螺接水箱框架上橫梁延伸板結構在白車身設計中的應用

姚毅

摘 要：在白車身開發過程中，設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結構具有可拆卸的特點。在總裝造車和售后服務時，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發動機艙內的零部件，減小了操作難度。以發動機艙內的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的設計有效且實用。鈑金零件使用螺接的設計方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據實際需求，應用于白車身其他零件的開發。

關鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號：U463.83+1 文獻標志碼： A 文章編號：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構成整車的基礎，所有其他的零部件，如發動機、底盤、內外飾、空調電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發動機艙和乘員艙構成。其中，發動機艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構成的。發動機、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發動機艙內，并固定于前縱梁上。在當前的白車身結構設計中，除去前端模塊化設計[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構成一個剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發動機艙內的零部件時，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發動機艙的既定空間內進行操作。

發動機艙、水箱框架的典型構成可參考圖2所示。

圖2 發動機艙、水箱框架的典型結構

當前，汽車造型的一種趨勢是流線型、運動化，如車頭“短前鼻”[5]設計，這種造型方式的一個突出特點是將汽車頭部的最前點后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當前的汽車設計也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會將防火墻的位置向車頭方向移動。上述因素都會造成發動機艙的空間被大量地壓縮和占用，這對合理地在發動機艙內布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發動機艙的空間會變的更局促。同時，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會更多地遮擋發動機艙內零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時必然要采取費力的姿勢，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進行操作。可想而知，是非常困難且費時費力的。

圖3 發動機艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的應用

為了解決因發動機艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發動機艙內零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構：主體思路是將蓄電池安裝側的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動為活動式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進行固定，即該延伸板不用焊點焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時候進行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統的焊接形式之對比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務時安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會對其操作產生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進行必要的維護或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結構能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費時費力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質量，是一種巧妙的人機工程設計。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡單的操作，需螺接的零件通過孔就能進行預定位而無需復雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個設計對工人的操作技能和經驗要求不高，任何操作人員在任何場合都能很方便地實現，可見其工藝適應強，不依賴于成熟穩定的工作技巧。

另外，從整車開發的大環境下考慮，這種螺接結構也是適用的，主要體現在以下幾個方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結構對整車制造工藝不會產生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預先安裝好，和整個白車身一起過油漆車間，進行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時再行拆卸。其次，經某車型實車驗證，這種螺接結構提供的剛度、強度及模態并不低于傳統焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統的焊點相比，使用緊固件可能會使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產制造及售后維修時因操作困難而增加的人力時間成本及售后件的可更換性，這種設計其實是更省錢的。

3 結論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結構能靈活地應用在造車過程和售后服務中，大大方便了發動機艙內的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結構靈活簡單、易于實現、不會影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進一步說，該設計并不僅僅是用來解決某一個零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設計的大環境下，該設計通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發的順利進行，是一種有效且實用的白車身零件設計方法

當然，根據實際需求，本設計也可以靈活地應用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側、兩側甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結構除了解決具體的問題外，其實還為車身設計工程師們總結出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設計方法：即鈑金零件螺接的設計方法，這種設計方法靈活實用，目前已被各大主機廠所廣泛采用。在今后的白車身設計中，我們將會越來越多的看到這種設計方法在實車上得以體現。

參考文獻：

[1]姜濤.全新的汽車車身白車身系統開發技術[J].現代零部件，2008，01.

[2]彭岳華，高衛民，徐康聰. 轎車發動機艙關鍵零部件的布置研究[J]. 汽車技術，2010，05： 27-29.

[3]邱國華.汽車模塊化設計的應用與發展[J].上海汽車，2002，11： 1-3.

[4]李民和.汽車行話與專業術語對比研究[J].廣西職業技術學院學報，2008，06： 16-19.

[5]消費新潮[J].世界知識，2003，20.endprint

摘 要：在白車身開發過程中，設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結構具有可拆卸的特點。在總裝造車和售后服務時，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發動機艙內的零部件，減小了操作難度。以發動機艙內的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的設計有效且實用。鈑金零件使用螺接的設計方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據實際需求，應用于白車身其他零件的開發。

關鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號：U463.83+1 文獻標志碼： A 文章編號：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構成整車的基礎，所有其他的零部件，如發動機、底盤、內外飾、空調電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發動機艙和乘員艙構成。其中，發動機艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構成的。發動機、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發動機艙內，并固定于前縱梁上。在當前的白車身結構設計中，除去前端模塊化設計[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構成一個剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發動機艙內的零部件時，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發動機艙的既定空間內進行操作。

發動機艙、水箱框架的典型構成可參考圖2所示。

圖2 發動機艙、水箱框架的典型結構

當前，汽車造型的一種趨勢是流線型、運動化，如車頭“短前鼻”[5]設計，這種造型方式的一個突出特點是將汽車頭部的最前點后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當前的汽車設計也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會將防火墻的位置向車頭方向移動。上述因素都會造成發動機艙的空間被大量地壓縮和占用，這對合理地在發動機艙內布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發動機艙的空間會變的更局促。同時，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會更多地遮擋發動機艙內零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時必然要采取費力的姿勢，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進行操作。可想而知，是非常困難且費時費力的。

圖3 發動機艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的應用

為了解決因發動機艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發動機艙內零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構：主體思路是將蓄電池安裝側的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動為活動式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進行固定，即該延伸板不用焊點焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時候進行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統的焊接形式之對比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務時安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會對其操作產生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進行必要的維護或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結構能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費時費力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質量，是一種巧妙的人機工程設計。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡單的操作，需螺接的零件通過孔就能進行預定位而無需復雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個設計對工人的操作技能和經驗要求不高，任何操作人員在任何場合都能很方便地實現，可見其工藝適應強，不依賴于成熟穩定的工作技巧。

