汽車車身門檻千斤頂支撐點變形問題優(yōu)化研究

高潔　黃玉珍

摘 要：過某車型設(shè)計開發(fā)過程中的競品車調(diào)查分析結(jié)構(gòu)形式、總結(jié)規(guī)律，以及方案實車驗證測算，解決了千斤頂舉升時車身門檻翻邊變形的問題，并由此提出了車身門檻在千斤頂舉升位置處的結(jié)構(gòu)形式和材料厚度的設(shè)計規(guī)范。

關(guān)鍵詞：剛度；門檻；變形

中圖分類號：U463.8 文獻標識碼：A 文章編號：1005-2550（2018）03-0045-04

Research on Jack Support Point Deformation of BIW Sill

GAO Jie， HUANG Yu- Zhen

（Chery Automobile New Energy Vehicle Engineering Research Institute，Wuhu 241000，China）

Abstract ：Through a model in the design process of competitive car investigation structure， summed up the law， and the real vehicle verification scheme to solve the threshold calculation， sill flanging deformation jack lifting problem， and thus puts forward a sill in the jack lifting body position and thickness of the structure design specification.

Key Words：stiffness； sill； deformation

引 言

乘用車汽車車身門檻為構(gòu)成車身框架的主要結(jié)構(gòu)，在車輛維修或更換輪胎時，車輛需被舉升起來，很多車型舉升車輛時千斤頂裝置支撐在車身門檻處。若門檻結(jié)構(gòu)剛度差，在舉升過程中會導(dǎo)致門檻局部變形或卷曲，會產(chǎn)生安全隱患和外觀不良的影響，所以車身門檻結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計顯得尤為重要。本文通過對競品車結(jié)構(gòu)分析和試驗調(diào)查，統(tǒng)計出不同門檻結(jié)構(gòu)的競品車表現(xiàn)，得出一定的規(guī)律，并詳細分析不同舉升裝置的特點和要求，通過實車的方案驗證，解決了千斤頂舉升時車身門檻翻邊變形的問題。

1 變形問題描述

某車型在試制生產(chǎn)過程中，左、右門檻后千斤頂支撐點在使用剪式千斤頂舉升時門檻翻邊存在可視變形，如圖1所示。

2 變形原因分析

2.1 舉升裝置調(diào)查

針對普通轎車常用舉升裝置進行調(diào)查，根據(jù)舉升裝置使用場合以及與車身接觸尺寸不同，常用的有以下三種：隨車工具多為剪式千斤頂，此種舉升裝置托舉時卡接車身翻邊尺寸為40mm；4S店和維修店多為臥式千斤頂和液壓舉升機，如圖2、3所示，此2種舉升裝置托盤托舉時接觸車身翻邊尺寸都為130mm。其中臥式千斤頂在舉升過程中托盤會有側(cè)向力，這對車身翻邊Y向變形有一定影響。

2.2 變形特征

經(jīng)現(xiàn)場實際查看，車身左、右門檻后千斤頂支撐點處側(cè)圍外板翻邊發(fā)生卷曲變形、側(cè)圍內(nèi)板和門檻內(nèi)板翻邊出現(xiàn)Y向屈服變形；而車身左、右門檻前千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)翻邊未出現(xiàn)變形。零件翻邊出現(xiàn)變形，為零件所承受應(yīng)力超過材料屈服強度產(chǎn)生的塑性變形，可通過提升現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的材料屈服強度或增加翻邊厚度分散應(yīng)力來解決。

對比前、后門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，車身左、右前門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)為5層鈑金件焊接而成、總料厚均為5.8mm，而車身左、右后門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)為3層鈑金件焊接而成、總料厚分別為2.9mm、2.7mm，而前、后門檻處結(jié)構(gòu)組成零件所使用材料屈服強度基本相當(dāng)，具體見圖4。由此可判斷為車身左、右后門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)總料厚較薄，導(dǎo)致在舉升過程中此處應(yīng)力超過材料屈服強度而產(chǎn)生變形。

3 問題解決措施

針對車身門檻千斤頂支撐點強度CAE分析尚無成熟可靠的分析工況，所以無法通過CAE分析提供可信的支持，但可以通過競品車調(diào)查尋求相關(guān)參考信息。

