某型重卡ACC装饰板的设计开发

高凯笑，杨 龙，李冰华，高 宁

（陕西汽车控股集团有限公司 技术中心，陕西 西安 710200）

随着汽车电子技术的飞速发展以及驾驶员消费理念的不断提高，车辆各类电子配置应运而生，尤其是与汽车行驶安全紧密相关的电子设备，交通运输行业出台相关法规（JT/T 1178），要求车速≥90 km/h牵引车辆应安装自动紧急制动系统。

重卡的自适应巡航控制系统（Adaptive Cruise Control, ACC）毫米波雷达一般布置在前保险杠格栅中部，如图1所示，为了保证信号的穿透性能，雷达一般外漏，或采用无造型特征的雷达罩盖进行遮挡。

随着重卡行业技术水平的不断提高及用户对整车品质要求的提升，在项目开发阶段，除了要考虑整车法规及系统性能要求外，还需要考虑造型的美观性及完整性，要求零部件在满足性能的基础上，功能件不外露。本文主要介绍装备在毫米波雷达前侧的卡车ACC装饰板的设计开发。

1 设计要求

卡车的前格栅造型是一款车型风格特点的体现，更是公司产品家族化系列的识别纽带，格栅造型的完整性至关重要，不允许轻易破坏。但格栅外观一般具有三维立体造型，且装饰着形式各样的电镀饰条。这就要求ACC装饰板在不破坏格栅造型的基础上，保证雷达信号的通过，如图1所示。

2 开发思路

2.1 结构设计

因造型效果因素，雷达透射区域装饰板的表面不平整，因此，需要通过“三明治”结构解决此结构问题，即外板+镀层+内板（如图2所示）。在保持造型立体效果的同时，使装饰板厚度一致。

2.2 厚度定义

毫米波雷达是以光速传播，为了保证信号穿透的有效性，减少信号衰减量，装饰板总厚度与波长的关系为

式（2）得出，ACC装饰板的设计厚度与雷达的发生频率相关，故在进行厚度定义时，需考虑卡车搭载的雷达型号。

2.3 材料选型

2.3.1 外板选材

ACC装饰板受安装部位因素的影响，使得车辆行驶在卵石、渣土等工况时，装饰板会承受飞石带来的撞击；为了避免零件受冲击后磨损甚至破裂，外板的材料不仅需具备高透光、高透波性，还需具有较高强度的硬度及抗冲击性。

符合高透光的材料有有机玻璃（Polymethyl methacrylate, PMMA）、聚碳酸酯（Polycarbonate,PC）、高强轻波等。鉴于PC材料有较好的冲击性能，且透波性高于同类型材质，故选择PC作为外板材料。

2.3.2 内板选材

相比于外板，内板同样需具有高透波性能，但是要求材质不透明，满足此要求且可以工程应用的材质有聚丙烯（Polypropylene, PP）、AES（Acrylonitrile Ethylene Styrene）、ASA（Acrylonitrile Styrene Acrylate copolymer）等；由于内板要求可进行表面电镀，PP属于惰性材质，无法进行电镀及B面背胶，故无法选用。对比AES及ASA，因前者韧性较好，且与外板的PC材质有较好的注塑相容性，故AES作为内板的材质选择。

2.3.3 电镀材质选择

因工艺成熟、上下游配套齐全、经济性好，目前汽车零部件外观电镀通常采用镀铬的型式。ACC装饰板也采用此方式，但试验结果发现，镀铬对雷达信号的屏蔽作用较大，信号通过装饰板后失真较大。经资料查证，金属铟不仅可以在塑料件上做镀层，而且此材质喷镀后不导电。这不仅可以提升镀件的耐腐蚀性及抗氧化性，最主要的是保证了雷达信号的穿透性。

3 工艺路线

ACC装饰板的工艺路线大致如下：外板—表面硬化—镀铟—面漆喷涂—内外板注塑，如图3所示。

3.1 外板制作

PC通过模塑成型后，在A表面进行硬化处理（HC coating），如装饰板有其他颜色要求，可在硬化处理后在外板B面进行颜色印刷。

3.2 PVD镀铟

铟层膜厚、镀层均匀性、平整性是决定透波性能的关键因素。因此，镀铟工艺是装饰板制作过程中最为核心的工艺之一。目前常用的物理气相沉积（Physical Vapor Deposition, PVD）工艺有蒸发镀膜、溅射镀膜及离子镀膜。

