汽車前保下垂研究

尹雪松 李鐵 趙秀俠 儲偉 丁宏偉 劉守偉 程宗喬

摘 要：本文針對汽車前保下垂這一現(xiàn)象進行研究，總結(jié)了影響前保下垂的幾個因素，為后續(xù)車型問題改進提供依據(jù)。

關(guān)鍵詞：前保下垂;問題改進

1 引言

汽車保險杠是吸收和減緩外界沖擊力、防護車身前后部的安全裝置。汽車前保險杠除了保持原有的保護功能外，還要追求與車體造型的和諧與統(tǒng)一，追求本身的輕量化。目前轎車的前保險杠以塑料為主，人們稱為塑料保險杠。鑒于塑料特性，尺寸穩(wěn)定性差，容易變形，以及前保自身安裝點為懸臂結(jié)構(gòu)等因素，造成了前保與發(fā)蓋間隙不滿足尺寸定義要求，本文針對于前保下垂這一現(xiàn)象進行分析，找出具體原因，為后續(xù)車型問題改進提供依據(jù)。

2 現(xiàn)狀

前保險杠格柵亮條與發(fā)動機蓋的主流配合形式，存在以下兩種結(jié)構(gòu)形式：“天包地”和“對接”，此兩種結(jié)構(gòu)受塑料保險杠及車身結(jié)構(gòu)特性的影響，均出現(xiàn)不同程度下垂現(xiàn)象，導致前保險杠與發(fā)動機蓋、前保險杠與前大燈的間隙等不滿足產(chǎn)品設(shè)計的定義要求，即顧客最終在市場上看到的俗稱“齜牙咧嘴”的現(xiàn)狀，影響汽車外觀，最終影響車輛的銷售。本文針對奇瑞內(nèi)部代號為T1D/T1C車型的前保下垂現(xiàn)象展開一系列的原因分析、驗證、數(shù)據(jù)采集及最終解決方案的實施等，并為后續(xù)車型設(shè)計提供建議結(jié)構(gòu)。

3 原因調(diào)查分析及驗證

3.1 數(shù)據(jù)采集

※T1C項目的前保險杠格柵亮條與發(fā)動機蓋匹配后的間隙數(shù)據(jù)采集

※T1D項目的前端系統(tǒng)下垂驗證數(shù)據(jù)采集

對以上兩個車型采集的數(shù)據(jù)進行分析，T1C項目經(jīng)過動態(tài)路試50KM后，前保險格柵亮條下沉，兩個端頭間隙變化最大，最大變化1.5mm;T1D項目裝配前保險杠后，前保險杠與發(fā)動機蓋的間隙超差DTS定義值1.3mm左右，兩個車型的前保險杠均出現(xiàn)下垂現(xiàn)象。

3.2 原因調(diào)查及分析

3.2.1前保險杠格柵安裝點車身結(jié)構(gòu)影響

對其前保險杠格柵安裝點對應(yīng)的車身安裝支架進行分析，兩個車型的支架均為懸臂結(jié)構(gòu)且Z方向為搭接結(jié)構(gòu)，不可調(diào)整;強度及實際制造后的尺寸不能滿足裝配要求，排查如下：

同時對T1D項目的車身支架強度從CAE理論計算及實物進行了驗證，CAE理論計算結(jié)果為（下圖1）：P3/P5點剛度最弱，其次為P1/P7點;此四點均為前保險杠上格柵總成在車身上X方向最前端的安裝點，因此其剛度的大小，在前保險杠系統(tǒng)下垂的影響因素中起到至關(guān)重要的作用，通過它的支撐剛度來適當彌補保險杠塑料件特性帶來的下垂風險。

3.2.2 前保險杠格柵總成塑料特性

塑料前保險杠格柵安裝總成自身的結(jié)構(gòu)強度，決定著外飾與車身裝配后呈現(xiàn)的間隙&面差匹配的效果;排查結(jié)果如下：

※前保險杠上格柵總成非一體件，結(jié)構(gòu)軟，易翻折拉長;安裝點到其造型最邊緣長度達到214mm;懸臂長度的比例達到1：1.6倍。

※前保險杠格柵總成自身結(jié)構(gòu)強度偏軟，格柵與前保本體缺少連接緊固點，不滿足匹配需求;

