乘用車雨水槽飾板結構設計淺析

朱祝英

武漢理工大學 湖北 武漢 430070

引言

進入2018年后，我國汽車千人保有量已經(jīng)從2006年的38輛發(fā)展到超過140輛。蓬勃發(fā)展的汽車市場，反映著我國人民對于擁有汽車、尤其是對高質量高水平汽車的需求依然旺盛，而我們汽車行業(yè)從業(yè)者肩負的責任是給消費者提供質量更好水平更高的商品車。高質量的汽車，離不開設計結構與裝配方式得到優(yōu)化過的車身零部件和它們與車身之間更加熟練與精準的裝配工藝。雨水槽飾板是發(fā)動機艙內(nèi)一個重要組成部件，它不僅有配合要求，也有結構合理要求，對雨水槽飾板的設計結構最佳對零部件供應商和主機廠都有利。

1 雨水槽飾板的結構與用途

1.1 雨水槽飾板的結構

雨水槽飾板是汽車發(fā)動機艙內(nèi)裝配在前圍板上，與引擎蓋和前擋風玻璃配合的樹脂零部件，其上裝配著前雨刮，有些車型也會選擇在其上安裝前雨刮噴嘴。

按配合區(qū)域給雨水槽飾板可以劃分為四大區(qū)域。與前擋風玻璃配合的弧線邊沿區(qū)域是唇邊部位，與前雨刮和前雨刮噴嘴配合、結構呈斜面凸起的區(qū)域是拱面部位，其上裝配一根膠條與引擎蓋配合的區(qū)域是斜邊區(qū)域，下端與前圍板配合固定的區(qū)域是底板部位。

（1）整體一體成型結構

對雨水槽進行截面切割后會發(fā)現(xiàn)這個零部件的主體其實是可以通過注塑工藝實現(xiàn)一體成型的。注塑完成冷卻后再裝配上其他的配合膠條、小飾板和墊片墊塊等配件。其優(yōu)點在于生產(chǎn)出來的單品整體形狀和精度高，當生產(chǎn)因素不變時生產(chǎn)單品的狀態(tài)穩(wěn)定；而缺點是雨水槽主體比較大，外形存在較多曲面結構，對注塑工藝和生產(chǎn)機器有一定要求，成本較高。

（2）配件組裝結構

若生產(chǎn)條件無法一體成型工藝注塑出雨水槽主體，可以選擇將雨水槽主體分為好幾個配合件分開注塑，然后通過鉚接或者熱處理，將多個曲面結構沿著曲面邊緣分成幾個加工難度低的單獨注塑件，每個單獨注塑配件都會沿著配合處延伸一段，在上面留下定位部位，通過鉚接、熱融等工藝制作成雨水槽飾板總成。其優(yōu)點在于分解成好幾個單獨組成件后，降低了對注塑工藝和生產(chǎn)機器的要求，也降低了成本；而缺點在于將生產(chǎn)流程增加，為了做好品質管理和控制而需要做的監(jiān)管和維護工作增加許多，而且組裝結合的總成精度沒有一體成型的高，狀態(tài)也容易發(fā)生波動。

1.2 雨水槽飾板用途

雨水槽飾板的主要用途就是填補上車身引擎蓋和前擋風玻璃之間前圍板的那一塊凹陷區(qū)域，降低行駛風阻與風噪；和將落在引擎蓋與前擋風玻璃之間區(qū)域的雨水導流，從雨水槽飾板拱面上的孔洞網(wǎng)面流向前圍板，再向兩邊流向翼子板與車身側圍外板之間的縫隙排向車外；還有利用斜邊上裝配的膠條與引擎蓋配合，封閉隔絕從這片區(qū)域進入發(fā)動機艙的外界風沙等。

2 雨水槽飾板周邊配合

2.1 基本配置的周邊配合

對于同一款車型，不同的型號配置不同，基本配置的發(fā)動機艙內(nèi)可能沒有很多飾板來遮蓋內(nèi)部空出來的空間，與雨水槽飾板配合的車身配件有如下幾種：

