM燃油系统、电气设备系统、车身体系的零部件、杆塞连接件、支撑元件、线夹燃油系统、电气设备系统、车身体系的零部件、杆塞连接件、支撑元件、线夹PVCPVC驾驶室内饰

14、、嵌材、地板、涂料、电线电缆包衬驾驶室内饰、嵌材、地板、涂料、电线电缆包衬PPOPPO嵌板、车轮盖罩、耐冲击格栅、绝缘件嵌板、车轮盖罩、耐冲击格栅、绝缘件PUPU坐垫、挡泥板、车内地板、车顶篷、遮阳板、减振器、护板、防撞条、保险杠、仪表板垫及盖罩坐垫、挡泥板、车内地板、车顶篷、遮阳板、减振器、护板、防撞条、保险杠、仪表板垫及盖罩LCPLCP线圈、开关、插座、泵零件、阀零件、汽车燃料外围零件线圈、开关、插座、泵零件、阀零件、汽车燃料外围零件MPPOMPPO连接器、开关、仪表板、视镜外壳、后挡风板连接器、开关、仪表板、视镜外壳、后挡风板第10章汽车制造轻量化10.2.1 10.2.1 聚氨酯泡沫塑

15、料在汽车中的应用聚氨酯泡沫塑料在汽车中的应用 一、聚氨酯及聚氨酯泡沫塑料一、聚氨酯及聚氨酯泡沫塑料 1 1聚氨酯（聚氨酯（PUPU）是指分子结构中含有氨基甲酸酯团（是指分子结构中含有氨基甲酸酯团（-NHCOO-NHCOO-）的）的一类聚合物，取决于组成的变化，其性能可从软质到硬一类聚合物，取决于组成的变化，其性能可从软质到硬质较宽范围内变化，其产品以泡沫为主。质较宽范围内变化，其产品以泡沫为主。2 2聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料 泡沫塑料是指把羟基的聚醚树脂与异氰酸酯反应构泡沫塑料是指把羟基的聚醚树脂与异氰酸酯反应构成聚氨酯主体，并用异氰酸酯与水反应生成的二氧化碳成聚氨酯主体，并用异氰酸酯与水

16、反应生成的二氧化碳发泡或用低沸点氟碳化合物作发泡剂，制成泡沫塑料。发泡或用低沸点氟碳化合物作发泡剂，制成泡沫塑料。第10章汽车制造轻量化 汽车上常用的普通型和自结皮型半硬质聚氨酯汽车上常用的普通型和自结皮型半硬质聚氨酯泡沫塑料的主要生产工艺流程：泡沫塑料的主要生产工艺流程：1 1）普通型半硬质聚氨酯泡沫塑料生产工艺流程普通型半硬质聚氨酯泡沫塑料生产工艺流程放入预制成型表皮放入预制成型表皮涂刷脱模剂涂刷脱模剂固定骨架固定骨架合模合模浇注浇注开模开模6 6道工序。此工艺可生产汽车仪表板。道工序。此工艺可生产汽车仪表板。2 2）自结皮型半硬质聚氨酯泡沫塑料的生产工艺）自结皮型半硬质聚氨酯泡沫塑料的生

17、产工艺流程：流程：涂刷脱模剂涂刷脱模剂固定骨架固定骨架合模合模浇注浇注开模开模5 5道工道工序。此工艺可生产汽车转向盘。序。此工艺可生产汽车转向盘。第10章汽车制造轻量化二、聚氨酯泡沫塑料在汽车上的应用二、聚氨酯泡沫塑料在汽车上的应用 汽车工业推动了聚氨酯泡沫塑料的飞跃发汽车工业推动了聚氨酯泡沫塑料的飞跃发展。目前聚氨酯泡沫塑料制品用于汽车上的情展。目前聚氨酯泡沫塑料制品用于汽车上的情况如表况如表10-210-2所示。所示。第10章汽车制造轻量化表表10102 2 汽车用聚氨酯塑料制品汽车用聚氨酯塑料制品塑塑 料料 品品 种种汽汽 车车 零零 件件 名名 称称块状软质泡沫塑料切片块状软质泡沫塑

