大量使用复合材料的杰作2020科尔维特(Ⅰ)

2023年12月17日发(作者：广汽丰田致炫2021款)

汽车塑化AUTO PLASTICS通用汽车公司第八代雪佛兰科尔维特汽车使用了更多的复合材料，所用零部件由独特的材料和工艺制成。□ CompositesWorld Peggy Malnati大量使用复合材料的杰作：2020科尔维特（Ⅰ）备受期待的通用汽车公司（以下简称“通用”）量产车型。第8代雪佛兰科尔维特（即“C8”）汽车自2019“为了提高性能，我们已尽可能地改进了前置年7月18日正式发布以来一直广受赞誉，该车于发动机的构造，因此，转向中置发动机的设计是下2020年早期开始进入商业化量产阶段，其设计效一个合理的步骤，目的是对一辆已经很完美的汽车*更多详情果如图1所示。进行改进，以使我们成为细分市场的领导者。”通

扫码关注网站新的科尔维特Stingray敞篷车和跑车之所以引用全球科尔维特执行总工程师Tadge Juechter解人注目，不仅是因为其美观性以及通用制造了一款释道。起价不到6万美元（价格仅为性能相当的发动机中通过配备Z51高性能技术包，2020科尔维特置汽车的1/3）、发动机中置的街道合规高性能轿Stingray只需2.9 s就能实现0～97 km/h的加速，车，还因为它们大量使用了真正创新的复合材料，并能达到312 km/h的最高速度。发动机的后移，这使其令人印象深刻。会对汽车带来很多影响，包括汽车的重心、乘员的相对位置、变速器的位置、车身底板的设计以及行新的发动机配置改变了一切李箱的储存空间。此外，发动机中置设计还将更高通用工程团队在进入初步设计阶段时就知道，的运行温度和噪声引入到汽车的新区域中。他们要开发一款发动机中置的汽车如图2所示，这“由于发动机中置，我们必须做不同的事情。”是其8代科尔维特车型中第1款采用这种构造的科尔维特车身结构工程团队经理Ed Moss说，“从一开始，我们就如何布置车身结构进行了很多讨论。当我们讨论设计和构建每个系统的最佳方法时，一切都摆在桌面上，比如，我们就驾驶室是采用金属还是采用复合材料进行了争论。如果我们保留C7的复合材料驾驶室，我们就得粘接到铰链柱（A柱）上，它紧靠发动机中置汽车的前轮，留下很小的安装空间。我们甚至简单讨论了金属与复合材料车身面板的对比问题，但采用金属创造C8的造型线条在经济上是不可行的。”“我们面临的真正挑战是，如何处理进气问题。”科尔维特车身结构首席工程师Chris Basela回忆图1 发动机中置的科尔维特设计效果说，并解释了使用不同方法的必要性，以使冷却空18

?2021年第01/02期汽车塑化AUTO PLASTICS图2 从C1到C8，全部8代雪佛兰科尔维特车型都展示于此（图片来自通用汽车公司）气流入并通过自然吸气、功率为“要得到合适的形状需要相495马力（1马力＝0.735kW）当平衡的行为，同时确保我们的6.2 L V8发动机，来产生的供应商能够生产出部件，以637 N·m的扭矩。“我们试过各及确保我们鲍灵格林工厂（通种设计来迫使空气通过极为曲折用位于美国肯塔基州的科尔维的路径，这形成了我们所不希望特装配厂）的团队能够组装它的漩涡和气流。为此，我们与动们。”Basela继续说，“最后，只力总成团队开展了大量的迭代研有一种复合材料从C7的车身转究，以找出最佳的气流路径，因到C8上。”这是为2016

科尔维为汽车需要无限制地自由吸气。特开发的比重为1.2的增韧级别我们还需要进入气箱，而且必须A级表面片状模塑料（SMC），围绕后行李箱空间开展研究。另它被用于新车的各种外覆盖件一个问题是乘客舱内的热和发动上。机噪声，这是因为，乘客不再坐就C5～C8这4代车型而在发动机后面，而是直接坐在它言，科尔维特采用的是3层、多的前方。而且自C7以来，随着材料的车身结构：车架通常采用欧洲和其他地区法规的变化，我的是铝和钢混合的材料，而这们特别重视乘客舱内的空气质次采用的是碳纤维增强复合材量，所以我们要努力降低VOC料（CFRP）；车身结构主要是粘排放。”接的复合材料，以充分利用设计“甚至包括如何组装汽车也和制造的灵活性；螺栓固定的车是一大挑战。”Ed Moss说，“采身板自1953年6月雪佛兰首次用前置发动机设计时，发动机盖面世以来就一直采用的是复合材会较长，发动机舱的空间会较大，料，这种层状的混合结构不仅依从而为操作人员提供了从车厢内靠高产量而提供了低成本的减重组装的足够空间，即使前保险杠优势（尤其是对于这种性能级别横梁已经焊接好。但在发动机中的轿车），而且还允许以较低的置的科尔维特上，由于前夹很短，模具投入生产多种车型。实际上，所以在制造时我们必须让车的前对于C8来说，通用只使用了20端保持敞开，然后再固定上前保副模具就生产出了所有用在基础险杠。”的跑车车型和敞篷车型上的A级20