3.3 對策實施及實車驗證

此問題暴露在實車階段，綜合考慮項目的開發(fā)成本及周期，只能在現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的基礎(chǔ)上采取最小的結(jié)構(gòu)優(yōu)化，保證項目的開發(fā)周期、成本和最終的外觀匹配質(zhì)量。

3.3.1對策實施

前保險杠格柵安裝點對應(yīng)的4個車身安裝支架及托起前保險杠本體的2個中支架在Z向均抬高2mm，偏離理論設(shè)計狀態(tài)，形成過程工藝數(shù)據(jù)并對其數(shù)據(jù)進行固化;后期尺寸維護參照固化后的值執(zhí)行。

※前保險杠格柵安裝點對應(yīng)的車身安裝支架X向加長40mm設(shè)計，由原來的99mm設(shè)計為140mm，縮小懸臂比例;通過車身支架托起前保險杠自身的重量，減小前保險杠塑料件偏軟特性帶來的下垂影響。

※前保險杠格柵總成自身結(jié)構(gòu)加強，并在格柵與前保本體之間增加連接緊固點，保證自身結(jié)構(gòu)強度滿足匹配需求。

3.3.2實車驗證

通過以上措施的體現(xiàn)，對T1C/T1D項目進行驗證數(shù)據(jù)分析結(jié)論后如下：

※50km高溫狀態(tài)，間隙變大且最大變化量為0.8mm;拆除氣彈簧，間隙略回縮，最大影響量0.3mm;

※50km高溫狀態(tài)，平度變大且最大變化量為0.6mm;拆除氣彈簧，平度基本恢復，最大影響量0.8mm;

※冷卻后，間隙平度變化在0.3mm內(nèi)。

綜上冷車與熱車狀態(tài)下，最終的前保險杠與發(fā)動機蓋、前大燈、翼子板之間配合的間隙&面差均滿足產(chǎn)品設(shè)計狀態(tài)和DTS要求，呈現(xiàn)完美的整車匹配外觀質(zhì)量。

4 后續(xù)車型規(guī)避方法

針對T1D/T1C出現(xiàn)的前端系統(tǒng)歷史問題總結(jié)，后續(xù)從SE階段、試制階段、VFF階段三個階段開展工作，具體操作方法如下：

4.1 SE階段：排查外飾前保或格柵懸長、水箱橫梁支架懸長并推動產(chǎn)品從結(jié)構(gòu)上制定相應(yīng)措施，具體如下：

（1）前保險杠格柵總成在系統(tǒng)布置時，將懸臂長度縮小，避免設(shè)計結(jié)構(gòu)帶來的下垂風險，格柵懸長控制在130mm±10mm以內(nèi);格柵總成自身結(jié)構(gòu)設(shè)計，要保證其強度，滿足安裝后的尺寸位置需求。

（2）前保險杠格柵總成安裝點對應(yīng)的車身支架，懸臂長度控制50mm±10mm以內(nèi)，并將支架實現(xiàn)Z向滑動搭接，實現(xiàn)Z向調(diào)整，保證最終的支架尺寸精度;

（3）在車身水箱橫梁總成中間位置增加中支架托起前保險杠本體的重量，減少下垂的風險，如圖2所示。

4.2 試制階段：在試制車掛重物驗證、實物前保驗證，驗證產(chǎn)品結(jié)構(gòu)是否有效，是否需要設(shè)變或優(yōu)化;

4.3 VFF階段：搭接路試實施50km路試動態(tài)驗證，驗證整體穩(wěn)定性。

5 結(jié)束語

通過已開發(fā)車型前保下垂原因的分析、驗證、數(shù)據(jù)采集，以及最終解決方案的實施，為后續(xù)車型提供了前保下垂的規(guī)避方法，最終實現(xiàn)了前保下垂問題的前移。