螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)在白車身設(shè)計(jì)中的應(yīng)用

姚毅

摘 要：在白車身開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統(tǒng)的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結(jié)構(gòu)具有可拆卸的特點(diǎn)。在總裝造車和售后服務(wù)時(shí)，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件，減小了操作難度。以發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有效且實(shí)用。鈑金零件使用螺接的設(shè)計(jì)方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據(jù)實(shí)際需求，應(yīng)用于白車身其他零件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號(hào)：U463.83+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構(gòu)成整車的基礎(chǔ)，所有其他的零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、內(nèi)外飾、空調(diào)電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發(fā)動(dòng)機(jī)艙和乘員艙構(gòu)成。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構(gòu)成的。發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，并固定于前縱梁上。在當(dāng)前的白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除去前端模塊化設(shè)計(jì)[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構(gòu)成一個(gè)剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件時(shí)，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的既定空間內(nèi)進(jìn)行操作。

發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型構(gòu)成可參考圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，汽車造型的一種趨勢(shì)是流線型、運(yùn)動(dòng)化，如車頭“短前鼻”[5]設(shè)計(jì)，這種造型方式的一個(gè)突出特點(diǎn)是將汽車頭部的最前點(diǎn)后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當(dāng)前的汽車設(shè)計(jì)也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會(huì)將防火墻的位置向車頭方向移動(dòng)。上述因素都會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間被大量地壓縮和占用，這對(duì)合理地在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間會(huì)變的更局促。同時(shí)，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會(huì)更多地遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時(shí)必然要采取費(fèi)力的姿勢(shì)，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進(jìn)行操作?？上攵?，是非常困難且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

為了解決因發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)：主體思路是將蓄電池安裝側(cè)的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動(dòng)為活動(dòng)式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進(jìn)行固定，即該延伸板不用焊點(diǎn)焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應(yīng)的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時(shí)候進(jìn)行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統(tǒng)的焊接形式之對(duì)比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務(wù)時(shí)安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個(gè)開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時(shí)，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會(huì)對(duì)其操作產(chǎn)生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進(jìn)行必要的維護(hù)或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結(jié)構(gòu)能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費(fèi)時(shí)費(fèi)力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進(jìn)行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質(zhì)量，是一種巧妙的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡(jiǎn)單的操作，需螺接的零件通過孔就能進(jìn)行預(yù)定位而無需復(fù)雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)工人的操作技能和經(jīng)驗(yàn)要求不高，任何操作人員在任何場(chǎng)合都能很方便地實(shí)現(xiàn)，可見其工藝適應(yīng)強(qiáng)，不依賴于成熟穩(wěn)定的工作技巧。

另外，從整車開發(fā)的大環(huán)境下考慮，這種螺接結(jié)構(gòu)也是適用的，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結(jié)構(gòu)對(duì)整車制造工藝不會(huì)產(chǎn)生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預(yù)先安裝好，和整個(gè)白車身一起過油漆車間，進(jìn)行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時(shí)再行拆卸。其次，經(jīng)某車型實(shí)車驗(yàn)證，這種螺接結(jié)構(gòu)提供的剛度、強(qiáng)度及模態(tài)并不低于傳統(tǒng)焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統(tǒng)的焊點(diǎn)相比，使用緊固件可能會(huì)使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產(chǎn)制造及售后維修時(shí)因操作困難而增加的人力時(shí)間成本及售后件的可更換性，這種設(shè)計(jì)其實(shí)是更省錢的。

3 結(jié)論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)能靈活地應(yīng)用在造車過程和售后服務(wù)中，大大方便了發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結(jié)構(gòu)靈活簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、不會(huì)影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進(jìn)一步說，該設(shè)計(jì)并不僅僅是用來解決某一個(gè)零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設(shè)計(jì)的大環(huán)境下，該設(shè)計(jì)通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發(fā)的順利進(jìn)行，是一種有效且實(shí)用的白車身零件設(shè)計(jì)方法

