一種乘用車(chē)保險(xiǎn)杠格柵設(shè)計(jì)

吳向東，張倩

（1.安徽江淮汽車(chē)集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.合肥市一六八中學(xué)，安徽 合肥 230601）

引言

汽車(chē)上的格柵一般分為兩種：散熱器格柵和進(jìn)氣格柵。散熱器格柵通常采用電鍍處理，更傾向于裝飾性質(zhì)，用于裝飾散熱器及整車(chē)前部的外露件；進(jìn)氣格柵為車(chē)輛冷卻系統(tǒng)提供換氣通道，為空調(diào)、冷凝器等前艙零部件總成提供足夠的進(jìn)氣總量，滿(mǎn)足冷卻要求，同時(shí)起到裝飾的作用。一般情況下，格柵總成包括格柵本體、格柵裝飾件、前LOGO等零部件，如圖示1所示。一個(gè)完整的格柵總成的設(shè)計(jì)包括法規(guī)項(xiàng)的設(shè)計(jì)、空間布置的設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、工藝可行性的設(shè)計(jì)、進(jìn)氣功能設(shè)計(jì)等五項(xiàng)設(shè)計(jì)內(nèi)容。本文基于某車(chē)型格柵總成，詳細(xì)論述格柵在整車(chē)開(kāi)發(fā)中的設(shè)計(jì)過(guò)程和設(shè)計(jì)要點(diǎn)。

圖1 某車(chē)型格柵總成

1 格柵設(shè)計(jì)要點(diǎn)

1.1 法規(guī)項(xiàng)設(shè)計(jì)

所有零部件的設(shè)計(jì)，都需要滿(mǎn)足國(guó)家相關(guān)法規(guī)的要求，這是設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)。格柵總成首先滿(mǎn)足外部凸出物法規(guī)[1]，外部凸出物（ECE R26，EEC 74/483，EEC 79/488，GB 11566）規(guī)定：車(chē)身外表面凸出零件的圓角半徑不應(yīng)小于2.5mm。但這一要求不適用具有功能要求的格柵件。格柵一般按照格柵間隙進(jìn)行區(qū)分圓角，如下表1所示。注意形成格柵或間隙的每個(gè)元件的前端與側(cè)端的接合處應(yīng)是圓滑的。

表1 格柵外部凸出物校核

格柵之間的間隙尺寸應(yīng)由通過(guò)球體兩接觸點(diǎn)并垂直于連接這些點(diǎn)的線(xiàn)的兩個(gè)平面間的距離來(lái)測(cè)定。用直徑 100mm的球體與格柵的兩相鄰元件接觸，接觸分別為L(zhǎng)、Q點(diǎn)。點(diǎn)L和Q間的距離h即為格柵間隙。如下圖2所示。

圖2 格柵間隙測(cè)量方法

需要注意的是市場(chǎng)現(xiàn)在比較流行燙印格柵，針對(duì)這種特殊的格柵工藝，不但要滿(mǎn)足基本的外部凸出物法規(guī)外，還需要滿(mǎn)足燙印格柵燙印特征與邊界距離要求：Y向距離 L，Z向距離H的關(guān)系L：H≥1:1。

2 空間布置設(shè)計(jì)

2.1 格柵與引擎蓋的匹配

前格柵總成與引擎蓋總成的外觀配合為保險(xiǎn)杠系統(tǒng)的重要斷面，對(duì)整車(chē)的外觀品質(zhì)的控制起到重要的作用[2]。目前，前格柵總成與引擎蓋總成之間配合的斷面主要有如下二種結(jié)構(gòu)，具體可以根據(jù)造型特征進(jìn)行選擇。

2.1.1 格柵與引擎蓋X向匹配

格柵總成與引擎蓋總成在X向的外觀配合間隙一般設(shè)計(jì)為 4mm，配合面差一般設(shè)計(jì)為 1mm，格柵總成高于引擎蓋總成。此種配合方式，格柵與引擎蓋總成在外觀上配合美觀，間隙不容易被放大，且兩者的面差配合精度要求較低，缺陷不容易被暴露。但是格柵總成的本體模具結(jié)構(gòu)相對(duì)復(fù)雜，成本較高，且兩者間隙配合精度要求較高，如下圖3所示斷面。