18、料切片遮阳板、顶棚衬里、门板内衬、中心支柱、装饰条、隔音板、三角窗装饰条遮阳板、顶棚衬里、门板内衬、中心支柱、装饰条、隔音板、三角窗装饰条软质模压泡沫塑料软质模压泡沫塑料座垫、靠背座垫、靠背半硬质泡沫塑料半硬质泡沫塑料仪表板填料、门柱包皮、控制箱、喇叭座垫、扶手、头枕、遮阳板、保险杠仪表板填料、门柱包皮、控制箱、喇叭座垫、扶手、头枕、遮阳板、保险杠硬质泡沫塑料硬质泡沫塑料顶棚衬里、门板内衬顶棚衬里、门板内衬整体结皮泡沫塑料整体结皮泡沫塑料扶手、门柱、控制箱、喇叭座垫、转向盘、空气阻流板扶手、门柱、控制箱、喇叭座垫、转向盘、空气阻流板弹性弹性RIMRIM制品制品保险杠、档泥板、发动机罩、侧后支柱

19、、车门把手、行里箱盖保险杠、档泥板、发动机罩、侧后支柱、车门把手、行里箱盖刚性刚性RIMRIM制品制品散热器格栅、暖风壳、前阻流板、挡泥板垫、挡泥板、门板、发动机罩、行散热器格栅、暖风壳、前阻流板、挡泥板垫、挡泥板、门板、发动机罩、行里箱盖、小车地板里箱盖、小车地板浇铸型弹性体浇铸型弹性体防尘密封、滑动轴承套、转向节衬套、钢板弹簧吊带衬套、锁头零件、门止防尘密封、滑动轴承套、转向节衬套、钢板弹簧吊带衬套、锁头零件、门止块、电缆衬套块、电缆衬套热塑性弹性体热塑性弹性体减震垫块、钢板弹簧隔垫、弹簧线圈护套、齿轮传动装置罩、格栅、顶棚、减震垫块、钢板弹簧隔垫、弹簧线圈护套、齿轮传动装置罩、格栅、顶棚

20、、车身部件车身部件涂料涂料涂刷在保险杠或其他外装件上涂刷在保险杠或其他外装件上复合结构材料复合结构材料座垫套、隔音、吸震片、门内衬、保险杠、覆盖件、顶棚等座垫套、隔音、吸震片、门内衬、保险杠、覆盖件、顶棚等第10章汽车制造轻量化 1 1聚氨酯泡沫塑料汽车座椅聚氨酯泡沫塑料汽车座椅 汽车座椅主要由支撑物、弹性体和外包皮三部分构成。汽车座椅主要由支撑物、弹性体和外包皮三部分构成。2 2聚氨酯泡沫塑料仪表板、扶手与头枕聚氨酯泡沫塑料仪表板、扶手与头枕 1 1）仪表板、扶手、头枕仪）仪表板、扶手、头枕仪 表板表皮材料大部分采用表板表皮材料大部分采用ABSABS改性的聚氯乙烯膜。改性的聚氯乙烯膜。2 2

21、）仪表板的材料）仪表板的材料 仪表板的表面采用带有缓冲性的聚氨酯泡沫塑料，其余仪表板的表面采用带有缓冲性的聚氨酯泡沫塑料，其余芯材部分采用硬质塑料，同时为使用方便，在仪表板上装有芯材部分采用硬质塑料，同时为使用方便，在仪表板上装有杂物箱、仪表罩盖和除霜器格栅。杂物箱、仪表罩盖和除霜器格栅。3 3）聚氨酯泡沫塑料转向盘）聚氨酯泡沫塑料转向盘 转向盘是汽车安全件之一，为保证驾驶员的行车安全，转向盘是汽车安全件之一，为保证驾驶员的行车安全，要求转向盘在发生碰撞时能吸收大部分冲击能量，满足这一要求转向盘在发生碰撞时能吸收大部分冲击能量，满足这一要求的最佳材料就是聚氨酯泡沫塑料。要求的最佳材料就是聚氨酯