當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需求，本設(shè)計(jì)也可以靈活地應(yīng)用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側(cè)、兩側(cè)甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結(jié)構(gòu)除了解決具體的問題外，其實(shí)還為車身設(shè)計(jì)工程師們總結(jié)出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設(shè)計(jì)方法：即鈑金零件螺接的設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法靈活實(shí)用，目前已被各大主機(jī)廠所廣泛采用。在今后的白車身設(shè)計(jì)中，我們將會(huì)越來越多的看到這種設(shè)計(jì)方法在實(shí)車上得以體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜濤.全新的汽車車身白車身系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)[J].現(xiàn)代零部件，2008，01.

[2]彭岳華，高衛(wèi)民，徐康聰. 轎車發(fā)動(dòng)機(jī)艙關(guān)鍵零部件的布置研究[J]. 汽車技術(shù)，2010，05： 27-29.

[3]邱國(guó)華.汽車模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展[J].上海汽車，2002，11： 1-3.

[4]李民和.汽車行話與專業(yè)術(shù)語對(duì)比研究[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，06： 16-19.

[5]消費(fèi)新潮[J].世界知識(shí)，2003，20.endprint

摘 要：在白車身開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統(tǒng)的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結(jié)構(gòu)具有可拆卸的特點(diǎn)。在總裝造車和售后服務(wù)時(shí)，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件，減小了操作難度。以發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有效且實(shí)用。鈑金零件使用螺接的設(shè)計(jì)方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據(jù)實(shí)際需求，應(yīng)用于白車身其他零件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號(hào)：U463.83+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構(gòu)成整車的基礎(chǔ)，所有其他的零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、內(nèi)外飾、空調(diào)電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發(fā)動(dòng)機(jī)艙和乘員艙構(gòu)成。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構(gòu)成的。發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，并固定于前縱梁上。在當(dāng)前的白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除去前端模塊化設(shè)計(jì)[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構(gòu)成一個(gè)剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件時(shí)，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的既定空間內(nèi)進(jìn)行操作。

發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型構(gòu)成可參考圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，汽車造型的一種趨勢(shì)是流線型、運(yùn)動(dòng)化，如車頭“短前鼻”[5]設(shè)計(jì)，這種造型方式的一個(gè)突出特點(diǎn)是將汽車頭部的最前點(diǎn)后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當(dāng)前的汽車設(shè)計(jì)也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會(huì)將防火墻的位置向車頭方向移動(dòng)。上述因素都會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間被大量地壓縮和占用，這對(duì)合理地在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間會(huì)變的更局促。同時(shí)，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會(huì)更多地遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時(shí)必然要采取費(fèi)力的姿勢(shì)，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進(jìn)行操作?？上攵欠浅＠щy且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

為了解決因發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)：主體思路是將蓄電池安裝側(cè)的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動(dòng)為活動(dòng)式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進(jìn)行固定，即該延伸板不用焊點(diǎn)焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應(yīng)的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時(shí)候進(jìn)行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統(tǒng)的焊接形式之對(duì)比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務(wù)時(shí)安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個(gè)開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時(shí)，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會(huì)對(duì)其操作產(chǎn)生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進(jìn)行必要的維護(hù)或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結(jié)構(gòu)能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費(fèi)時(shí)費(fèi)力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進(jìn)行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質(zhì)量，是一種巧妙的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡(jiǎn)單的操作，需螺接的零件通過孔就能進(jìn)行預(yù)定位而無需復(fù)雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)工人的操作技能和經(jīng)驗(yàn)要求不高，任何操作人員在任何場(chǎng)合都能很方便地實(shí)現(xiàn)，可見其工藝適應(yīng)強(qiáng)，不依賴于成熟穩(wěn)定的工作技巧。