圖3 格柵與引擎蓋X向配合斷面

2.1.2 格柵與引擎蓋Z向匹配

格柵總成與引擎蓋總成Z向配合間隙在7mm，此數(shù)值是根據(jù)引擎蓋過(guò)關(guān)校核得來(lái)，面差一般是格柵高于引擎蓋，具體數(shù)值可以根據(jù)造型特征來(lái)確定。此種配合結(jié)構(gòu)格柵模具結(jié)構(gòu)相對(duì)簡(jiǎn)單，兩者間隙配合精度要求相對(duì)較低，吸收車(chē)身公差能力強(qiáng)，外觀缺陷不容易暴露，但對(duì)造型限制相對(duì)較大，如下圖4所示斷面。

圖4 格柵與引擎蓋X向配合斷面

2.2 格柵與保險(xiǎn)杠裝配

格柵一般采用卡接形式，與保險(xiǎn)杠本體裝配在一起。此種安裝方式較為牢靠，但應(yīng)注意卡接點(diǎn)布置的位置及數(shù)量，以保證格柵裝配在保險(xiǎn)杠上一方面有足夠的強(qiáng)度，另一方面不產(chǎn)生過(guò)多的人工裝配資源浪費(fèi)。相鄰兩個(gè)卡接點(diǎn)距離基準(zhǔn)值是 100mm，最大不應(yīng)該超過(guò) 120mm，局部特征處必須布置固定點(diǎn)，如下圖5所示。

圖5 格柵與保險(xiǎn)杠卡接示意

格柵與保險(xiǎn)杠裝配利用卡接方式操作方便，需注意的是卡接結(jié)構(gòu)的角度。卡接角度分為插入面角度α與保持面角度β。插入面角度α的大小影響到裝配的操作力，保持面角度β的大小影響到格柵是否可以容易拆卸，如下圖6所示。插入面角度α值越大，卡接所需的力也就越大，裝配困難，一般情況下α值在25°～35°之間是個(gè)比較理想的范圍。保持面角度β越大，保持強(qiáng)度和分離力也就越大，拆卸也就越困難，一般情況下，β值在35°～45°之間卡扣可以經(jīng)常拆卸[3]。

圖6 卡接結(jié)構(gòu)角度示意

格柵與周邊零部件如保險(xiǎn)杠、大燈、車(chē)體等關(guān)鍵配合處要有定位，定位要合理且能有效控制外觀間隙面差。通常情況下，我們把定位的特征布置在格柵上易于成型的部位。通過(guò)定位特征控制格柵與周邊零部件的安全間隙值：一般件最小間隙≥0.5mm；格柵鍍鉻件最小間隙≥0.8mm。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)檢查

格柵總成各零部件之間固定要有定位、定位要合理，定位基準(zhǔn)盡可能統(tǒng)一，定位點(diǎn)單邊留0.2mm間隙，有導(dǎo)向作用，并確保在裝配時(shí)優(yōu)先導(dǎo)入。格柵總成各零部件（外觀件）要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，不允許出現(xiàn)縮痕等現(xiàn)象。因此，在設(shè)計(jì)格柵的結(jié)構(gòu)時(shí)要考慮料厚是否均勻，加強(qiáng)筋厚度是否合理，一般情況下，加強(qiáng)筋厚度d≤1/3本體料厚，且盡可能避免在大面上起加強(qiáng)筋，避免不了增加加強(qiáng)筋時(shí)，需要對(duì)加強(qiáng)筋根部弱化處理且在弱化處加筋。為了滿(mǎn)足造型的特征，格柵上經(jīng)常裝配有鍍鉻亮飾條、裝飾蓋等。亮飾條、裝飾蓋與格柵本體件固定點(diǎn)距離產(chǎn)品輪廓邊緣距離L≤15mm。距離太大尤其是針對(duì)亮飾條這種產(chǎn)品工藝的特殊性會(huì)發(fā)生端部翹曲現(xiàn)象，因此需要固定點(diǎn)離產(chǎn)品端部越小越好(因結(jié)構(gòu)受限，不能滿(mǎn)足的需特別注意)。橫條格柵是格柵中一種比較常見(jiàn)的形式，大多數(shù)主機(jī)廠(chǎng)都有橫條格柵造型特征，橫條格柵的強(qiáng)度是影響整個(gè)格柵總成強(qiáng)度的一個(gè)關(guān)鍵點(diǎn)，強(qiáng)度太弱格柵晃動(dòng)時(shí)會(huì)發(fā)生明顯的異響。因此，橫條格柵在設(shè)計(jì)時(shí)X向?qū)挾萀≤45mm；橫條格柵背面要設(shè)計(jì)有加強(qiáng)筋，如下圖7所示。橫條格柵中每個(gè)橫條之間必須設(shè)計(jì)有豎向支撐筋，起到連接每個(gè)橫條的作用，豎向支撐筋最常用的就是“V”型筋，為了保證強(qiáng)度“V”型筋中a≥7mm，X向深b≥18mm，如下圖8所示。

