汽車后地板橫梁一連接件結(jié)構(gòu)改進(jìn)

曾鳳

摘 要：本文對(duì)于某車型后地板橫梁一連接件成型困難、應(yīng)力集中問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出了設(shè)計(jì)改進(jìn)，并采用CAE輔助分析手段，對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)。CAE分析為后地板橫梁一連接件結(jié)構(gòu)改進(jìn)提供了有價(jià)值的理論依據(jù)。

關(guān)鍵詞：后地板橫梁一連接件 成型性 強(qiáng)度

1 前言

后地板橫梁一連接件通過(guò)和后地板橫梁一形成腔體，提升了整車扭轉(zhuǎn)和側(cè)面碰撞性能。同時(shí)，后地板橫梁一連接件也是汽車前后地板連接區(qū)域的關(guān)鍵零件，經(jīng)常容易因?yàn)閼?yīng)力集中出現(xiàn)開(kāi)裂問(wèn)題。本文針對(duì)某車型后地板橫梁一連接件成型困難、應(yīng)力集中問(wèn)題進(jìn)行了研究，提出新的改進(jìn)方案，通過(guò)CAE分析驗(yàn)證可行性。

2 后地板橫梁一連接件問(wèn)題描述及分析

本文研究的車型為了加大第二排乘員艙空間，在同平臺(tái)其他車型的基礎(chǔ)上加大后地板橫梁一連接件X向尺寸，因此導(dǎo)致后地板橫梁一連接件出現(xiàn)成型困難、應(yīng)力集中的問(wèn)題。

由圖1可知，后地板橫梁一連接件的側(cè)面翻邊長(zhǎng)度為131mm，對(duì)比圖2所示平同臺(tái)其他車型的側(cè)面翻邊長(zhǎng)度，翻邊加長(zhǎng)了60mm，后地板橫梁一連接件的沖壓深度將加深。因后地板橫梁一連接件中間存在與前地板中通道搭接的臺(tái)階，導(dǎo)致臺(tái)階兩側(cè)區(qū)域存在嚴(yán)重疊料、兩側(cè)圓角存在嚴(yán)重開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)，如圖3所示。同時(shí)后地板橫梁一連接件為單層薄板（t=0.7mm），加長(zhǎng)區(qū)域結(jié)構(gòu)弱，容易產(chǎn)生高應(yīng)力導(dǎo)致疲勞開(kāi)裂（圖4）

3 后地板橫梁一連接件方案

后地板橫梁一連接件的成型問(wèn)題優(yōu)化方向：1是優(yōu)化結(jié)構(gòu)特征，2是零件拆分。因空間限制導(dǎo)致結(jié)構(gòu)優(yōu)化型面有限，因此只能采取分件的方式。高應(yīng)力問(wèn)題改進(jìn)方向：1是增加加強(qiáng)板，2是增加零件料厚。綜合沖壓和強(qiáng)度兩方面的改進(jìn)方向，提出以下3個(gè)方案。

（1）方案1：從側(cè)面翻邊開(kāi)始分件，新零件料厚增加至t=1.0mm。

（2）方案2：從側(cè)面翻邊開(kāi)始分件，新零件料厚不變，中間臺(tái)階區(qū)域增加加強(qiáng)板料厚t=1.0mm。

（3）方案3：從中間臺(tái)階處開(kāi)始分件，新零件料厚增加至t=1.2mm。

4 后地板橫梁一連接件方案分析

通過(guò)對(duì)方案1、方案2和方案3的CAE分析值進(jìn)行對(duì)比可知：3個(gè)方案均能有效改善手剎安裝支架合件的強(qiáng)度。

同時(shí)綜合沖壓、重量、成本等信息進(jìn)行對(duì)比，結(jié)果如表1。

5 結(jié)論

本文通過(guò)對(duì)后地板橫梁一連接件進(jìn)行CAE和沖壓模擬分析，確定其強(qiáng)度較弱、成型開(kāi)裂的風(fēng)險(xiǎn)。通過(guò)對(duì)比多種不同優(yōu)化方案得出，原始方案不滿足設(shè)計(jì)要求，方案1、2強(qiáng)度有改善，但仍存在風(fēng)險(xiǎn)，且方案2零件數(shù)量多，增加了模具成本。綜合性能、質(zhì)量和成本考慮，建議采用方案3，性能最優(yōu)，重量最輕。

參考文獻(xiàn)：

[1]林炳華. 最新汽車使用設(shè)計(jì)【M】哈爾濱：黑龍江人民出版社2005.

[2]黃金陵. 汽車車身設(shè)計(jì)【M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社2007.

[3]成艾國(guó)，沈陽(yáng)，姚佐平. 汽車車身先進(jìn)設(shè)計(jì)方法和流程【M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社2011.

[4]何耀華. 汽車試驗(yàn)技術(shù)【M】北京：機(jī)械工業(yè)出版社2012.