另外，從整車開發(fā)的大環(huán)境下考慮，這種螺接結(jié)構(gòu)也是適用的，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結(jié)構(gòu)對(duì)整車制造工藝不會(huì)產(chǎn)生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預(yù)先安裝好，和整個(gè)白車身一起過油漆車間，進(jìn)行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時(shí)再行拆卸。其次，經(jīng)某車型實(shí)車驗(yàn)證，這種螺接結(jié)構(gòu)提供的剛度、強(qiáng)度及模態(tài)并不低于傳統(tǒng)焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統(tǒng)的焊點(diǎn)相比，使用緊固件可能會(huì)使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產(chǎn)制造及售后維修時(shí)因操作困難而增加的人力時(shí)間成本及售后件的可更換性，這種設(shè)計(jì)其實(shí)是更省錢的。

3 結(jié)論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)能靈活地應(yīng)用在造車過程和售后服務(wù)中，大大方便了發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結(jié)構(gòu)靈活簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、不會(huì)影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進(jìn)一步說，該設(shè)計(jì)并不僅僅是用來解決某一個(gè)零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設(shè)計(jì)的大環(huán)境下，該設(shè)計(jì)通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發(fā)的順利進(jìn)行，是一種有效且實(shí)用的白車身零件設(shè)計(jì)方法

當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需求，本設(shè)計(jì)也可以靈活地應(yīng)用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側(cè)、兩側(cè)甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結(jié)構(gòu)除了解決具體的問題外，其實(shí)還為車身設(shè)計(jì)工程師們總結(jié)出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設(shè)計(jì)方法：即鈑金零件螺接的設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法靈活實(shí)用，目前已被各大主機(jī)廠所廣泛采用。在今后的白車身設(shè)計(jì)中，我們將會(huì)越來越多的看到這種設(shè)計(jì)方法在實(shí)車上得以體現(xiàn)。

參考文獻(xiàn)：

[1]姜濤.全新的汽車車身白車身系統(tǒng)開發(fā)技術(shù)[J].現(xiàn)代零部件，2008，01.

[2]彭岳華，高衛(wèi)民，徐康聰. 轎車發(fā)動(dòng)機(jī)艙關(guān)鍵零部件的布置研究[J]. 汽車技術(shù)，2010，05： 27-29.

[3]邱國(guó)華.汽車模塊化設(shè)計(jì)的應(yīng)用與發(fā)展[J].上海汽車，2002，11： 1-3.

[4]李民和.汽車行話與專業(yè)術(shù)語對(duì)比研究[J].廣西職業(yè)技術(shù)學(xué)院學(xué)報(bào)，2008，06： 16-19.

[5]消費(fèi)新潮[J].世界知識(shí)，2003，20.endprint

摘 要：在白車身開發(fā)過程中，設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)，它通過緊固件螺接的方式安裝在白車身前端的水箱框架總成上。和傳統(tǒng)的焊接固定方式相比，這種新型的螺接結(jié)構(gòu)具有可拆卸的特點(diǎn)。在總裝造車和售后服務(wù)時(shí)，操作工通過拆卸該板，便能獲得更大的工作空間去方便地拆裝和維修發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件，減小了操作難度。以發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的蓄電池拆裝過程為例，證明了螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)有效且實(shí)用。鈑金零件使用螺接的設(shè)計(jì)方法，具有一定的普遍意義，適用但不限于水箱框架上橫梁延伸板，可根據(jù)實(shí)際需求，應(yīng)用于白車身其他零件的開發(fā)。

關(guān)鍵詞：白車身；鈑金零件；水箱框架上橫梁延伸板；緊固件；螺接

中圖分類號(hào)：U463.83+1 文獻(xiàn)標(biāo)志碼： A 文章編號(hào)：1005-2550（2014）02-0029-05

1 背景介紹

所謂白車身[1]是指由鈑金零件通過焊接、螺接或鉚接等連接方式拼合而成的車身骨架，如圖1所示。白車身是構(gòu)成整車的基礎(chǔ)，所有其他的零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、內(nèi)外飾、空調(diào)電子等的元件都是固定在白車身上，并布置于白車身骨架間的空隙之處。