圖7 橫條格柵結(jié)構(gòu)示意

圖8 豎向支撐筋結(jié)構(gòu)示意

4 工藝可行性檢查

格柵是注塑件，需要滿(mǎn)足格柵注塑成型工藝性：拔模角度要求，噴漆件拔模角度≥3°，皮紋件拔模角度≥5°。格柵背面布置了很多的安裝結(jié)構(gòu)，這些背面的結(jié)構(gòu)也要滿(mǎn)足注塑成型工藝性：每一個(gè)滑塊脫模過(guò)程是否鏟膠，脫模角度是否滿(mǎn)足要求等。為了呼應(yīng)整車(chē)的造型特征，格柵上某些情況下還設(shè)計(jì)有假縫特征，假縫特征噴漆時(shí)需要布置有特征槽進(jìn)行遮蔽，否則噴漆時(shí)會(huì)污染周邊不需要噴漆的件。一般情況下，假縫特征槽尺寸：寬度a≥2.5mm，深度b≤1.5mm，如下圖9所示。

圖9 假縫特征槽尺寸

5 進(jìn)氣功能設(shè)計(jì)

格柵進(jìn)氣面積應(yīng)滿(mǎn)足散熱器散熱要求，在沒(méi)有格柵細(xì)節(jié)的情況下，格柵開(kāi)口面積/散熱器正面積的百分比應(yīng)該在35%～45%之間，格柵有效進(jìn)氣面積應(yīng)達(dá)到散熱器面積三分之一以上。在前期造型設(shè)計(jì)的時(shí)候應(yīng)注意這個(gè)問(wèn)題，在考慮投影面積時(shí)需要考慮到散熱器的大小以及散熱器的放置位置等。格柵進(jìn)氣面積校核步驟：

1）完整的散熱器數(shù)據(jù)，提取散熱器進(jìn)風(fēng)面，測(cè)量進(jìn)風(fēng)面積；

2）格柵造型面數(shù)據(jù)，將格柵上可以進(jìn)風(fēng)的網(wǎng)格利用投影命令投影到散熱器的進(jìn)風(fēng)面上；

3）測(cè)量每個(gè)網(wǎng)格面的面積，計(jì)算所有投影的網(wǎng)格面面積；

4）計(jì)算格柵投影的網(wǎng)格面面積與散熱器進(jìn)風(fēng)面積的比值，此值即為格柵進(jìn)氣面積。

6 結(jié)論

汽車(chē)的保險(xiǎn)杠格柵在汽車(chē)外飾設(shè)計(jì)中具有重要的作用，兼具裝飾與進(jìn)氣功能的要求。本文從法規(guī)項(xiàng)、空間布置、結(jié)構(gòu)、工藝可行性、進(jìn)氣功能等五個(gè)方面闡述了格柵設(shè)計(jì)要點(diǎn)，為格柵在整車(chē)的設(shè)計(jì)過(guò)程提供了一個(gè)完整的思路。