22、泡沫塑料。第10章汽车制造轻量化10.2.2 10.2.2 通用塑料注射成型及其制品在通用塑料注射成型及其制品在 汽车结构件中的应用汽车结构件中的应用 利用通用塑料质量小、成型自由性好、电气绝利用通用塑料质量小、成型自由性好、电气绝缘性较好及原料丰富、价格便宜等优点，汽车上的缘性较好及原料丰富、价格便宜等优点，汽车上的塑料制品急剧增加。通用塑料既能制造汽车机械零塑料制品急剧增加。通用塑料既能制造汽车机械零件，又能制造内饰件。在汽车轻量化中用的最多的件，又能制造内饰件。在汽车轻量化中用的最多的通用塑料有：通用塑料有：聚丙烯（聚丙烯（PPPP）、聚氯乙烯（）、聚氯乙烯（PVCPVC）、）、聚乙烯（

23、聚乙烯（PEPE）、和）、和ABSABS四大类。四大类。第10章汽车制造轻量化 一、聚丙烯（一、聚丙烯（PPPP）塑料在汽车上应用）塑料在汽车上应用 目前，在汽车上使用的聚丙烯零部件品种已目前，在汽车上使用的聚丙烯零部件品种已达达7070多种。在表多种。在表10-510-5中列出了一些用聚丙烯制造中列出了一些用聚丙烯制造的主要汽车零件的名称及质量。的主要汽车零件的名称及质量。第10章汽车制造轻量化表表10-3 PP10-3 PP汽车零件汽车零件汽汽 车车 零零 件件 名名 称称质质 量（量（kgkg）功能件功能件 及外壳件及外壳件分电器盖分电器盖0.0920.092仪表灯表仪表灯表0.0210

24、.021加速踏板加速踏板0.0820.082后灯壳后灯壳0.4230.423冷却风扇冷却风扇0.3800.380暖风壳暖风壳2.1902.190刮水器电动机套刮水器电动机套0.0140.014转向盘转向盘0.7440.744杂物箱盖杂物箱盖0.2070.207杂物箱杂物箱0.6690.669空气滤清器壳空气滤清器壳1.8001.800第10章汽车制造轻量化附件及其他附件及其他后视镜外框后视镜外框0.0380.038后视镜内框后视镜内框0.0590.059安全腰带安全腰带0.0230.023高压线夹高压线夹0.0100.010打火机打火机0.0030.003车内灯具车内灯具0.0280.028

25、天线柱天线柱0.0800.080其他灯具其他灯具0.0120.012扶手扶手0.1200.120第10章汽车制造轻量化 1 1聚丙烯材料的特性聚丙烯材料的特性 聚丙烯具有较高的热变形温度、耐药品性好、聚丙烯具有较高的热变形温度、耐药品性好、耐应力开裂性好的特点，而且通过各种无机填料和耐应力开裂性好的特点，而且通过各种无机填料和各种弹性体的改性，可以得到具有多种特性的聚丙各种弹性体的改性，可以得到具有多种特性的聚丙烯品种。烯品种。2.2.聚丙烯的改性聚丙烯的改性 1 1）增韧型聚丙烯。）增韧型聚丙烯。2 2）填充增韧型聚丙烯。）填充增韧型聚丙烯。3 3）填充型聚丙烯。）填充型聚丙烯。4 4）增强

26、型聚丙烯。）增强型聚丙烯。第10章汽车制造轻量化3 3聚丙烯在汽车工业中的实际运用聚丙烯在汽车工业中的实际运用 1 1）硬质仪表板的注射成型工艺）硬质仪表板的注射成型工艺 汽车仪表板的结构和用材一般可分为硬质和软汽车仪表板的结构和用材一般可分为硬质和软饰仪表板两大类。饰仪表板两大类。2 2）保险杠的改性）保险杠的改性PPPP注射成型工艺注射成型工艺 改性改性PPPP保险杠具有成本低、质量小、可循环再保险杠具有成本低、质量小、可循环再利用等优势，其数量已占保险杠总数利用等优势，其数量已占保险杠总数的的70%70%。第10章汽车制造轻量化 改性改性PPPP注射成型保险杠生产工艺过程：注射成型保险杠

