汽車塑料前端模塊設(shè)計(jì)思路研究

劉振高 史強(qiáng)

摘 要：本文簡(jiǎn)單介紹前端模塊的發(fā)展趨勢(shì)和構(gòu)成單元，以某車型塑料前端框架為例淺析設(shè)計(jì)思路和工作要點(diǎn)。

關(guān)鍵詞：前端框架;CAE分析;模塊化;輕量化

0 引言

隨著全球汽車制造技術(shù)向模塊化、集成化、輕量化方向發(fā)展，近20年來(lái)前端模塊在汽車上的應(yīng)用范圍和應(yīng)用數(shù)量在逐漸增加。汽車上使用塑料前端模塊是重要發(fā)展趨勢(shì)，從而支撐整車輕量化、低油耗、低排放。

1 前端模塊發(fā)展趨勢(shì)

前端模塊發(fā)展趨勢(shì)，如圖1所示。

圖1 ?前端模塊發(fā)展趨勢(shì)圖

2 前端模塊構(gòu)成分類

前端模塊根據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃，采用不同集成度來(lái)集成零部件?，F(xiàn)主流集成形式共3種：①集成散熱器總成、機(jī)蓋鎖（低度集成）;②集成散熱器總成、機(jī)蓋鎖、大燈、防撞梁（中度集成）;③集成散熱器總成、機(jī)蓋鎖、大燈、防撞梁、前保險(xiǎn)杠（高度集成）。

3 安裝點(diǎn)布置方式

為了滿足前端框架的模態(tài)與整車動(dòng)剛度的要求，前端框架總成與車身安裝點(diǎn)布置應(yīng)在前端框架兩端，最優(yōu)方案應(yīng)為上、中、下均存在安裝固定點(diǎn)，以保證CAE分析時(shí)滿足整車技術(shù)要求，如圖2所示。

圖2 ?最優(yōu)安裝點(diǎn)布置方式

如整車布置無(wú)法滿足安裝點(diǎn)最優(yōu)方案，安裝點(diǎn)布置應(yīng)盡量分散并靠近邊界。

4 前端框架設(shè)計(jì)思路及工作要點(diǎn)

塑料前端框架在設(shè)計(jì)之初，應(yīng)首先根據(jù)整車布置方案確定前端模塊集成零部件，以適應(yīng)事業(yè)部生產(chǎn)工藝規(guī)劃，并編制產(chǎn)品設(shè)計(jì)構(gòu)想。設(shè)計(jì)構(gòu)想內(nèi)容應(yīng)包含：模塊產(chǎn)品構(gòu)成、模擬裝配順序、安裝點(diǎn)布置構(gòu)想、標(biāo)桿數(shù)據(jù)信息、材料選擇確定、CAE分析項(xiàng)目及標(biāo)準(zhǔn)要求、周邊件間隙定義等要求。

以某車型設(shè)計(jì)過(guò)程為例：

前端框架設(shè)計(jì)主要工作重點(diǎn)在于如何保證前端框架模態(tài)、剛度及強(qiáng)度等技術(shù)特性能夠滿足整車狀態(tài)的技術(shù)要求。同時(shí)工作的難點(diǎn)也在于前端框架的技術(shù)特性要求定義的確定?？赏ㄟ^(guò)對(duì)標(biāo)應(yīng)用塑料前端框架的車型技術(shù)特性要求，結(jié)合整車技術(shù)要求，進(jìn)行分解最終確定塑料前端框架技術(shù)特性要求。

4.1 集成零部件確認(rèn)

根據(jù)整車布置方案和生產(chǎn)工藝規(guī)劃，該車型前端模塊采用低度集成形式進(jìn)行設(shè)計(jì)，如圖3所示。

圖3 ?前端模塊集成零部件

4.2 安裝點(diǎn)布置

該車型前端框架總成與車身安裝點(diǎn)布置在前端框架兩端。由于機(jī)蓋鎖集成在前端框架上且有高強(qiáng)度要求，因此前端框架此處需進(jìn)行特別加強(qiáng)設(shè)計(jì)，增加鐵支架加強(qiáng)，以此保證前端框架強(qiáng)度能夠滿足機(jī)蓋鎖的拉力要求。

4.3 與周邊件間隙設(shè)計(jì)確定

根據(jù)車輛安全性能和拆裝方便性要求，確定前端框架與周邊配合產(chǎn)品設(shè)計(jì)間隙。

4.4 與車身安裝點(diǎn)確定

與車身安裝點(diǎn)確定，如圖4所示。

圖4 ?安裝點(diǎn)布置

4.5 與周邊件安裝結(jié)構(gòu)的確定

4.6 材料選擇

前端框架一般材料為PP-LGF30或PP-LGF40。

4.7 CAE分析

根據(jù)PP-LGF30材料特性進(jìn)行CAE分析，分析項(xiàng)目應(yīng)包括鎖扣極限拉力，機(jī)蓋緩沖塊安裝點(diǎn)剛度，冷凝器安裝點(diǎn)剛度，前端框架扭曲強(qiáng)度，前端模塊總成安裝剛度，整車動(dòng)剛度等。

以上CAE分析結(jié)果合格后，相關(guān)方確認(rèn)前端模塊數(shù)據(jù)可凍結(jié)進(jìn)行產(chǎn)品開(kāi)發(fā)。

5 結(jié)論

隨著汽車設(shè)計(jì)技術(shù)規(guī)劃向模塊化、集成化、輕量化方向發(fā)展，塑料前端模塊將重點(diǎn)應(yīng)用在未來(lái)車型研發(fā)上。規(guī)范的布置方案，科學(xué)的強(qiáng)度要求，合理的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)以及精準(zhǔn)的CAE分析都將是后期重點(diǎn)研究的內(nèi)容，也是目前制約設(shè)計(jì)的難點(diǎn)。