乘用車前地板總成設(shè)計探析

金有寬 鄧亞鵬

摘 要：時代的發(fā)展，乘用車地板總成設(shè)計已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的一個趨勢。汽車白車身設(shè)計中，乘用車前地板總成設(shè)計屬于比較關(guān)鍵部分，需設(shè)計人員明確設(shè)計需要注意的事項，并制定科學(xué)的設(shè)計方案，保障汽車乘用車前地板總成設(shè)計效率的提高.本文是針對乘用車前地板總成、乘用車前地板總成設(shè)計的工藝要求、乘用車前地板總成邊界的設(shè)計參數(shù)、乘用車前地板總成性能驗證等的相關(guān)概述，了解乘用車前地板總成設(shè)計情況，并通過CAE軟件的仿真情況，保障乘用車前地板總成的性能滿足要求。

關(guān)鍵詞：乘用車;前地板總成;性能設(shè)計

0 引言

白車身中前地板總成是設(shè)計需要重視的環(huán)節(jié)之一，前地板子系統(tǒng)中有中通道結(jié)構(gòu)、避讓排氣管、傳動軸等零件，前地板子系統(tǒng)配接的零件是座椅、傳動軸、地毯、制冷管路零件、安全帶，設(shè)計人員需要依據(jù)前地板總成配接、材料、結(jié)構(gòu)等，來進(jìn)行乘用車前地板的總成設(shè)計，并針對具體乘用車前地板總成情況，對于具體設(shè)計方案進(jìn)行科學(xué)調(diào)整，增強(qiáng)乘用車前地板總成的設(shè)計效果。

1 乘用車前地板總成的相關(guān)概述

乘用車前地板焊接總成中包括很多零件有：左前地板本體、右前地板本體、左前門檻內(nèi)板焊接總成、右前門檻內(nèi)板焊接總成、前座椅安裝橫梁焊接總成、后座椅安裝橫梁焊接總成、中間通道焊接總成。要對乘用車前地板進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計人員應(yīng)考慮的因素較多，不僅需要滿足乘客在乘坐過程中的舒適性，還應(yīng)盡量減少碰撞對于乘客帶來的危險[1]。

2 乘用車前地板總成設(shè)計的工藝要求

設(shè)計人員對乘用車前地板設(shè)計應(yīng)重視面向制造，前地板設(shè)計首要條件就是保障白車身性能，還應(yīng)使得車前地板各區(qū)域的零件接口需求得到滿足。本次可以先從制造角度對乘車前地板設(shè)計工藝的要求介紹[2]。

2.1 防石擊噴涂材料

乘用車通常距離地面距離較小，如果前地板被砂石濺到，鈑金油漆剝落，最終可能造成鈑金腐蝕。技術(shù)人員若是想要對地板鈑金進(jìn)行保護(hù)，在距離地面的間隙最小的乘用車前地板區(qū)域，去噴涂PVC防石擊涂料，高端車型后車體的局部區(qū)域也可以噴涂這種材料，將整個車體豐富能力極大程度的提高。

2.2 焊接

焊接工藝在加壓、加熱、或是加壓加熱同時進(jìn)行的條件下，利用填充材料，使兩工件產(chǎn)生原子間相互擴(kuò)散，形成冶金結(jié)合的加工工藝和聯(lián)接方式。焊接方式主要包括激光焊接、電弧焊接、點(diǎn)焊、CO2焊接等，地板零件比較常用的方式是點(diǎn)焊或是CO2保護(hù)焊焊接[3]。

2.3 沖壓

塑性加工中，沖壓方式應(yīng)用比較廣泛。沖壓通常是在室溫條件下。運(yùn)用壓力機(jī)上安裝零件進(jìn)行沖壓，分離或是塑性變形，得到加工需要的零件。前地板設(shè)計要考慮的因素之一就是前地板本身的剛度，可以設(shè)計筋條，縱向排列，高度、拔模角度應(yīng)根據(jù)實際情況科學(xué)設(shè)置。設(shè)計人員應(yīng)將地板加強(qiáng)筋設(shè)計為凸筋。

3 乘用車前地板總成邊界的設(shè)計參數(shù)

乘用車前地板總成上需要安裝的零件很多，包括底盤、內(nèi)飾等。前地板總成中零部件需要用到的材料有門檻內(nèi)板、座椅橫梁、中通道等，這些零件屬于碰撞力傳導(dǎo)關(guān)鍵的渠道。因此，零件通常需要使用的是高強(qiáng)鋼板，與車外部會接觸零件一般使用的是耐腐蝕性較強(qiáng)鍍鋅板。