（1）前圍板

雨水槽飾板與前圍板的配合分為與前圍板上板配合和與下板配合，上板配合決定雨水槽飾板唇邊部位與前擋風玻璃貼合，不會發(fā)生翹起松脫；下板配合決定雨水槽飾板底板部位與前圍板下板不會松動脫離，兩種配合方式都有多種。

（2）前雨刮

雨水槽飾板上面會預留有兩個圓形孔，用于前雨刮與前雨刮電機的裝配，此處配合較多螺帽緊固配合。前雨刮的雨刮臂正常工作需要來回刮動前擋風玻璃，所以螺栓緊固需要設定足夠的強度和剛度。

（3）引擎蓋

雨水槽飾板與引擎蓋的配合主要集中在雨水槽飾板斜邊部位上裝配的膠條區(qū)域，膠條與引擎蓋的配合狀態(tài)都會部分重疊，以徹底封閉隔絕外界與發(fā)動機艙內(nèi)部，防止外界沙塵和雨水從這塊區(qū)域進入發(fā)動機艙內(nèi)。從前后方向的截面來看，還需要對膠條與引擎蓋的重疊區(qū)域進行設定，重疊區(qū)域的高度應小于膠條高度的50%，這是為了給引擎蓋關閉提供足夠的緩沖。因為引擎蓋關閉時，它的最低位置是低于圖紙配合狀態(tài)的，預留下足夠的緩沖區(qū)域能減少通過膠條傳遞到雨水槽飾板斜邊部位的沖擊載荷。車輛的正常使用會涉及到引擎蓋的開閉，對膠條的材料與成型還會有抗破損強度方面的耐久性能要求。

（4）前擋風玻璃

雨水槽飾板與前擋風玻璃的配合部位主要集中在雨水槽飾板唇邊部位，配合方式有兩種，有的選擇讓雨水槽飾板唇邊部位貼在前擋風玻璃上面，有的選擇讓雨水槽唇邊部位與前擋風玻璃邊沿部位貼合。

（5）A立柱飾條/車頂飾條

雨水槽飾板與A立柱飾條/車頂飾條的配合部位主要集中在雨水槽飾板唇邊的左右兩邊邊角部位，，唇邊的配合部位會針對A立柱飾條/車頂飾條的形狀進行仿形拱起處理，而因為這種處理較為復雜，大部分設計方式都是采取將拱起仿形部位單獨作為一個配件，裝配到唇邊部位邊角，考慮到整車裝配中雨水槽飾板與A立柱飾條/車頂飾條這兩個配件的裝配工序相近，配合方式基本都是選擇讓雨水槽飾板的唇邊邊角覆蓋在A立柱飾條/車頂飾條上面，方便裝配也防止兩者配合松脫。

（6）前雨刮噴嘴

大部分車型都將前雨刮噴嘴的裝配位置設定在雨水槽飾板或者引擎蓋上面，當將前雨刮噴嘴的裝配位置設計在雨水槽飾板上，前雨刮噴嘴采取的是嵌入式配合，配合部位不光要考慮到裝配與耐久穩(wěn)固方面的要求，防止前雨刮噴嘴因為溫度變化脫出；配合部位的選擇還得滿足前雨刮噴嘴的噴射角度與范圍符合設計要求，防止噴射區(qū)域偏離要求的區(qū)域；同時雨水槽飾板底面還要設計出固定輸液管路的配合結構，防止汽車行駛中管路晃動造成異音，或者管路被壓住導致噴水量不足或不噴水。

2.2 更高配置的周邊配合

對屬于更高配置的那些款式，發(fā)動機艙內(nèi)會采取集成式設計配合，會采用較多的飾板來遮蓋內(nèi)部的裝配結構與空余空間，營造出一種井井有條的氣氛，突出對空間的有效利用，這種情況下在雨水槽飾板周邊與之配合的車身配件會多出如下幾種。