3.1 競品車結(jié)構(gòu)調(diào)查

對13款競品車車身門檻千斤頂支撐點處翻邊料厚進行調(diào)查后統(tǒng)計見表1。

然后對這13款競品車在空載時使用臥式千斤頂將車輪胎舉升離地60mm的試驗，統(tǒng)計各種翻邊料厚結(jié)構(gòu)的變形情況見表2。由競品車試驗統(tǒng)計結(jié)果可以看出門檻千斤頂支撐點處翻邊料厚t<3.5mm都有變形的風(fēng)險。

3.2 第一輪方案驗證

根據(jù)以上原因分析可知，車身左、右后門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)總料厚較薄，導(dǎo)致在舉升過程中此處應(yīng)力超過材料屈服強度而產(chǎn)生變形。所以整改措施分別針對左、右后門檻千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)分散應(yīng)力和加強料厚分別制定了4種整改方案進行驗證。具體方案描述見表3。

通過方案2、3驗證可知，在不增加門檻翻邊總料厚、僅通過燒焊和結(jié)構(gòu)膠來分散千斤頂支撐點處結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力，對翻邊變形幾乎無改善效果。

通過方案1驗證可知，在增加加強板50mm長度范圍內(nèi)左、右后門檻千斤頂支撐點處翻邊總料厚分別達到了4.1mm、3.9mm，此方案滿足剪式千斤頂舉升要求，但是臥式千斤頂托舉時與門檻翻邊接觸的長度達到130mm，增加的加強板長度不能跨越臥式千斤頂整個托盤直徑，導(dǎo)致驗證時門檻翻邊仍有局部變形。

通過方案4驗證可知，增加加強板后左、右后門檻千斤頂支撐點處翻邊總料厚分別達到了4.1mm、3.9mm，在驗證時四層板處未出現(xiàn)變形的情況，但由于考慮料厚增加對焊接質(zhì)量的影響方案4增加的加強板焊接邊有避讓四層板焊接的缺口，驗證時四層板位置處無變形；而加強板缺口處仍有變形3mm。

通過以上4種方案驗證可知在左、右后門檻千斤頂支撐點處增加1.2mm的加強板，提升門檻翻邊料厚對解決千斤頂舉升變形問題有效改善，但為同時滿足剪式和臥式兩種千斤頂舉升，加強板長度需超過130mm能跨越臥式千斤頂整個托盤直徑。

3.3 第二輪方案驗證

根據(jù)第一輪驗證結(jié)果，在方案4基礎(chǔ)上對加強板進行了改進，去除了焊接邊處缺口，具體見圖5、6。

根據(jù)改進方案制作實物零件進行剪式和臥式兩種千斤頂舉升驗證后，門檻處翻邊未出現(xiàn)明顯可見變形，此方案有效解決了車身門檻千斤頂支撐點變形問題。具體見圖7、8。

6 結(jié)論

（1）新車型車身結(jié)構(gòu)設(shè)計時既要考慮剪式千斤頂，還要考慮臥式千斤頂?shù)呐e升工況。

（2）采用車身門檻翻邊支撐千斤頂結(jié)構(gòu)，千斤頂舉升位置翻邊總料厚建議不低于3.5mm。

（3）剪式千斤頂和臥式千斤頂在舉升時與車身接觸的長度分別為40mm和130mm，故千斤頂舉升位置需增加加強板，則加強板X向長度需大于130mm。

參考文獻：

[1]張湘衡，高月鵬. 汽車車身結(jié)構(gòu)和維修技術(shù)解析（三）[J]. 汽車維修與保養(yǎng)，2015，（02）：83-85.

[2]程東霽，胡雯婷，雷定中，鄔志軍. 汽車尾板舉升機構(gòu)的設(shè)計及有限元分析[J]. 皖西學(xué)院學(xué)報，2014，30（02）：49-51.

[3]馬迅，過學(xué)迅，趙幼平，閔曉煒. 車身結(jié)構(gòu)中常用薄壁構(gòu)件的剛度分析[J]. 湖北汽車工業(yè)學(xué)院學(xué)報，2000，（04）：1-7.

[4]汪家利. 基于車身剛度及變形分析法的結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計[D].武漢理工大學(xué)，2010.

[5]張湘衡，高月鵬.汽車車身結(jié)構(gòu)和維修技術(shù)解析（三）[J].汽車維修與保養(yǎng)，2015（02）：83-85.