圖1 白車身示例圖

白車身上的空間主要由發(fā)動(dòng)機(jī)艙和乘員艙構(gòu)成。其中，發(fā)動(dòng)機(jī)艙位于白車身的前端，是由水箱框架、防火墻和前縱梁之間的空間構(gòu)成的。發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤和電子的零部件常布置于此[2]。例如蓄電池，通常安置在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)，并固定于前縱梁上。在當(dāng)前的白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，除去前端模塊化設(shè)計(jì)[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊為總成，送入焊裝車間后，再焊接到白車身下車體前端的。水箱框架焊死到白車身后與其構(gòu)成一個(gè)剛性整體，無法隨意拆卸。所以，安裝和拆卸發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件時(shí)，工人必須避開水箱框架上橫梁及其延伸板的遮擋，并在發(fā)動(dòng)機(jī)艙的既定空間內(nèi)進(jìn)行操作。

發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型構(gòu)成可參考圖2所示。

圖2 發(fā)動(dòng)機(jī)艙、水箱框架的典型結(jié)構(gòu)

當(dāng)前，汽車造型的一種趨勢(shì)是流線型、運(yùn)動(dòng)化，如車頭“短前鼻”[5]設(shè)計(jì)，這種造型方式的一個(gè)突出特點(diǎn)是將汽車頭部的最前點(diǎn)后移，也就是說水箱框架整體后移。另外，當(dāng)前的汽車設(shè)計(jì)也越來越注重乘員的感受，為了增大乘員艙的空間，通常會(huì)將防火墻的位置向車頭方向移動(dòng)。上述因素都會(huì)造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間被大量地壓縮和占用，這對(duì)合理地在發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)布置零件提出了難題。如圖3所示，因水箱框架后移和防火墻前移，發(fā)動(dòng)機(jī)艙的空間會(huì)變的更局促。同時(shí)，因造型需求，水箱框架上橫梁延伸板的位置后移會(huì)更多地遮擋發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池的安裝和取出路徑。工人在拆裝時(shí)必然要采取費(fèi)力的姿勢(shì)，避開焊死的延伸板的遮擋，并克服工作空間減少的影響進(jìn)行操作?？上攵?，是非常困難且費(fèi)時(shí)費(fèi)力的。

圖3 發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間被壓縮及水箱框架上橫梁延伸板遮擋蓄電池圖示

2 新型螺接水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)的應(yīng)用

為了解決因發(fā)動(dòng)機(jī)艙空間減小和水箱框架上橫梁遮擋而造成發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)零部件如蓄電池拆裝不便的問題，本文設(shè)計(jì)了一種新型的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)：主體思路是將蓄電池安裝側(cè)的水箱框架上橫梁延伸板巧妙改動(dòng)為活動(dòng)式的，并利用目前在汽車制造中已廣泛使用的螺接方式進(jìn)行固定，即該延伸板不用焊點(diǎn)焊死而是用螺栓與螺母緊固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相應(yīng)的鈑金上，螺栓為后裝。這樣，該板就能在必要的時(shí)候進(jìn)行拆卸。水箱框架上橫梁延伸板的新型螺接形式與傳統(tǒng)的焊接形式之對(duì)比可參考圖4。

使用螺接方式后，在總裝造車或售后服務(wù)時(shí)安裝蓄電池的步驟可參考圖5，而拆卸步驟按圖反之操作即可。具體拆裝步驟描述如下：在總裝車間安裝蓄電池前，先將水箱框架上橫梁延伸板上的緊固件即螺栓卸下，再卸下該板，這樣就能為工人操作提供一個(gè)開闊而無遮擋的空間。然后，操作工利用此空間將蓄電池在前縱梁上先安裝好，再放置延伸板，最后用緊固件即螺栓將其打緊固定。這樣，就完成了蓄電池和延伸板的安裝操作。在售后維修時(shí)，如要拆卸蓄電池，操作工可先將水箱框架上橫梁延伸板上的螺栓卸下，再卸下該板，此處就不會(huì)對(duì)其操作產(chǎn)生遮擋。然后，操作工可以很輕松地通過無遮擋空間卸下蓄電池，進(jìn)行必要的維護(hù)或更換后，再輕松地裝到前縱梁上。最后，通過螺栓打緊延伸板即可。

