2024年3月16日发(作者：sls赛威为什么那么便宜)
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
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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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