汽車鈑金加強筋的作用及設(shè)計關(guān)鍵

滕永霞，鄧永清

（1.青島華瑞豐機械有限公司，山東 青島 266555；2.力神（青島）新能源有限公司，山東 青島 266555）

汽車鈑金加強筋的作用及設(shè)計關(guān)鍵

滕永霞1，鄧永清2

（1.青島華瑞豐機械有限公司，山東 青島 266555；2.力神（青島）新能源有限公司，山東 青島 266555）

汽車鈑金上加強筋的應(yīng)用及設(shè)計需要引起人們的重視，文章首先對汽車鈑金加強筋的作用作了分析，接著對加強筋的設(shè)計關(guān)鍵及注意事項作了研究，希望為汽車鈑金加強筋在汽車上的應(yīng)用及設(shè)計提供幫助。

汽車鈑金；加強筋；作用；設(shè)計

加強筋條大量應(yīng)用在制造業(yè)，在汽車行業(yè)也是這樣。許多的汽車車體鈑金上都裝有加強筋，有特別要求的外觀面除外。加強筋的作用在于增強部分區(qū)域的強度、剛度，提高噪音、振動與聲振粗糙度（NVH）特性等。除了重要部分外，日常安裝的加強筋對汽車的使用沒有太大影響，故加強筋的設(shè)計及應(yīng)用在汽車行業(yè)的應(yīng)用不及碰撞能力、輕量化等功能類似受到過多的關(guān)注。而且，汽車鈑金上的加強筋包括了汽車以及機械性能，它在各種汽車以及機械資料中涉及不多，因此，盡管汽車對加強筋的應(yīng)用很多，研究卻不深入。

但是，在現(xiàn)實的汽車鈑金研究、生產(chǎn)及整車核驗流程中會看到，加強筋對汽車的應(yīng)用相當重要。加強筋的科學(xué)設(shè)計及應(yīng)用，能夠?qū)ζ囆阅?、生產(chǎn)工藝等有很高的完善效果，提升性能的代價也不高。而且在不合適的位置安裝加強筋，會導(dǎo)致開裂等破壞產(chǎn)生，降低汽車性能。因此，對汽車鈑金加強筋的設(shè)計非常關(guān)鍵。文章接下來對汽車鈑金加強筋的作用及設(shè)計關(guān)鍵等簡單分析。

1 汽車鈑金加強筋的作用

1.1 增強NVH性能

汽車產(chǎn)生的噪音，是當前影響城市環(huán)境的重要原因之一。汽車需要給司機準備優(yōu)良的操作環(huán)境。NVH是影響汽車整體水平的一項關(guān)鍵標準。汽車的NVH情況是全球汽車行業(yè)各大汽車生產(chǎn)公司以及附屬公司重視的整車特性之一。其中，減少前隔斷輻射功率以及對座位艙的震動輻射噪音是NVH的一項重要指標。加強筋的科學(xué)設(shè)計能夠改進這一指標。比如，某汽車前圍板中段和兩邊輪罩部分加裝了加強筋之后，司機耳邊的輻射聲壓級最高值從130dB/N減到71dB/N，極大地改進了前隔斷的輻射功率級以及對司機耳邊噪音的輻射聲壓級。

1.2 增強強度性能

強度指的是金屬素材在力量施壓下能夠永不變形以及裂變的性能。金屬在力量施壓下的改變主要包括：彈性改變、彈塑性改變以及斷裂等3個持續(xù)的步驟。在壓力到了變形限度時，金屬會產(chǎn)生顯著的塑性改變；當壓力到強度限度時，金屬會斷裂。在適當?shù)膮^(qū)域添加加強筋，可增加區(qū)域強度，減少失效危險。

1.3 增強剛度性能

剛度是指金屬或組織在受壓時抗擊彈性變形的效能。彎曲件有回彈情況，在研究彎曲件時須增加其變形區(qū)域的剛性。比如，在轉(zhuǎn)彎位置添加加強筋等，可提升沖壓件的強度、剛度，降低回彈。支架添加加強筋后，增強零件剛度，回彈量降低。

2 設(shè)計關(guān)鍵及注意事項

在汽車鈑金上，并不需要到處都安裝加強筋，也不是說有加強筋就一定效果更好。汽車有各種各樣的功能需求，有的情況下，加強筋能夠改進某些功能，也有可能對別的什么功能造成影響。假設(shè)在不正確的區(qū)域安裝了不正確的加強筋，還有可能造成汽車整體的損壞。因此，在設(shè)計時，需要注意加強筋條對汽車整體的應(yīng)用，以免產(chǎn)生反效果。下面介紹下一些加強筋設(shè)計的關(guān)鍵及注意事項。

2.1 注意力的傳遞方向

在須安裝加強筋來增強零件時，加強筋的方位必須跟力的導(dǎo)向一致；如果需要部分弱化，則須注意方向跟力的方向垂直，比如，壓潰筋。依據(jù)力的導(dǎo)向情況，一樣的加強筋有著不同的效果。

2.2 了解加強筋的薄弱部位

加強筋最簡約的構(gòu)型是一條長條狀的柱體以直線形狀附在部件的表面上，另外還有三角筋等等。事實上，各種外形的加強筋在沖壓流程中會位于局部脆弱位置。因此如果不是特別要求，加強筋不必互相接續(xù)或過于繁復(fù)，否則在各種構(gòu)造情況下再有不一樣的制作工藝，繁復(fù)的加強筋會比簡單的加強筋更易于產(chǎn)生斷裂現(xiàn)象，對汽車性能造成反效果。實際證明，經(jīng)沖壓 CAE 分析鋼板的減薄率到了 20%及之上的位置不須再加筋。

2.3 掌握結(jié)構(gòu)和整車性能

在門檻梁等支撐設(shè)計中，為增強其支撐效能，有下面的辦法：減少最高彎矩，或者應(yīng)用科學(xué)的截面外形，增強抗彎截面模量。因此，增強梁腔體區(qū)域的加強筋不可以使關(guān)鍵的加強截面劇變，不然會降低性能；加強筋也不宜使截面變低，這會造成截面的慣性矩受干擾。因此，門檻內(nèi)板與側(cè)圍構(gòu)成的腔體就須維持一致，內(nèi)板的加強筋就應(yīng)朝向內(nèi)部，而不宜朝向外面。

3 結(jié)束語

科學(xué)的汽車鈑金設(shè)計中，各個位置都有它的設(shè)計原因，并整體考量汽車車身總承及各個單件的性能。在國外全球性高端車上，許多細節(jié)設(shè)計都值得我們學(xué)習(xí)。汽車鈑金上的筋條盡管不大，但其能夠?qū)ζ嚨恼w應(yīng)用產(chǎn)生影響，如噪音、振動與聲振粗糙度、強度、剛度等等。作為設(shè)計人員須對其各種應(yīng)用做到完全的熟悉掌握，設(shè)計時達到有針對性。文章講的是實際設(shè)計流程中技術(shù)應(yīng)用與生產(chǎn)經(jīng)驗的累積，在我國汽車產(chǎn)業(yè)向更高水平前進的過程中，汽車鈑金筋條的設(shè)計還需要繼續(xù)深入挖掘。

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