27、生产工艺过程：（1 1）选用）选用EPDMEPDM塑炼成薄片塑炼成薄片,并切成粒状。并切成粒状。（2 2）在室温下混合机内先加入粒状的）在室温下混合机内先加入粒状的EPDMEPDM，再加人粉末状光稳定剂再加人粉末状光稳定剂UV-327UV-327和抗氧剂和抗氧剂10101010，将三，将三者先充分搅拌分散均匀。者先充分搅拌分散均匀。（3 3）加人）加人PPPP和黑色母粒，常温下充分混合分和黑色母粒，常温下充分混合分散均匀。混好的料用双螺杆混炼挤出机挤出，温度散均匀。混好的料用双螺杆混炼挤出机挤出，温度180180200200，挤条冷却后切成粒状，经过烘干制成，挤条冷却后切成粒状，经过烘干制成P

28、P/EPDMPP/EPDM共混热塑性弹性体粒料。粒料需干燥至水共混热塑性弹性体粒料。粒料需干燥至水分含量分含量6%6%，灰分，灰分0.4%0.4%。在。在19019023O23O的温度下的温度下用注塑机注射成型。用注塑机注射成型。第10章汽车制造轻量化 3 3）聚丙烯材料制造的其他汽车零部件）聚丙烯材料制造的其他汽车零部件 （1 1）主要包括车内顶棚、侧面、座垫以及乘客）主要包括车内顶棚、侧面、座垫以及乘客周围的零件，如方向盘、仪表板等；周围的零件，如方向盘、仪表板等；（2 2）发动机和取暖通风系统有关零件）发动机和取暖通风系统有关零件,如发动如发动机冷却风扇、电瓶外壳、汽车分电器盖、通气管、

29、机冷却风扇、电瓶外壳、汽车分电器盖、通气管、除霜器喷嘴和暖风风扇等；除霜器喷嘴和暖风风扇等；（3 3）汽车外装件，如汽车照明灯、闪光指示灯）汽车外装件，如汽车照明灯、闪光指示灯和测向灯外壳、格栅、车轮挡泥板等。和测向灯外壳、格栅、车轮挡泥板等。第10章汽车制造轻量化二、聚乙烯（二、聚乙烯（PEPE）在汽车工业中的应用）在汽车工业中的应用 1 1聚乙烯材料的种类聚乙烯材料的种类 聚乙烯按其生产方式的不同，所得分子结构、聚乙烯按其生产方式的不同，所得分子结构、密度、分子量也不同。密度、分子量也不同。按其密度分为：按其密度分为：低密度聚乙烯（低密度聚乙烯（LDPELDPE）、中密）、中密度聚乙烯（度

30、聚乙烯（MDPEMDPE）和高密度聚乙烯（）和高密度聚乙烯（HDPEHDPE）。）。2.2.聚乙烯在汽车上的实际应用聚乙烯在汽车上的实际应用第10章汽车制造轻量化表表10-4 PE10-4 PE应用实例应用实例使用部位使用部位零零 件件 名名 称称树树 脂脂外饰件外饰件挡泥板、汽油箱、衬板、弹簧衬垫、车轮罩、汽油过滤器壳套挡泥板、汽油箱、衬板、弹簧衬垫、车轮罩、汽油过滤器壳套MDPEMDPE、LDPELDPE内饰件内饰件空气导管、扶手、覆盖板、承载地板、夹钩扣、柱套、风扇护罩、空气导管、扶手、覆盖板、承载地板、夹钩扣、柱套、风扇护罩、行李舱格板、备胎夹箍、转向盘遮阳板、行李箱衬里（顶蓬与门行李