顯而易見，螺接結(jié)構(gòu)能為操作工提供靈活的工作空間，避免其費(fèi)時(shí)費(fèi)力地繞開水箱框架上橫梁延伸板的遮擋進(jìn)行操作，降低了其工作難度，提高了其工作效率和工作質(zhì)量，是一種巧妙的人機(jī)工程設(shè)計(jì)。此外，螺栓的安裝及拆卸是非常簡(jiǎn)單的操作，需螺接的零件通過孔就能進(jìn)行預(yù)定位而無需復(fù)雜的工裝來保證其裝配精度，所以這個(gè)設(shè)計(jì)對(duì)工人的操作技能和經(jīng)驗(yàn)要求不高，任何操作人員在任何場(chǎng)合都能很方便地實(shí)現(xiàn)，可見其工藝適應(yīng)強(qiáng)，不依賴于成熟穩(wěn)定的工作技巧。

另外，從整車開發(fā)的大環(huán)境下考慮，這種螺接結(jié)構(gòu)也是適用的，主要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面。首先，水箱框架上橫梁延伸板的螺接結(jié)構(gòu)對(duì)整車制造工藝不會(huì)產(chǎn)生影響：延伸板及其緊固件在車身車間可以預(yù)先安裝好，和整個(gè)白車身一起過油漆車間，進(jìn)行必要的防腐和上漆處理。至總裝車間后，在安裝蓄電池時(shí)再行拆卸。其次，經(jīng)某車型實(shí)車驗(yàn)證，這種螺接結(jié)構(gòu)提供的剛度、強(qiáng)度及模態(tài)并不低于傳統(tǒng)焊接，能滿足整車安全、耐久和舒適性能的要求。最后，和傳統(tǒng)的焊點(diǎn)相比，使用緊固件可能會(huì)使單件成本有所提高，但綜合考慮到在生產(chǎn)制造及售后維修時(shí)因操作困難而增加的人力時(shí)間成本及售后件的可更換性，這種設(shè)計(jì)其實(shí)是更省錢的。

3 結(jié)論與展望

從上文的論述可以看出，螺接的水箱框架上橫梁延伸板結(jié)構(gòu)能靈活地應(yīng)用在造車過程和售后服務(wù)中，大大方便了發(fā)動(dòng)機(jī)艙內(nèi)的零部件尤其是大體積零部件的拆裝，其結(jié)構(gòu)靈活簡(jiǎn)單、易于實(shí)現(xiàn)、不會(huì)影響整車制造工藝和性能，而且成本也不高。進(jìn)一步說，該設(shè)計(jì)并不僅僅是用來解決某一個(gè)零件的拆裝困難問題，更重要的是，在整車設(shè)計(jì)的大環(huán)境下，該設(shè)計(jì)通過改變自身的連接方式，確保了造型、總布置、性能、制造工藝和成本等多方的要求不被打折扣，有利于整車開發(fā)的順利進(jìn)行，是一種有效且實(shí)用的白車身零件設(shè)計(jì)方法

當(dāng)然，根據(jù)實(shí)際需求，本設(shè)計(jì)也可以靈活地應(yīng)用于水箱框架上橫梁延伸板的任一側(cè)、兩側(cè)甚至整根上橫梁。所以說，本文介紹的螺接水箱框架上橫梁延伸板的結(jié)構(gòu)除了解決具體的問題外，其實(shí)還為車身設(shè)計(jì)工程師們總結(jié)出了一種具備普遍意義的白車身鈑金零件設(shè)計(jì)方法：即鈑金零件螺接的設(shè)計(jì)方法，這種設(shè)計(jì)方法靈活實(shí)用，目前已被各大主機(jī)廠所廣泛采用。在今后的白車身設(shè)計(jì)中，我們將會(huì)越來越多的看到這種設(shè)計(jì)方法在實(shí)車上得以體現(xiàn)。

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