三种工艺的镀膜厚度：蒸发镀膜＞溅射镀膜＞离子镀膜。而铟层膜厚对雷达信号的影响较大，镀膜越薄，则信号衰减量越小，关系如图4所示。

从图4中可看出，镀层厚度大于某一数值时，其信号衰减量会急剧下降。

因此，需要将膜厚控制在信号急剧衰减的临界厚度，则可兼顾功能的实现及工艺的经济效益。不同镀铟工艺参数对比如表1所示。

溅射镀膜的厚度约70 纳米，范围接近临界厚度，且相对于蒸发度膜，溅射镀膜有着膜层结合力高、成膜速度快、镀膜薄、喷镀温度低、质量稳定性高等优点，经济性又高于离子镀膜。故镀铟工艺选用溅射镀膜，如图5所示。

3.3 面漆喷涂

面漆喷涂采用紫外线（Ultraviolet, UV）自动化喷涂设备（如图6所示），提高生产效率及产品一致性。

3.4 内外板连接

内外板的连接不仅需要保证两者的贴合程度，还要保证周圈的密封性，避免腐蚀性液体、水汽等渗透至内外板之间，破坏内侧的铟层及油漆。

技术路线1：内外板通过周圈打胶密封连接，中间特征受力接触压紧，保证内外板间没有空隙。如图7所示。

经试验，此方案制作的零件透波性不达标。排查原因后发现，内外板受力接触压紧后，因为零件行为公差、产品冷却缩水等原因，导致产品本身与理论存在误差，部分区域无法压紧贴实，中间存在一定的缝隙，如图8所示。

此方案不仅透波率不达标，且存在装饰板开胶进水的风险，面漆和镀层破坏，从而导致外观受损，产品失效。

技术路线2：为了解决此问题，需要在外板的基础上成型内板，这样才可以保证内外板的完全贴合。

实现此结构的工艺采用内外板嵌件注塑，即在外板完成面漆喷涂后，将内板熔融填充在外板上，避免内外板间存在缝隙，从而制成完整的装饰板。

4 透波性检测

ACC毫米波雷达为汽车安全件，必须保证装车的每个ACC装饰板的透波性都能达标，检测的标准是雷达信号通过装饰板后的衰减量。

检测设备：与实车频率一致的ACC毫米波雷达、固定装饰板的专用工装，雷达信号衰减测试设备等。测试方法：将ACC装饰板固定在工装上，保证装饰板的姿态、与雷达的距离等参数均与实车一致；测试雷达信号穿透装饰板的信号，检测信号穿过装饰板后的衰减量。具体如图9所示。

5 零部件试验

ACC装饰板结构与传统保险杠饰板区别较大，需要对零部件结构、材料、性能等进行综合试验，不仅要保证各项试验均达标，且要求各项试验测试后，装饰板仍然满足毫米波雷达的通过性，具体试验项目可参考表2。

6 装配要求

ACC装饰板造型通常为弧面，则雷达在不同位置射入装饰板的信号反射角也相应不同，故信号衰减量与ACC装饰板&雷达间的相对距离、角度强相关。这就要求毫米波雷达工作过程中，信号射入范围必须处于装饰板有效透射区域。

ACC装饰板通常固定在前保险杠上，为了保证工作过程中，毫米波雷达与装饰板间的相对位置不变，雷达固定支架需与保险杠内板集成，或固定在相对保险杠静止的部件上，如某卡车ACC雷达及保险杠均固定在车架前端附件上，保证两者位置相对静止即可。

7 结语

本文针对卡车ACC装饰板的设计开发，从结构设计、材料选型、工艺路线制定、零部件试验、检测、装配要求等方面，阐述了整个开发过程中的设计思路及控制要点，为后续类似产品的设计开发提供了参考及方法。