31、舱格板、备胎夹箍、转向盘遮阳板、行李箱衬里（顶蓬与门的减振材料）的减振材料）HDPEHDPE、LDPELDPE底盘底盘空气导管、蓄电池、制动液储罐、夹钩扣、清洗液罐空气导管、蓄电池、制动液储罐、夹钩扣、清洗液罐HDPEHDPE第10章汽车制造轻量化 三、聚氯乙烯（三、聚氯乙烯（PVCPVC）塑料在汽车工业中的应）塑料在汽车工业中的应用用 1 1聚氯乙烯的分类、特性及其改性聚氯乙烯的分类、特性及其改性 聚氯乙烯是一种多组塑料，根据加入增塑剂的聚氯乙烯是一种多组塑料，根据加入增塑剂的不同，可将其分为硬质聚氯乙烯、软质聚氯乙烯和不同，可将其分为硬质聚氯乙烯、软质聚氯乙烯和聚氯乙烯热塑性弹性体聚氯乙烯

32、热塑性弹性体3 3种。种。1 1）聚氯乙烯的结构与性能。）聚氯乙烯的结构与性能。2 2）聚氯乙烯的改性。）聚氯乙烯的改性。3 3）聚氯乙烯的工艺性能与成型加工。）聚氯乙烯的工艺性能与成型加工。第10章汽车制造轻量化 2 2聚氯乙烯在汽车上的应用聚氯乙烯在汽车上的应用 聚氯乙烯在日本汽车所用塑料中约占聚氯乙烯在日本汽车所用塑料中约占30304040，而美国约占而美国约占16162020。在汽车上主要用作表皮套、内。在汽车上主要用作表皮套、内饰件座垫套、车门内衬、汽车顶盖衬里表皮、仪表板饰件座垫套、车门内衬、汽车顶盖衬里表皮、仪表板罩、地毯、后盖板表皮、操纵杆盖板、备胎罩盖、转罩、地毯、后盖板表皮

33、、操纵杆盖板、备胎罩盖、转向盘、货箱衬里、窗玻璃升降器盖、保险杠套，所有向盘、货箱衬里、窗玻璃升降器盖、保险杠套，所有电线包皮（即绝缘层）等。电线包皮（即绝缘层）等。第10章汽车制造轻量化 3 3聚氯乙烯注射成型工艺性聚氯乙烯注射成型工艺性 1 1）因热稳定差，故应严格控制成型温度。）因热稳定差，故应严格控制成型温度。2 2）制品壁厚应尽可能均匀，并不能太薄。）制品壁厚应尽可能均匀，并不能太薄。3 3）聚氯乙烯的收缩率因添加剂用量不同而不同。）聚氯乙烯的收缩率因添加剂用量不同而不同。4 4）模具外要加设冷料井，防止冷料堵塞浇口）模具外要加设冷料井，防止冷料堵塞浇口第10章汽车制造轻量化 三、改

34、性聚苯乙烯及三、改性聚苯乙烯及ABSABS塑料在汽车上的应用塑料在汽车上的应用 改性聚苯乙烯是指苯乙烯的集聚物及其与其他改性聚苯乙烯是指苯乙烯的集聚物及其与其他单体共聚物、合金等一簇树脂的总称。单体共聚物、合金等一簇树脂的总称。1 1ABSABS的特征、种类及性能的特征、种类及性能 ABSABS由丙烯腈（由丙烯腈（A A）、丁二烯（）、丁二烯（B B）、苯乙烯（）、苯乙烯（S S）这三种物质组成，其比例为：这三种物质组成，其比例为：A A占占10%10%30%30%，B B占占5%5%30%30%，S S占占40%40%70%70%。如果改变这三种成分的比。如果改变这三种成分的比例，并加入第四

35、种组分，就可得到品种较多，用途例，并加入第四种组分，就可得到品种较多，用途各异的各异的ABSABS品种。品种。第10章汽车制造轻量化 1 1）ABSABS的一般性能的一般性能 ABSABS的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、的外观为不透明呈象牙色的粒料，无毒、无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有无味、吸水率低其制品可着成各种颜色，并具有90%90%的高光泽度。的高光泽度。ABSABS是一种综合性能十分良好的树脂，在比较是一种综合性能十分良好的树脂，在比较宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬宽广的温度范围内具有较高的冲击强度和表面硬度，热变形温度比度，热变形温度比PAPA、PVCPV

