汽車前保下垂研究

尹雪松 李鐵 趙秀俠 儲(chǔ)偉 丁宏偉 劉守偉 程宗喬

摘 要：本文針對(duì)汽車前保下垂這一現(xiàn)象進(jìn)行研究，總結(jié)了影響前保下垂的幾個(gè)因素，為后續(xù)車型問(wèn)題改進(jìn)提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：前保下垂;問(wèn)題改進(jìn)

1 引言

汽車保險(xiǎn)杠是吸收和減緩?fù)饨鐩_擊力、防護(hù)車身前后部的安全裝置。汽車前保險(xiǎn)杠除了保持原有的保護(hù)功能外，還要追求與車體造型的和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化。目前轎車的前保險(xiǎn)杠以塑料為主，人們稱為塑料保險(xiǎn)杠。鑒于塑料特性，尺寸穩(wěn)定性差，容易變形，以及前保自身安裝點(diǎn)為懸臂結(jié)構(gòu)等因素，造成了前保與發(fā)蓋間隙不滿足尺寸定義要求，本文針對(duì)于前保下垂這一現(xiàn)象進(jìn)行分析，找出具體原因，為后續(xù)車型問(wèn)題改進(jìn)提供依據(jù)。

2 現(xiàn)狀

前保險(xiǎn)杠格柵亮條與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的主流配合形式，存在以下兩種結(jié)構(gòu)形式：“天包地”和“對(duì)接”，此兩種結(jié)構(gòu)受塑料保險(xiǎn)杠及車身結(jié)構(gòu)特性的影響，均出現(xiàn)不同程度下垂現(xiàn)象，導(dǎo)致前保險(xiǎn)杠與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、前保險(xiǎn)杠與前大燈的間隙等不滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)的定義要求，即顧客最終在市場(chǎng)上看到的俗稱“齜牙咧嘴”的現(xiàn)狀，影響汽車外觀，最終影響車輛的銷售。本文針對(duì)奇瑞內(nèi)部代號(hào)為T1D/T1C車型的前保下垂現(xiàn)象展開(kāi)一系列的原因分析、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集及最終解決方案的實(shí)施等，并為后續(xù)車型設(shè)計(jì)提供建議結(jié)構(gòu)。

3 原因調(diào)查分析及驗(yàn)證

3.1 數(shù)據(jù)采集

※T1C項(xiàng)目的前保險(xiǎn)杠格柵亮條與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋匹配后的間隙數(shù)據(jù)采集

※T1D項(xiàng)目的前端系統(tǒng)下垂驗(yàn)證數(shù)據(jù)采集

對(duì)以上兩個(gè)車型采集的數(shù)據(jù)進(jìn)行分析，T1C項(xiàng)目經(jīng)過(guò)動(dòng)態(tài)路試50KM后，前保險(xiǎn)格柵亮條下沉，兩個(gè)端頭間隙變化最大，最大變化1.5mm;T1D項(xiàng)目裝配前保險(xiǎn)杠后，前保險(xiǎn)杠與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋的間隙超差DTS定義值1.3mm左右，兩個(gè)車型的前保險(xiǎn)杠均出現(xiàn)下垂現(xiàn)象。

3.2 原因調(diào)查及分析

3.2.1前保險(xiǎn)杠格柵安裝點(diǎn)車身結(jié)構(gòu)影響

對(duì)其前保險(xiǎn)杠格柵安裝點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車身安裝支架進(jìn)行分析，兩個(gè)車型的支架均為懸臂結(jié)構(gòu)且Z方向?yàn)榇罱咏Y(jié)構(gòu)，不可調(diào)整;強(qiáng)度及實(shí)際制造后的尺寸不能滿足裝配要求，排查如下：

同時(shí)對(duì)T1D項(xiàng)目的車身支架強(qiáng)度從CAE理論計(jì)算及實(shí)物進(jìn)行了驗(yàn)證，CAE理論計(jì)算結(jié)果為（下圖1）：P3/P5點(diǎn)剛度最弱，其次為P1/P7點(diǎn);此四點(diǎn)均為前保險(xiǎn)杠上格柵總成在車身上X方向最前端的安裝點(diǎn)，因此其剛度的大小，在前保險(xiǎn)杠系統(tǒng)下垂的影響因素中起到至關(guān)重要的作用，通過(guò)它的支撐剛度來(lái)適當(dāng)彌補(bǔ)保險(xiǎn)杠塑料件特性帶來(lái)的下垂風(fēng)險(xiǎn)。

3.2.2 前保險(xiǎn)杠格柵總成塑料特性

塑料前保險(xiǎn)杠格柵安裝總成自身的結(jié)構(gòu)強(qiáng)度，決定著外飾與車身裝配后呈現(xiàn)的間隙&面差匹配的效果;排查結(jié)果如下：