另外，從整車開發的大環境下考慮，這種螺接結構也是適用的，主要體現在以下幾個方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結構對整車制造工藝不會產生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預先安裝好，和整個白車身一起過油漆車間，進行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時再行拆卸。其次，經某車型實車驗證，這種螺接結構提供的剛度、強度及模態并不低于傳統焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統的焊點相比，使用緊固件可能會使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產制造及售后維修時因操作困難而增加的人力時間成本及售后件的可更換性，這種設計其實是更省錢的。

3 結論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結構能靈活地應用在造車過程和售后服務中，大大方便了發動機艙內的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結構靈活簡單、易于實現、不會影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進一步說，該設計并不僅僅是用來解決某一個零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設計的大環境下，該設計通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發的順利進行，是一種有效且實用的白車身零件設計方法

當然，根據實際需求，本設計也可以靈活地應用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側、兩側甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結構除了解決具體的問題外，其實還為車身設計工程師們總結出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設計方法：即鈑金零件螺接的設計方法，這種設計方法靈活實用，目前已被各大主機廠所廣泛采用。在今后的白車身設計中，我們將會越來越多的看到這種設計方法在實車上得以體現。

參考文獻：

[1]姜濤.全新的汽車車身白車身系統開發技術[J].現代零部件，2008，01.

[2]彭岳華，高衛民，徐康聰. 轎車發動機艙關鍵零部件的布置研究[J]. 汽車技術，2010，05： 27-29.

[3]邱國華.汽車模塊化設計的應用與發展[J].上海汽車，2002，11： 1-3.

[4]李民和.汽車行話與專業術語對比研究[J].廣西職業技術學院學報，2008，06： 16-19.

[5]消費新潮[J].世界知識，2003，20.endprint

摘 要：在白車身開發過程中，設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結構具有可拆卸的特點。在總裝造車和售后服務時，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發動機艙內的零部件，減小了操作難度。以發動機艙內的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的設計有效且實用。鈑金零件使用螺接的設計方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據實際需求，應用于白車身其他零件的開發。

關鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號：U463.83+1 文獻標志碼： A 文章編號：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構成整車的基礎，所有其他的零部件，如發動機、底盤、內外飾、空調電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發動機艙和乘員艙構成。其中，發動機艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構成的。發動機、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發動機艙內，并固定于前縱梁上。在當前的白車身結構設計中，除去前端模塊化設計[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構成一個剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發動機艙內的零部件時，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發動機艙的既定空間內進行操作。

發動機艙、水箱框架的典型構成可參考圖2所示。

圖2 發動機艙、水箱框架的典型結構

當前，汽車造型的一種趨勢是流線型、運動化，如車頭“短前鼻”[5]設計，這種造型方式的一個突出特點是將汽車頭部的最前點后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當前的汽車設計也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會將防火墻的位置向車頭方向移動。上述因素都會造成發動機艙的空間被大量地壓縮和占用，這對合理地在發動機艙內布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發動機艙的空間會變的更局促。同時，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會更多地遮擋發動機艙內零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時必然要采取費力的姿勢，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進行操作。可想而知，是非常困難且費時費力的。

圖3 發動機艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結構的應用

為了解決因發動機艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發動機艙內零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設計了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結構：主體思路是將蓄電池安裝側的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動為活動式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進行固定，即該延伸板不用焊點焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時候進行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統的焊接形式之對比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務時安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會對其操作產生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進行必要的維護或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結構能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費時費力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質量，是一種巧妙的人機工程設計。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡單的操作，需螺接的零件通過孔就能進行預定位而無需復雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個設計對工人的操作技能和經驗要求不高，任何操作人員在任何場合都能很方便地實現，可見其工藝適應強，不依賴于成熟穩定的工作技巧。

另外，從整車開發的大環境下考慮，這種螺接結構也是適用的，主要體現在以下幾個方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結構對整車制造工藝不會產生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預先安裝好，和整個白車身一起過油漆車間，進行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時再行拆卸。其次，經某車型實車驗證，這種螺接結構提供的剛度、強度及模態并不低于傳統焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統的焊點相比，使用緊固件可能會使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產制造及售后維修時因操作困難而增加的人力時間成本及售后件的可更換性，這種設計其實是更省錢的。

3 結論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結構能靈活地應用在造車過程和售后服務中，大大方便了發動機艙內的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結構靈活簡單、易于實現、不會影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進一步說，該設計并不僅僅是用來解決某一個零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設計的大環境下，該設計通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發的順利進行，是一種有效且實用的白車身零件設計方法

當然，根據實際需求，本設計也可以靈活地應用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側、兩側甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結構除了解決具體的問題外，其實還為車身設計工程師們總結出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設計方法：即鈑金零件螺接的設計方法，這種設計方法靈活實用，目前已被各大主機廠所廣泛采用。在今后的白車身設計中，我們將會越來越多的看到這種設計方法在實車上得以體現。

參考文獻：

[1]姜濤.全新的汽車車身白車身系統開發技術[J].現代零部件，2008，01.

[2]彭岳華，高衛民，徐康聰. 轎車發動機艙關鍵零部件的布置研究[J]. 汽車技術，2010，05： 27-29.

[3]邱國華.汽車模塊化設計的應用與發展[J].上海汽車，2002，11： 1-3.

[4]李民和.汽車行話與專業術語對比研究[J].廣西職業技術學院學報，2008，06： 16-19.

[5]消費新潮[J].世界知識，2003，20.endprint