摘要：塑料尾门以质轻、集成度高、设计自由、可回收等优势逐步成为汽车轻量化技术发展的未来趋势，是提升车辆竞争力水平的关键技术方向。本文对塑料尾门的技术发展、结构设计、材料选型、工艺控制和仿真分析进行了全面的研究，旨在为整车厂开发塑料尾门提供参考。塑料尾门发展至第三代，应用主流的材料为内板PP-LGF，外板矿粉改性PP，胶粘剂采用双组分聚氨酯。在市面诸多材料牌号中，塑料尾门内、外板和胶粘剂的选型需要综合评估性能、成本、环保、重量和造型等方面。此外，塑料尾门的结构和制造工艺设计需要根据材料选型的结果进行力学性能仿真和Moldflow模流分析，在确保工程制造可行性的同时满足整车对尾门性能的综合需求。

关键词：塑料尾门材料选型结构设计工艺控制

01前言

随着汽车工业的快速发展，环保要求日益严苛，汽车轻量化技术逐渐成为实现节能减排，提升车辆竞争力水平的关键方向。款奇骏的塑料尾门曾经获得第四十三届SPE“年度汽车创新奖”及“车身外饰奖”，代表了塑料尾门技术的行业地位。该车尾门外板采用了热塑性的聚丙烯改性材料（PPEPDM-T20），内板采用了长玻璃纤维增强热塑性聚丙烯（PP-LGF30），使尾门在满足整车优异的机械和理化性能要求的同时减轻车重，并且可回收。采用非金属材料制造的汽车塑料尾门与钢制尾门相比，具有质量轻、集成度高、设计自由、生产周期短和行人保护能力强等优点[1-3]。汽车尾门的技术革新，前后经过了钣金冲压、SMC+SMC内外板组合、SMC+PP内外板组合，以及第三代塑料尾门PP-LGF内板+PP外板[4]。与传统钢制尾门不同，塑料尾门的结构设计、选材和工艺都直接关系到尾门性能的优劣甚至成败，而国内整车厂对塑料尾门基材和胶水的选型、性能分析和工艺管控技术有限，导致塑料尾门国产化应用进展艰难。本文综合阐述了塑料尾门开发在材料选型、结构设计、性能分析和工艺管控的流程和关键技术，为塑料尾门开发提供参考。

02塑料尾门的技术革新

传统的钣金汽车尾门零件繁多，制造工艺和组装工序复杂，重量高且拆解回收困难。塑料尾门的集成度高，如图1所示，部件集成化，减少模具投入降低了成本，供货也可预装线束、尾灯、玻璃、雨刮、铰链摄像头等，模块化供货，提高主机厂产线效率[5]。无线电透过性能更好，更适合设计隐藏式天线，更强的耐腐蚀性能，低速碰撞恢复性好。塑料尾门重量根据不同的造型和结构设计，可以减重25%-40%，轻量化效果显著。

图1塑料尾门爆炸图

塑料尾门发展至今，按材料性质的不同，大致历经了三代：

第一代热固性塑料尾门，这种尾门内外板基材均选用SMC，代表车型有沃尔沃V70、雷诺梅甘娜Ⅱ等。SMC塑料尾门的特点是刚度高，收缩低，着色性能好，但减重效果一般，材料不可回收。

第二代塑料尾门内板仍使用SMC热固性材料，外板采用PP类或TPO热塑性改性材料，基材韧性比SMC好，轻微碰撞易修复，尾门的造型自由度更高，代表车型有沃尔沃XC60、PSADS6、路虎揽胜、标志、标致等。

第三代塑料尾门随着各国更加苛刻的排放法规出台应运而生，尾门内板采用了长玻璃纤维增强的PP改性材料，外板使用矿粉增强的PP改性材料，内外板均为热塑性材料，生产效率更高，比SMC材料密度更低，轻量化效果更优，并且材料几乎%可回收，气味性好，对环境更友好[6，7]，代表车型有标志S、日产奇骏、奇瑞小蚂蚁、宝马I3、英菲尼迪QX50等。

03塑料尾门开发流程和结构设计

图2是塑料尾门的开发流程，从结构设计开始到数据冻结需要经过多次的分析及优化，材料选择和模具设计也同样重要，这是一个比金属尾门开发更复杂的工程。

图2塑料尾门开发流程

塑料尾门开发在结构设计之初，需要确定尾门各部位的关键力学性能要求。因车企标准的不同存在差异，某车型塑料尾门的关键性能要求例举如表1。

表1塑料尾门关键性能要求例举

04塑料尾门材料选型

塑料尾门的开发，首先需要解决的是材料问题。对于国内大多数主机厂来说，塑料尾门作为一个较新的技术，主机厂没有用材方面的实验及材料数据库信息支撑，材料开发是第一步，也是非常关键的一步，它的用材不同于传统的内、外饰材料，正确的选材，直接关系到尾门开发的性能优劣甚至成败。通过分析汽车塑料尾门设计的性能要求，结合车企轻量化降重需求，第三代塑料尾门选择内板材料PP-LGF40、外板材料PP+EPDM-T30以及胶粘剂材料常温环境下的要性能要求如表2。

表2塑料尾门材料性能要求

由于国内市场已量产的塑料尾门材料及胶水多为外资厂商，国产成熟的材料较少，制造商甚至主机厂在选材方面主动权不足。塑料尾门内外板的选材除了对材料的线性膨胀系数、基本力学性能有更高的要求外，材料与胶水粘接要求达到的表面处理性能以及内外板材料在不同工况下的粘接性能也是材料选型需要重点验证的。经表面处理的内外板材料使用达因笔测试（表面张力测试笔），表面张力值达到48mN/m的试样视为粘接前合格样件。表3塑料尾门常用胶粘性能验证标准可供参考。

表3塑料尾门胶水、材料胶粘常用测试项目及标准

图3塑料尾门内外板材料粘接的剪切强度表明，在不同的工况条件下粘接性能存在差异，说明材料性能的侧重点不同，选择性能优异的双组分聚氨酯胶粘剂与不同的基材粘接可以提高尾门的综合性能[8]。而高温环境下明显降低的剪切强度则是塑料尾门选材需要重点

转载请注明:http://www.aideyishus.com/lkjg/320.html