3.1 前地板設(shè)計

在乘用車前地板總成設(shè)計中，需要了解的關(guān)鍵問題之一是保證乘車人員的腳部舒適，可以將地板踵點(diǎn)處的地板面進(jìn)行特殊設(shè)計，一般將其設(shè)計為與水平面、垂直面平行平面。

3.2 前地板面的高度參數(shù)（ 整車坐標(biāo)的Z 向值）

設(shè)計人員在進(jìn)行乘用車前地板總成設(shè)計中，需要重視前地板面高度確定，需了解與之相關(guān)的參數(shù)：主要包括總布置前后的乘員踵點(diǎn)Z向坐標(biāo)、緩沖墊厚度、地毯、車身阻尼膠厚度。地板面的高度值是踵點(diǎn)Z坐標(biāo)值與地毯之和，還需了解緩沖墊、前地板面寬度、車身阻尼膠厚度，進(jìn)而確定前地板面的高度。

3.3 前地板寬度參數(shù)（Y向）

地板寬度主要決定于門檻斷面，前地板以及門檻的搭接，翻邊有兩種，一種是向上翻邊，另外一種是向下翻邊。還應(yīng)在設(shè)計中了解翻邊形式對于沖壓工藝可能產(chǎn)生的影響，之后根據(jù)前地板面詳細(xì)情況以及工藝流程進(jìn)行具體車型的選擇。

3.4 前地板長度的參數(shù)（ X 向）

在與中后地板搭接時，前地板以及乘車中地板或后地板的分界線是由總布置油箱以及點(diǎn)H所在位置所在的位置。油箱布置位置比前地板高，設(shè)計人員還需了解油箱前部加強(qiáng)結(jié)構(gòu)、油箱安裝結(jié)構(gòu)設(shè)置，因此，乘車前地板以及中地板或后地板分界線通常是在油箱的前面。詳細(xì)的數(shù)值主要決定于下車體加強(qiáng)梁結(jié)構(gòu)與車型整體布置情況。

4 乘用車前地板總成性能驗證

對乘用車前地板總成設(shè)計中，性能設(shè)計的項目有安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度、碰撞性能、防腐性能、模態(tài)、剛度等。安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度需要驗證內(nèi)容有安全帶固定點(diǎn)強(qiáng)度試驗、碰撞性能需要驗證的內(nèi)容汽車側(cè)面碰撞的乘員保護(hù)情況，乘用車前地板總成防腐性能應(yīng)驗證電泳車身剖解檢查，剛度性能設(shè)計需要是依據(jù)白車身試驗了解其性能。

模態(tài)驗證主要根據(jù)的是白車身的模態(tài)試驗決定。安全帶固定點(diǎn)的強(qiáng)度、碰撞性能、防腐性能、模態(tài)、剛度等的驗證方式主要是通過CAE軟件進(jìn)行模擬分析，通過分析結(jié)果，了解前地板面性能設(shè)計的合理性。

5 結(jié)束語

乘用車前地板總成的設(shè)計，設(shè)計人員需考慮因素較多，例如前地板結(jié)構(gòu)、材料選擇、驗證內(nèi)容以及方式等，并以CAE軟件為基礎(chǔ)進(jìn)行仿真模擬分析與驗證，進(jìn)而保證設(shè)計不僅可以減少成本支出，也可以保障車前地板總成設(shè)計符合規(guī)定標(biāo)準(zhǔn)，提升乘用車前地板總成設(shè)計的效率。

參考文獻(xiàn)：

[1]鄧道林，張雨，王忠校等.某乘用車地板結(jié)構(gòu)的多目標(biāo)優(yōu)化分析[C].面向未來的汽車與交通——中國汽車工程學(xué)會年會，2018（15）：89.

[2]葉子青.乘用車側(cè)面碰撞抗側(cè)體變形裝置及帶有該裝置的乘用車[P].2018（42）：52-53.

[3]李華，宋斌.乘用車換代車型KD方式生產(chǎn)工藝方案設(shè)計[J].汽車工藝與材料，2016，000（002）：38-39，44.

作者簡介：金有寬（1986-），男，遼寧沈陽人，本科，研究方向：汽車車身下車體設(shè)計研發(fā)。