3 配合部位的定位約束

3.1 與前圍板上板和前擋風玻璃

以卡扣式配合為例：采用卡扣式配合時，配件廠家將卡扣裝上雨水槽飾板，然后送往主機廠在整車總裝環(huán)節(jié)裝配上車身。

采用這種配合方式的優(yōu)點在于當車身上前圍板上板精度良好、狀態(tài)穩(wěn)定，同時裝配人員的作業(yè)熟練程度較高時，裝配作業(yè)較為省時，只需要將雨水槽飾板一一按壓卡入即可完成裝配作業(yè)，而且卡扣與孔位配合容易定位，裝配狀態(tài)較為穩(wěn)定；缺點在于為了防止卡扣漏裝和運輸中遺失，生產(chǎn)檢查環(huán)節(jié)要設置管控，物流環(huán)節(jié)也要對裝運臺車進行約束設置，而整車總裝環(huán)節(jié)因為看不到雨水槽飾板上的卡扣位置，這種配合方式對車身精度、狀態(tài)穩(wěn)定程度和作業(yè)員熟練程度有較高要求，而且雨水槽飾板上對卡扣座的位置度、高度以及與卡扣配合約束的精度有較高要求。

3.2 與前圍板下板

以卡扣式配合為例：采用卡扣式配合時，主機廠在整車總裝環(huán)節(jié)先將雨水槽飾板裝配上車身，再卡入卡扣固定，而另一種狀態(tài)，配件廠家將卡扣裝上雨水槽飾板底面的卡扣座，然后送往主機廠在整車總裝環(huán)節(jié)裝配上車身的方式基本被淘汰，因為采用這種結構時裝配人員看不到卡扣位置，這會提升裝配難度，降低生產(chǎn)效率。

采用這種配合方式的優(yōu)點在于當車身上前圍板下板精度良好、狀態(tài)穩(wěn)定，裝配作業(yè)較為省時，只需要將雨水槽飾板推入然后卡上卡扣即可完成裝配作業(yè)，而且卡扣與孔位配合容易定位，裝配狀態(tài)較為穩(wěn)定，從主機廠角度來考慮是最優(yōu)解；缺點在于這種配合方式對車身精度和狀態(tài)穩(wěn)定程度有較高要求。

4 重點部位配合要求

4.1 唇邊部位

不管唇邊部位具體結構是采取軟膠唇邊與雨水槽飾板本體配合還是唇邊部位下部采用卡槽結構，雨水槽飾板唇邊部位的配合要求基本一致，那就是唇邊部位的長度方向和高度方向。

對唇邊長度方向的要求，軟膠唇邊結構主要是外觀方面，局部過長凸出顯得唇邊部位不協(xié)調，或者軟膠過長導致與前擋風玻璃配合時貼合卷入，發(fā)生卷邊；對唇邊高度方向的要求，軟膠唇邊結構主要是配合方面，與前擋風玻璃配合時唇邊部位高于玻璃，間隙過大，雨水槽飾板容易松脫，或低于玻璃導致配合時無法卡入。

所以在雨水槽飾板單品檢具的設計上需要增加幾組斷面檢測塊，對唇邊部位進行仿形來提供檢測，并設計基準范圍，對唇邊部位的高度進行測量與管控；同時檢具上與唇邊部位貼合配合部位也需要增加唇邊輪廓線并設計基準范圍，對唇邊的長度進行測量與管控。

對于唇邊部位還有一般產(chǎn)品性能要求，主要集中在三點：熱老化性能、濕熱老化性能和抗模糊性能。

4.2 雨水槽整體

對于雨水槽整體還有一般產(chǎn)品性能要求，主要集中在五點：熱循環(huán)性能、抗磨損性能、耐候性、耐化學性和唇邊分離抗性。

以熱循環(huán)性能為例：檢測主要通過將測試產(chǎn)品裝配上試驗車，放入熱循環(huán)實驗室中進行熱循環(huán)試驗，實驗過程中和完成后都要確認外觀狀態(tài)與顏色是否發(fā)生變化，是否在允許范圍內(nèi)，以及最終是否恢復到實驗前的原始狀態(tài)。

5 總結

配合部件設計結構的進一步優(yōu)化對整車裝配工藝與效率的提升有一定影響，對提升整車品質有較大幫助，所以趁著國內(nèi)實體經(jīng)濟復蘇與國家更提倡實體經(jīng)濟發(fā)展的雙重重大利好，從基礎設計出發(fā)，優(yōu)化配合部件設計結構是廣大零部件供應商趕上發(fā)展浪潮的好機會。