36、C高，尺寸稳定性好，收高，尺寸稳定性好，收缩率在缩率在0.4%0.4%0.8%0.8%范围内，若经玻纤增强后可以范围内，若经玻纤增强后可以减少到减少到0.2%0.2%0.4%0.4%，而且绝少出现塑后收缩。，而且绝少出现塑后收缩。第10章汽车制造轻量化 2 2）ABSABS的力学性能的力学性能 ABSABS有优良的力学性能，其冲击强度极好，可有优良的力学性能，其冲击强度极好，可以在极低的温度下使用，表以在极低的温度下使用，表10-710-7为不同型号为不同型号ABSABS的的冲击强度。即使冲击强度。即使ABSABS制品被破坏，也只能是拉伸破制品被破坏，也只能是拉伸破坏而不会是冲击破坏。坏而不会

37、是冲击破坏。ABSABS的耐磨性能优良，尺寸的耐磨性能优良，尺寸稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转稳定性好，又具有耐油性，可用于中等载荷和转速下的轴承。速下的轴承。ABSABS的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。的弯曲强度和压缩强度属塑料中较差的。ABSABS的力学性能受温度的影响较大。的力学性能受温度的影响较大。第10章汽车制造轻量化 3 3）热学性能）热学性能 ABSABS属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘属于无定形聚合物，无明显熔点；熔体粘度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，度较高，流动性差；热稳定不太好，耐候性较差，紫外线可使变色；热变形温度为紫外线可使变色；热变形温

38、度为7010770107，制品，制品经退火处理后还可提高经退火处理后还可提高1010左右。对温度，剪切左右。对温度，剪切速率都比较敏感；速率都比较敏感；ABSABS在在4040时仍能表现出一定时仍能表现出一定的韧性，可在的韧性，可在 -40-40到到8080的温度范围内长期使的温度范围内长期使用。用。第10章汽车制造轻量化 4 4）电学性能）电学性能 ABSABS的电绝缘性较好，且几乎不受温度、湿度的电绝缘性较好，且几乎不受温度、湿度和频率的影响，可在大多数环境下使用。和频率的影响，可在大多数环境下使用。5 5）环境性能）环境性能 ABSABS不受水、无机盐、碱醇类和烃类溶剂及多不受水、无机盐

39、、碱醇类和烃类溶剂及多种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受种酸的影响，但可溶于酮类、醛类及氯代烃，受冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。冰乙酸、植物油等侵蚀会产生应力开裂。ABSABS的耐的耐候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户候性差，在紫外线的作用下易产生降解，置于户外半年后，冲击强度下降一半。外半年后，冲击强度下降一半。第10章汽车制造轻量化2 2ABSABS在汽车上的应用在汽车上的应用 由于由于ABSABS具有良好的各种性能，通过改性后具有良好的各种性能，通过改性后还能获得特殊性能，故广泛用于制作汽车内饰还能获得特殊性能，故广泛用于制作汽车内饰件和外装件。如表件和外装件。如表

40、10-510-5所列。所列。第10章汽车制造轻量化表表10-5 10-5 苯乙烯塑料在汽车上的应用苯乙烯塑料在汽车上的应用零零 件件 名名 称称种种 类类型型 号号格栅格栅ABSABS高抗冲（电镀型）高抗冲（电镀型）AASAAS高抗冲型高抗冲型灯壳灯壳ABSABS、AESAES高抗冲型高抗冲型通风盖板通风盖板ABSABS、AASAAS亚耐热型亚耐热型车轮罩车轮罩ABSABS高抗冲型高抗冲型MPPOMPPO亚耐热型亚耐热型零件名称零件名称种类种类型号型号支架、百叶窗类支架、百叶窗类ABSABS亚耐热型亚耐热型标志装饰标志装饰AESAES、AASAAS高光泽型高光泽型标牌、装饰件标牌、装饰件ABS

