某車架第二橫梁上板開裂問題的解決

王寧武 郜增達(dá)

摘 要：車架就像人體骨架一樣支撐連接汽車的各零部件、承受汽車自身零部件的重量，承受行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等，車架是整車非常關(guān)鍵的核心零部件。尤其是車架的第二橫梁，在保證車架強(qiáng)度與剛度的基礎(chǔ)上，需要為前橋與轉(zhuǎn)向器提供安裝點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：車架；橫梁；強(qiáng)度；剛度

引言

車架所起的作用是支撐連接汽車的各零部件、承受汽車自身零部件的重量，承受行駛時(shí)所受的沖擊、扭曲、慣性力等，車架是整車極為關(guān)鍵的核心零部件。尤其是車架的第二橫梁，在保證車架強(qiáng)度與剛度的基礎(chǔ)上，需要為前橋與轉(zhuǎn)向器提供安裝點(diǎn)。某車型開裂問題出現(xiàn)的部位為轉(zhuǎn)向器安裝點(diǎn)倒角處，為解決此問題，我部進(jìn)行了如下調(diào)查分析。

1 問題來源

某車型車架第二橫梁上板在CAE成型性分析中局部產(chǎn)生開裂（如圖1所示），將嚴(yán)重影響零部件質(zhì)量及整車品質(zhì)和安全性能。

2 原因分析

通過對(duì)標(biāo)各車型的相關(guān)結(jié)構(gòu)，同時(shí)對(duì)第二橫梁上板設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行評(píng)審分析，得出產(chǎn)生局部開裂原因如下：（1）第二橫梁上板開裂處的結(jié)構(gòu)為豎直的翻邊，為保證與下板的焊接配合，翻邊高度達(dá)33.5mm，高度值較大，極易對(duì)鋼板產(chǎn)生拉延減薄現(xiàn)象；（2）開裂部位附近的翻邊型面較復(fù)雜，相鄰側(cè)為安裝轉(zhuǎn)向機(jī)支撐管的外凸結(jié)構(gòu)，延伸到開裂部位為內(nèi)凹的圓弧結(jié)構(gòu)，翻邊的型面起伏大，成型困難；（3）第二橫梁上板選用的為較高強(qiáng)度的鋼板，其材料為SAPH440，板材厚度為3mm，因此成型性能有限，在復(fù)雜型面處容易出現(xiàn)成型開裂或是減薄隱裂現(xiàn)象。

綜上所述，第二橫梁上板開裂的原因主要為：選定牌號(hào)、板厚的鋼板其成型性能有限，并且零件的翻邊高度值較大，同時(shí)翻邊的型面起伏變化劇烈，從而導(dǎo)致出現(xiàn)了成型時(shí)的局部開裂現(xiàn)象。

3 方案制定及驗(yàn)證

3.1 方案制定

通過分析的真因，尋找最佳解決方案，為了保證第二橫梁上板滿足車架剛度、強(qiáng)度要求，材料不允許更改，因此需對(duì)型面的結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化，共制定兩套方案，方案如下：方案一：將開裂部位近側(cè)的外凸型面進(jìn)行回收，將外凸弧面R角內(nèi)移8mm，經(jīng)CAE成型分析，開裂問題得到解決，但是此外凸面為安裝轉(zhuǎn)向機(jī)支撐管的型面，弧面內(nèi)移后轉(zhuǎn)向機(jī)支撐管的焊接面減小，安裝精度不能保證，此方案不可行。方案二：將開裂部位的內(nèi)凹弧面拉直為平面，使翻邊的型面起伏平緩，外凸的型面與平直邊相接，經(jīng)CAE成型分析，開裂問題也得到解決，同時(shí)變更后對(duì)安裝零件區(qū)域無影響，方案可行，圖2為變更前狀態(tài)，圖3為變更后狀態(tài)。

3.2 驗(yàn)證

通過CAE成型性分析，開裂區(qū)域消失，問題得到解決，如圖4所示，原開裂部位無應(yīng)力集中現(xiàn)象。

4 結(jié)束語

此問題反映出設(shè)計(jì)零件的結(jié)構(gòu)要結(jié)合其材料性能，為保證其性能就需采用機(jī)械性能較高的材料，但提高機(jī)械性能的同時(shí)其成型性將會(huì)下降，這就需要避免設(shè)計(jì)過于復(fù)雜的型面結(jié)構(gòu)，同時(shí)在設(shè)計(jì)過程中要結(jié)合工藝成型性分析，將問題消除在設(shè)計(jì)階段，將此解決辦法進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化，為后期相似結(jié)構(gòu)提供了借鑒意義。