一種多功能頂蓋總成開發(fā)的研究和應(yīng)用

王叢，田佳平，麻桂艷

（華晨汽車工程研究院質(zhì)量項(xiàng)目管理室，遼寧 沈陽(yáng) 110141）

前言

車身的頂蓋總成[1]通常由頂蓋外板、頂蓋橫梁、天窗骨架、行李架安裝支架等零件組成，依據(jù)目前的市場(chǎng)需求，通常要求一個(gè)車型的開發(fā)要包含多種頂蓋形式，如全金屬頂蓋、天窗頂、全景天窗頂[2]、全景玻璃頂?shù)?。本文將介紹一種多功能的車身頂蓋結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)全金屬頂蓋、全景天窗頂、全景玻璃頂功能并且兼顧有無(wú)行李架的安裝結(jié)構(gòu)。

1 全金屬頂蓋結(jié)構(gòu)

全金屬頂蓋結(jié)構(gòu)采用較為傳統(tǒng)的典型結(jié)構(gòu)，由頂蓋外板及兩個(gè)頂蓋中部橫梁組成，如圖1所示：

圖1 全金屬頂蓋總成結(jié)構(gòu)圖

2 全景天窗和全景玻璃頂蓋結(jié)構(gòu)

全景天窗和全景玻璃頂蓋結(jié)構(gòu)形式比較接近，采用頂蓋外板加天窗骨架的結(jié)構(gòu)形式，如圖2所示。

全景玻璃頂蓋總成詳細(xì)斷面結(jié)構(gòu)及尺寸如圖3所示，全景玻璃通過(guò)粘接結(jié)構(gòu)固定在頂蓋外板翻邊處，全景玻璃與頂蓋預(yù)留1mm面差。

圖2 全景天窗和全景玻璃頂蓋總成結(jié)構(gòu)圖

圖3 全景玻璃頂蓋總成結(jié)構(gòu)斷面圖

全景天窗頂蓋總成詳細(xì)斷面結(jié)構(gòu)及尺寸如圖4所示，全景天窗通過(guò)密封條結(jié)構(gòu)與頂蓋外板配合，翻邊型面與全景玻璃頂蓋保持一致，長(zhǎng)度依據(jù)密封條結(jié)構(gòu)保留3.5mm。

圖4 全景天窗頂蓋總成結(jié)構(gòu)斷面圖

以上為幾種頂蓋總成結(jié)構(gòu)的基本配合形式說(shuō)明，為保證足夠的強(qiáng)度要求，頂蓋外板與天窗骨架采用分段銅焊方式進(jìn)行聯(lián)接，焊道長(zhǎng)度為15mm，間距150mm，焊接位置在天窗骨架的切邊邊緣處。

3 頂蓋外板的通用化策略

依據(jù)頂蓋形式的變化，若每種頂蓋形式單獨(dú)開發(fā)一套頂蓋外板模具，投入是很大的，為減少頂蓋外板的工裝模具投資費(fèi)用，我們既要滿足市場(chǎng)對(duì)于多種頂蓋總成的要求，又需要盡可能的減少工裝模具的投入，為此需要制定對(duì)應(yīng)的設(shè)計(jì)策略來(lái)規(guī)避額外的投資增加。

圖5 頂蓋變化結(jié)構(gòu)斷面圖

首先設(shè)計(jì)上保證三種配置變化的頂蓋外板中外觀可視部分型面一致，拉延模具按全金屬頂蓋外板型面設(shè)計(jì)。其次全景天窗和全景玻璃頂蓋的翻邊處結(jié)構(gòu)要保證型面完全一致，只在切邊的長(zhǎng)度上有差異；如圖5所示。在保證以上數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)策略的前提下，可以實(shí)現(xiàn)三種頂蓋零件的拉延模工序共用，單獨(dú)開發(fā)全景天窗和全景玻璃頂蓋的切邊工序模具即可，極大的節(jié)省了模具投資，并且提高了生產(chǎn)制造環(huán)節(jié)的生產(chǎn)效率[3]。

4 行李架安裝支架結(jié)構(gòu)

為滿足車頂兩側(cè)行李架安裝或頂飾條安裝的變化需求，可以通過(guò)如圖6所示的結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)。

圖6 行李架、頂飾條安裝概念圖

其中，行李架通過(guò)幾字型安裝支架安裝，在支架的頂部預(yù)留安裝螺柱[4]，需要控制支架的Y向?qū)挾仍?2.5mm左右，以避免頂蓋與側(cè)圍間焊接槽的寬度過(guò)大，否則會(huì)影響美觀。頂飾條安裝結(jié)構(gòu)可利用頂蓋外板的切邊翻折90度來(lái)實(shí)現(xiàn)，這樣就實(shí)現(xiàn)了兩種安裝結(jié)構(gòu)互不干涉，通用共用，減化焊裝生產(chǎn)環(huán)節(jié)的生產(chǎn)種類，從而提高生產(chǎn)效率。

5 仿真性能結(jié)果驗(yàn)證

按以上方法進(jìn)行數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)，在某SUV[5]車型上進(jìn)行CAE仿真分析，三種頂蓋形式對(duì)應(yīng)的仿真結(jié)果如表1所示。

表1 仿真結(jié)果匯總表

通過(guò)結(jié)果對(duì)比，三種頂蓋結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)的車身剛度結(jié)果均可以滿足性能要求，結(jié)構(gòu)差異對(duì)結(jié)果的影響在可接受的范圍內(nèi)。

6 結(jié)論

通過(guò)以上所述，這種通用化的頂蓋結(jié)構(gòu)，可以實(shí)現(xiàn)工裝模具投資最小化，結(jié)構(gòu)概念一致化，性能仿真結(jié)果優(yōu)異，很好的實(shí)現(xiàn)了消費(fèi)者的個(gè)性化頂蓋樣式需求。