?2021年第01/02期表面复合材料车身面板（粘接的内层板和外层板）。此外，科尔维特一直被设计成一种敞开的车顶结构，无论是敞篷车还是拥有固定或可拆卸车顶的跑车都是如此。由于采用开式车顶的汽车通常比采用固定车顶的汽车刚性要低，因此对于每一款科尔维特的工程而言，一个重要的关键点是，总要创造出最刚性的基础来改善悬架和转向。从历史上看，通道（发动机前置汽车上的变速器和传动轴的外壳）控制着科尔维特的车体结构，而且是实现高扭转刚度的关键因素。就新款科尔维特而言，通用甚至实现了更高的刚性。拆下车顶，C8车身的刚度比标杆的高性能发动机中置竞争车型提高了53.78%，比第2款高性能发动机中置竞争车型提高了29.27%，比C7提高了13.79%。两个复合材料的部件为该车辆的刚性作出了重要贡献：一个是直接连接到车架结构上的部件，即后保险杠横梁；另一个是连接到车身底板的部件，即下通道。车架结构C8的车架主要是铝合金与一种CFRP部件，它满足了通用严格的成本目标。相比之下，C7的车架是全铝的，而C6几乎是钢的。直接安装到车架上随白车身一起通过电泳防锈涂装工艺（通用将其称作“ELPO”）的唯一的复合材料部件，是一种独特的CFRP后保险杠梁，该部件有助于加强车架，提高后碰撞性能。归功于德国Thomas

股份公司 +

Co. Technik + Innovation

两合公司开发的一种名为弧线拉挤的新工艺，赋予了该部件完美的曲线形状（图3），使其能与后部造型相匹配，并能装进有限的空间中，同时还能使其尺寸在接近发动机舱热量的情况下保持不变。作为汽车行业中第一个弧线拉挤成型的部件，这种空心两室的梁由Shape公司（位于美国密歇根州Grand Haven）在TTI开发和制造的设备上生产，质量仅为1.3 kg，拥有一个粘接的或螺栓连接的能承受25 kN拉力的牵引钩眼。车身结构：A部分几乎所有的C8车身结构部件都是复合材料的，它们在通过电泳防锈涂装后，被粘接或者用螺栓连接到车架上。这种级别的重要的复合材料部件包括车身底部结构封装件和地板，以及前后行李箱、进气管、后围和隔板。C8上可拆卸的下通道结构封盖（图4）可充当检修门，它为车辆贡献了10%以上的扭转刚度，并在碰撞过程中充当主承载路径。这种混合复合材料的面板由3层玻璃纤维预成型件构图3 用在2020 科尔维特上的曲线形状的后保险杠梁，是汽车行业中第一个拉挤成型的碳纤维复合材料部件（图片来自Shape公司）图4 与铝部件相比，采用湿法模压成型的混合复合材料的下通道封盖取消了次级附件，减轻了3 kg的质量，降低了人力、模具和投资成本（图片来自SPE汽车部门）成。这些预成型件由38%纤维这种低密度的结构SMC面体积含量（FVF）的连续/编织板采用了MFG开发的新配方，纤维和短切/随机纤维构成。为在此应用中采用了40%纤维体提高表面品质，在每个叠层的积含量的短切玻璃纤维和不饱上下表面还添加了面纱。玻璃和聚酯树脂（UP）。该材料名纤维的预成型件被夹在两层采为“漂浮”SMC，这是因为每一用21%纤维体积含量的无卷曲块板的密度不到1.0（平均密度双轴织物和乙烯基酯树脂（VE）为0.97），能漂浮在水中。MFG基体制成的预成型件之间，该生产用于这款车上的所有结构无卷曲双轴织物采用的是东丽SMC和LCM工艺成型的部件。12K丝束的T700标准模量碳这款车还采用了为扭转弯曲纤维。该封盖由Molded Fiber

和侧柱碰撞保护而得到优化的一Glass

公司（简称“MFG”，美种混合地板（接合门槛板和与其国俄亥俄州Ashtabula）采用其连接的通道）。地板由面向客舱专利的PRiME（Prepositioned

的冲压铝板与面向地面的1.5密Reinforcement ensuring

度的复合材料板粘接而成，该Manufacturing Excellence）工艺复合材料板由60%质量百分比制成，这是湿法模压（LCM）的的连续及编织玻璃纤维与乙烯一种类型。基酯树脂通过PRiME工艺制成。除了作为发动机支架的一部MFG对材料进行清洁和制备分而靠近后轮的铝制封盖外，其后，采用亚什兰全球控股公司的余的车身底板要么由模压成型的Pliogrip 9100聚氨酯结构粘合剂SMC构成，要么由注射成型的将两层板热粘接在一起。热塑性塑料构成。除其他优势外，所有直接粘接到C8车架上这些面板还减少了车底湍流和阻的复合材料部件首先要经受激力，提高了燃油效率，能阻止湿光烧蚀，这是由通用、MFG和气、灰尘和石块进入发动机和传Adapt Laser Systems LLC为动系统中。不仅如此，它们还为2016

科尔维特开发的工艺，起多个内部与外部界面提供了尺寸源于复合材料行业的模具清洁

基础。方法。

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