41、ABS一般电镀型一般电镀型第10章汽车制造轻量化后护板后护板ABSABS一般型一般型缓冲护板缓冲护板AESAES高光泽型高光泽型挡泥板、镜框挡泥板、镜框ABSABS、AESAES、AASAAS高抗冲型高抗冲型仪表板仪表板AESAES超耐热抗冲型超耐热抗冲型ABSABS装饰件装饰件ABSABS超耐热型超耐热型仪表罩（仪表类）仪表罩（仪表类）ABSABS超耐热型超耐热型工具箱工具箱ABSABS耐热或亚耐热型耐热或亚耐热型导管类导管类ABSABS耐热或亚耐热型耐热或亚耐热型第10章汽车制造轻量化10.3 10.3 纤维增强复合材料其在汽车中的应用纤维增强复合材料其在汽车中的应用 纤维增强塑料基复合材

42、料（纤维增强塑料基复合材料（FRPFRP），指玻璃纤），指玻璃纤维和热固性树脂的复合材料，除增强用的纤维除维和热固性树脂的复合材料，除增强用的纤维除玻璃以外，还有碳纤维和高强度纤维，基体树脂玻璃以外，还有碳纤维和高强度纤维，基体树脂可根据使用要求用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和可根据使用要求用环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯等，其具有强度高、质量小、耐腐蚀、加工聚酯等，其具有强度高、质量小、耐腐蚀、加工性好及可制造性好及可制造A A级表面汽车覆盖件等特点，已被广级表面汽车覆盖件等特点，已被广泛用于汽车车身部件。泛用于汽车车身部件。目前，北美汽车制造业用目前，北美汽车制造业用FRPFRP制造汽车零件的

43、制造汽车零件的用量已达用量已达120kg120kg。第10章汽车制造轻量化10.3.1 SMC10.3.1 SMC在车身部件中的应用在车身部件中的应用 SMC SMC是玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模压塑料是玻璃纤维增强不饱和聚酯片状模压塑料基复合材料，是一种新型的制造车身件的复合材料。基复合材料，是一种新型的制造车身件的复合材料。它属于热固性塑料增强复合材料，能在一定的它属于热固性塑料增强复合材料，能在一定的温度和压力下，交联固化而成型。温度和压力下，交联固化而成型。第10章汽车制造轻量化一、一、SMCSMC作为汽车材料的优点作为汽车材料的优点1 1重量轻重量轻2 2物理性能优异物理性能优异3

44、3集成化程度高集成化程度高 设计自由度大设计自由度大4 4耐腐蚀性能，抗弯性好，可靠性高耐腐蚀性能，抗弯性好，可靠性高5 5优异的耐热性和可涂装性优异的耐热性和可涂装性6 6尺寸稳定尺寸稳定7 7热变形温度和耐老化性能均高于普通热塑性材热变形温度和耐老化性能均高于普通热塑性材 料，其使用寿命高于料，其使用寿命高于1515年。年。8 8外观美丽，易于涂装。外观美丽，易于涂装。9 9电绝缘性好。电绝缘性好。第10章汽车制造轻量化二、二、SMCSMC的成型工艺的成型工艺 SMC SMC 技术的开发成功，开创了现代汽车工业中技术的开发成功，开创了现代汽车工业中大量用于大量用于FRPFRP的新局面。由于

45、的新局面。由于SMCSMC浸渍用的树脂含增浸渍用的树脂含增稠剂，能够将黏度调整到成型时可以流动的程度。稠剂，能够将黏度调整到成型时可以流动的程度。这种方法不采用混炼，而是直接把树脂浸到纤维垫这种方法不采用混炼，而是直接把树脂浸到纤维垫中，故纤维不受破坏，强度比较高。另外，中，故纤维不受破坏，强度比较高。另外，SMCSMC材料材料呈片状，有利于模压成型，可以提高生产效率。呈片状，有利于模压成型，可以提高生产效率。第10章汽车制造轻量化1 1制造制造SMCSMC的主要原料的主要原料 主要原料为有一定长度的玻璃纤维、粒状填充主要原料为有一定长度的玻璃纤维、粒状填充剂和聚酯树脂三要素。其中树脂占剂和聚

