乘用車前地板總成設計探析

金有寬 鄧亞鵬

摘 要：時代的發展，乘用車地板總成設計已經成為未來汽車發展的一個趨勢。汽車白車身設計中，乘用車前地板總成設計屬于比較關鍵部分，需設計人員明確設計需要注意的事項，并制定科學的設計方案，保障汽車乘用車前地板總成設計效率的提高.本文是針對乘用車前地板總成、乘用車前地板總成設計的工藝要求、乘用車前地板總成邊界的設計參數、乘用車前地板總成性能驗證等的相關概述，了解乘用車前地板總成設計情況，并通過CAE軟件的仿真情況，保障乘用車前地板總成的性能滿足要求。

關鍵詞：乘用車;前地板總成;性能設計

0 引言

白車身中前地板總成是設計需要重視的環節之一，前地板子系統中有中通道結構、避讓排氣管、傳動軸等零件，前地板子系統配接的零件是座椅、傳動軸、地毯、制冷管路零件、安全帶，設計人員需要依據前地板總成配接、材料、結構等，來進行乘用車前地板的總成設計，并針對具體乘用車前地板總成情況，對于具體設計方案進行科學調整，增強乘用車前地板總成的設計效果。

1 乘用車前地板總成的相關概述

乘用車前地板焊接總成中包括很多零件有：左前地板本體、右前地板本體、左前門檻內板焊接總成、右前門檻內板焊接總成、前座椅安裝橫梁焊接總成、后座椅安裝橫梁焊接總成、中間通道焊接總成。要對乘用車前地板進行設計，設計人員應考慮的因素較多，不僅需要滿足乘客在乘坐過程中的舒適性，還應盡量減少碰撞對于乘客帶來的危險[1]。

2 乘用車前地板總成設計的工藝要求

設計人員對乘用車前地板設計應重視面向制造，前地板設計首要條件就是保障白車身性能，還應使得車前地板各區域的零件接口需求得到滿足。本次可以先從制造角度對乘車前地板設計工藝的要求介紹[2]。

2.1 防石擊噴涂材料

乘用車通常距離地面距離較小，如果前地板被砂石濺到，鈑金油漆剝落，最終可能造成鈑金腐蝕。技術人員若是想要對地板鈑金進行保護，在距離地面的間隙最小的乘用車前地板區域，去噴涂PVC防石擊涂料，高端車型后車體的局部區域也可以噴涂這種材料，將整個車體豐富能力極大程度的提高。

2.2 焊接

焊接工藝在加壓、加熱、或是加壓加熱同時進行的條件下，利用填充材料，使兩工件產生原子間相互擴散，形成冶金結合的加工工藝和聯接方式。焊接方式主要包括激光焊接、電弧焊接、點焊、CO2焊接等，地板零件比較常用的方式是點焊或是CO2保護焊焊接[3]。

2.3 沖壓

塑性加工中，沖壓方式應用比較廣泛。沖壓通常是在室溫條件下。運用壓力機上安裝零件進行沖壓，分離或是塑性變形，得到加工需要的零件。前地板設計要考慮的因素之一就是前地板本身的剛度，可以設計筋條，縱向排列，高度、拔模角度應根據實際情況科學設置。設計人員應將地板加強筋設計為凸筋。

3 乘用車前地板總成邊界的設計參數

乘用車前地板總成上需要安裝的零件很多，包括底盤、內飾等。前地板總成中零部件需要用到的材料有門檻內板、座椅橫梁、中通道等，這些零件屬于碰撞力傳導關鍵的渠道。因此，零件通常需要使用的是高強鋼板，與車外部會接觸零件一般使用的是耐腐蝕性較強鍍鋅板。

3.1 前地板設計

在乘用車前地板總成設計中，需要了解的關鍵問題之一是保證乘車人員的腳部舒適，可以將地板踵點處的地板面進行特殊設計，一般將其設計為與水平面、垂直面平行平面。

3.2 前地板面的高度參數（ 整車坐標的Z 向值）

設計人員在進行乘用車前地板總成設計中，需要重視前地板面高度確定，需了解與之相關的參數：主要包括總布置前后的乘員踵點Z向坐標、緩沖墊厚度、地毯、車身阻尼膠厚度。地板面的高度值是踵點Z坐標值與地毯之和，還需了解緩沖墊、前地板面寬度、車身阻尼膠厚度，進而確定前地板面的高度。

3.3 前地板寬度參數（Y向）

地板寬度主要決定于門檻斷面，前地板以及門檻的搭接，翻邊有兩種，一種是向上翻邊，另外一種是向下翻邊。還應在設計中了解翻邊形式對于沖壓工藝可能產生的影響，之后根據前地板面詳細情況以及工藝流程進行具體車型的選擇。

3.4 前地板長度的參數（ X 向）

在與中后地板搭接時，前地板以及乘車中地板或后地板的分界線是由總布置油箱以及點H所在位置所在的位置。油箱布置位置比前地板高，設計人員還需了解油箱前部加強結構、油箱安裝結構設置，因此，乘車前地板以及中地板或后地板分界線通常是在油箱的前面。詳細的數值主要決定于下車體加強梁結構與車型整體布置情況。

4 乘用車前地板總成性能驗證

對乘用車前地板總成設計中，性能設計的項目有安全帶固定點的強度、碰撞性能、防腐性能、模態、剛度等。安全帶固定點的強度需要驗證內容有安全帶固定點強度試驗、碰撞性能需要驗證的內容汽車側面碰撞的乘員保護情況，乘用車前地板總成防腐性能應驗證電泳車身剖解檢查，剛度性能設計需要是依據白車身試驗了解其性能。

模態驗證主要根據的是白車身的模態試驗決定。安全帶固定點的強度、碰撞性能、防腐性能、模態、剛度等的驗證方式主要是通過CAE軟件進行模擬分析，通過分析結果，了解前地板面性能設計的合理性。

5 結束語

乘用車前地板總成的設計，設計人員需考慮因素較多，例如前地板結構、材料選擇、驗證內容以及方式等，并以CAE軟件為基礎進行仿真模擬分析與驗證，進而保證設計不僅可以減少成本支出，也可以保障車前地板總成設計符合規定標準，提升乘用車前地板總成設計的效率。

參考文獻：

[1]鄧道林，張雨，王忠校等.某乘用車地板結構的多目標優化分析[C].面向未來的汽車與交通——中國汽車工程學會年會，2018（15）：89.

[2]葉子青.乘用車側面碰撞抗側體變形裝置及帶有該裝置的乘用車[P].2018（42）：52-53.

[3]李華，宋斌.乘用車換代車型KD方式生產工藝方案設計[J].汽車工藝與材料，2016，000（002）：38-39，44.

作者簡介：金有寬（1986-），男，遼寧沈陽人，本科，研究方向：汽車車身下車體設計研發。