※前保險(xiǎn)杠上格柵總成非一體件，結(jié)構(gòu)軟，易翻折拉長(zhǎng);安裝點(diǎn)到其造型最邊緣長(zhǎng)度達(dá)到214mm;懸臂長(zhǎng)度的比例達(dá)到1：1.6倍。

※前保險(xiǎn)杠格柵總成自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度偏軟，格柵與前保本體缺少連接緊固點(diǎn)，不滿足匹配需求;

3.3 對(duì)策實(shí)施及實(shí)車驗(yàn)證

此問(wèn)題暴露在實(shí)車階段，綜合考慮項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)成本及周期，只能在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采取最小的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證項(xiàng)目的開(kāi)發(fā)周期、成本和最終的外觀匹配質(zhì)量。

3.3.1對(duì)策實(shí)施

前保險(xiǎn)杠格柵安裝點(diǎn)對(duì)應(yīng)的4個(gè)車身安裝支架及托起前保險(xiǎn)杠本體的2個(gè)中支架在Z向均抬高2mm，偏離理論設(shè)計(jì)狀態(tài)，形成過(guò)程工藝數(shù)據(jù)并對(duì)其數(shù)據(jù)進(jìn)行固化;后期尺寸維護(hù)參照固化后的值執(zhí)行。

※前保險(xiǎn)杠格柵安裝點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車身安裝支架X向加長(zhǎng)40mm設(shè)計(jì)，由原來(lái)的99mm設(shè)計(jì)為140mm，縮小懸臂比例;通過(guò)車身支架托起前保險(xiǎn)杠自身的重量，減小前保險(xiǎn)杠塑料件偏軟特性帶來(lái)的下垂影響。

※前保險(xiǎn)杠格柵總成自身結(jié)構(gòu)加強(qiáng)，并在格柵與前保本體之間增加連接緊固點(diǎn)，保證自身結(jié)構(gòu)強(qiáng)度滿足匹配需求。

3.3.2實(shí)車驗(yàn)證

通過(guò)以上措施的體現(xiàn)，對(duì)T1C/T1D項(xiàng)目進(jìn)行驗(yàn)證數(shù)據(jù)分析結(jié)論后如下：

※50km高溫狀態(tài)，間隙變大且最大變化量為0.8mm;拆除氣彈簧，間隙略回縮，最大影響量0.3mm;

※50km高溫狀態(tài)，平度變大且最大變化量為0.6mm;拆除氣彈簧，平度基本恢復(fù)，最大影響量0.8mm;

※冷卻后，間隙平度變化在0.3mm內(nèi)。

綜上冷車與熱車狀態(tài)下，最終的前保險(xiǎn)杠與發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、前大燈、翼子板之間配合的間隙&面差均滿足產(chǎn)品設(shè)計(jì)狀態(tài)和DTS要求，呈現(xiàn)完美的整車匹配外觀質(zhì)量。

4 后續(xù)車型規(guī)避方法

針對(duì)T1D/T1C出現(xiàn)的前端系統(tǒng)歷史問(wèn)題總結(jié)，后續(xù)從SE階段、試制階段、VFF階段三個(gè)階段開(kāi)展工作，具體操作方法如下：

4.1 SE階段：排查外飾前保或格柵懸長(zhǎng)、水箱橫梁支架懸長(zhǎng)并推動(dòng)產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)上制定相應(yīng)措施，具體如下：

（1）前保險(xiǎn)杠格柵總成在系統(tǒng)布置時(shí)，將懸臂長(zhǎng)度縮小，避免設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)帶來(lái)的下垂風(fēng)險(xiǎn)，格柵懸長(zhǎng)控制在130mm±10mm以內(nèi);格柵總成自身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，要保證其強(qiáng)度，滿足安裝后的尺寸位置需求。

（2）前保險(xiǎn)杠格柵總成安裝點(diǎn)對(duì)應(yīng)的車身支架，懸臂長(zhǎng)度控制50mm±10mm以內(nèi)，并將支架實(shí)現(xiàn)Z向滑動(dòng)搭接，實(shí)現(xiàn)Z向調(diào)整，保證最終的支架尺寸精度;

（3）在車身水箱橫梁總成中間位置增加中支架托起前保險(xiǎn)杠本體的重量，減少下垂的風(fēng)險(xiǎn)，如圖2所示。

4.2 試制階段：在試制車掛重物驗(yàn)證、實(shí)物前保驗(yàn)證，驗(yàn)證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否有效，是否需要設(shè)變或優(yōu)化;

4.3 VFF階段：搭接路試實(shí)施50km路試動(dòng)態(tài)驗(yàn)證，驗(yàn)證整體穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語(yǔ)

通過(guò)已開(kāi)發(fā)車型前保下垂原因的分析、驗(yàn)證、數(shù)據(jù)采集，以及最終解決方案的實(shí)施，為后續(xù)車型提供了前保下垂的規(guī)避方法，最終實(shí)現(xiàn)了前保下垂問(wèn)題的前移。