46、酯树脂三要素。其中树脂占30%30%35%35%，一般，一般情况下玻璃纤维约占情况下玻璃纤维约占30%30%，填充剂为，填充剂为35%35%40%40%。1 1）不饱和聚酯树脂。）不饱和聚酯树脂。2 2）填充剂。）填充剂。3 3）SMCSMC的增强材料。的增强材料。除了上述三大成分之外，还应有添加剂，如硬除了上述三大成分之外，还应有添加剂，如硬化剂、增稠剂等。化剂、增稠剂等。第10章汽车制造轻量化2 2SMCSMC材料模压成型方法材料模压成型方法 对于表面要求精度高的产品，成型模具应对于表面要求精度高的产品，成型模具应采用热作模具钢制造。对于表面精度要求不高采用热作模具钢制造。对于表面精度要求

47、不高的低压成型的大型件，成型模可用铸造工艺制的低压成型的大型件，成型模可用铸造工艺制成。在制造过程中要尽量避免产品在结构设计成。在制造过程中要尽量避免产品在结构设计中成不等厚度。中成不等厚度。第10章汽车制造轻量化1 1）SMCSMC的制造过程的制造过程 在两张内侧涂有树脂的在两张内侧涂有树脂的PEPE薄膜中间加入玻璃薄膜中间加入玻璃纤维，接着通过压紧辊把树脂复合物浸渍到玻璃纤维，接着通过压紧辊把树脂复合物浸渍到玻璃纤维毡中去。为了把树脂均匀地涂覆在薄膜上，纤维毡中去。为了把树脂均匀地涂覆在薄膜上，备有刮板。制好的备有刮板。制好的SMCSMC片材厚度为片材厚度为2 24mm4mm，单位，单位面

48、积质量为面积质量为3 35kg/m25kg/m2。将浸渍好的。将浸渍好的SMCSMC材卷成卷，材卷成卷，经过一定的熟化后便可使用。经过一定的熟化后便可使用。SMCSMC的制造过程如后图所示。的制造过程如后图所示。第10章汽车制造轻量化SMCSMC片材加工示意图片材加工示意图第10章汽车制造轻量化2 2）TMCTMC及其制造过程及其制造过程 TMC TMC（Thick molding cmpoundThick molding cmpound）为厚片状模塑）为厚片状模塑压塑料复合材料。这是因为压塑料复合材料。这是因为SMCSMC的制造工艺限制了的制造工艺限制了其厚度，但有些汽车零件又需要较厚的材料

49、，如果其厚度，但有些汽车零件又需要较厚的材料，如果将将2 23 3层层SMCSMC片材重叠起来模压成型又很不方便，片材重叠起来模压成型又很不方便，于是就开发了于是就开发了TMCTMC。在制造。在制造TMCTMC板材时，把玻璃纤维板材时，把玻璃纤维和树脂糊混合后夹到两层薄膜之间，再辊压成板材。和树脂糊混合后夹到两层薄膜之间，再辊压成板材。其加工设备示意图如图其加工设备示意图如图10-410-4所示。所示。第10章汽车制造轻量化1-PE1-PE薄膜薄膜 2-TMC2-TMC混合物混合物 3-PE3-PE薄膜薄膜 4-4-树脂混合物树脂混合物5-5-密封密封 6-6-储池储池 7-7-漏斗漏斗 8-

50、8-刀辊刀辊 9-9-玻璃纤维玻璃纤维10-10-橡胶辊橡胶辊 11-11-短纤维短纤维 12-12-浸渍辊浸渍辊 13-13-离心刮辊离心刮辊TMCTMC加工示意图加工示意图第10章汽车制造轻量化3 3SMCSMC材料模压成型方法材料模压成型方法 对于表面要求精度高的产品，成型模具应采用对于表面要求精度高的产品，成型模具应采用热作模具钢制造。对于表面精度要求不高的低压成热作模具钢制造。对于表面精度要求不高的低压成型的大型件，成型模可用铸造工艺制成。在制造过型的大型件，成型模可用铸造工艺制成。在制造过程中要尽量避免产品在结构设计中成不等厚度。程中要尽量避免产品在结构设计中成不等厚度。SMCSM