汽車車身門檻千斤頂支撐點(diǎn)變形問(wèn)題優(yōu)化研究

高潔　黃玉珍

摘 要：過(guò)某車型設(shè)計(jì)開發(fā)過(guò)程中的競(jìng)品車調(diào)查分析結(jié)構(gòu)形式、總結(jié)規(guī)律，以及方案實(shí)車驗(yàn)證測(cè)算，解決了千斤頂舉升時(shí)車身門檻翻邊變形的問(wèn)題，并由此提出了車身門檻在千斤頂舉升位置處的結(jié)構(gòu)形式和材料厚度的設(shè)計(jì)規(guī)范。

關(guān)鍵詞：剛度；門檻；變形

中圖分類號(hào)：U463.8 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：1005-2550（2018）03-0045-04

Research on Jack Support Point Deformation of BIW Sill

GAO Jie， HUANG Yu- Zhen

（Chery Automobile New Energy Vehicle Engineering Research Institute，Wuhu 241000，China）

Abstract ：Through a model in the design process of competitive car investigation structure， summed up the law， and the real vehicle verification scheme to solve the threshold calculation， sill flanging deformation jack lifting problem， and thus puts forward a sill in the jack lifting body position and thickness of the structure design specification.

Key Words：stiffness； sill； deformation

引 言

乘用車汽車車身門檻為構(gòu)成車身框架的主要結(jié)構(gòu)，在車輛維修或更換輪胎時(shí)，車輛需被舉升起來(lái)，很多車型舉升車輛時(shí)千斤頂裝置支撐在車身門檻處。若門檻結(jié)構(gòu)剛度差，在舉升過(guò)程中會(huì)導(dǎo)致門檻局部變形或卷曲，會(huì)產(chǎn)生安全隱患和外觀不良的影響，所以車身門檻結(jié)構(gòu)剛度的設(shè)計(jì)顯得尤為重要。本文通過(guò)對(duì)競(jìng)品車結(jié)構(gòu)分析和試驗(yàn)調(diào)查，統(tǒng)計(jì)出不同門檻結(jié)構(gòu)的競(jìng)品車表現(xiàn)，得出一定的規(guī)律，并詳細(xì)分析不同舉升裝置的特點(diǎn)和要求，通過(guò)實(shí)車的方案驗(yàn)證，解決了千斤頂舉升時(shí)車身門檻翻邊變形的問(wèn)題。

1 變形問(wèn)題描述

某車型在試制生產(chǎn)過(guò)程中，左、右門檻后千斤頂支撐點(diǎn)在使用剪式千斤頂舉升時(shí)門檻翻邊存在可視變形，如圖1所示。

2 變形原因分析

2.1 舉升裝置調(diào)查

針對(duì)普通轎車常用舉升裝置進(jìn)行調(diào)查，根據(jù)舉升裝置使用場(chǎng)合以及與車身接觸尺寸不同，常用的有以下三種：隨車工具多為剪式千斤頂，此種舉升裝置托舉時(shí)卡接車身翻邊尺寸為40mm；4S店和維修店多為臥式千斤頂和液壓舉升機(jī)，如圖2、3所示，此2種舉升裝置托盤托舉時(shí)接觸車身翻邊尺寸都為130mm。其中臥式千斤頂在舉升過(guò)程中托盤會(huì)有側(cè)向力，這對(duì)車身翻邊Y向變形有一定影響。

2.2 變形特征

經(jīng)現(xiàn)場(chǎng)實(shí)際查看，車身左、右門檻后千斤頂支撐點(diǎn)處側(cè)圍外板翻邊發(fā)生卷曲變形、側(cè)圍內(nèi)板和門檻內(nèi)板翻邊出現(xiàn)Y向屈服變形；而車身左、右門檻前千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)翻邊未出現(xiàn)變形。零件翻邊出現(xiàn)變形，為零件所承受應(yīng)力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度產(chǎn)生的塑性變形，可通過(guò)提升現(xiàn)有結(jié)構(gòu)的材料屈服強(qiáng)度或增加翻邊厚度分散應(yīng)力來(lái)解決。

對(duì)比前、后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)發(fā)現(xiàn)，車身左、右前門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)為5層鈑金件焊接而成、總料厚均為5.8mm，而車身左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)為3層鈑金件焊接而成、總料厚分別為2.9mm、2.7mm，而前、后門檻處結(jié)構(gòu)組成零件所使用材料屈服強(qiáng)度基本相當(dāng)，具體見圖4。由此可判斷為車身左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)總料厚較薄，導(dǎo)致在舉升過(guò)程中此處應(yīng)力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生變形。

3 問(wèn)題解決措施

針對(duì)車身門檻千斤頂支撐點(diǎn)強(qiáng)度CAE分析尚無(wú)成熟可靠的分析工況，所以無(wú)法通過(guò)CAE分析提供可信的支持，但可以通過(guò)競(jìng)品車調(diào)查尋求相關(guān)參考信息。

3.1 競(jìng)品車結(jié)構(gòu)調(diào)查

對(duì)13款競(jìng)品車車身門檻千斤頂支撐點(diǎn)處翻邊料厚進(jìn)行調(diào)查后統(tǒng)計(jì)見表1。

然后對(duì)這13款競(jìng)品車在空載時(shí)使用臥式千斤頂將車輪胎舉升離地60mm的試驗(yàn)，統(tǒng)計(jì)各種翻邊料厚結(jié)構(gòu)的變形情況見表2。由競(jìng)品車試驗(yàn)統(tǒng)計(jì)結(jié)果可以看出門檻千斤頂支撐點(diǎn)處翻邊料厚t<3.5mm都有變形的風(fēng)險(xiǎn)。

3.2 第一輪方案驗(yàn)證

根據(jù)以上原因分析可知，車身左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)總料厚較薄，導(dǎo)致在舉升過(guò)程中此處應(yīng)力超過(guò)材料屈服強(qiáng)度而產(chǎn)生變形。所以整改措施分別針對(duì)左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)分散應(yīng)力和加強(qiáng)料厚分別制定了4種整改方案進(jìn)行驗(yàn)證。具體方案描述見表3。

通過(guò)方案2、3驗(yàn)證可知，在不增加門檻翻邊總料厚、僅通過(guò)燒焊和結(jié)構(gòu)膠來(lái)分散千斤頂支撐點(diǎn)處結(jié)構(gòu)承受應(yīng)力，對(duì)翻邊變形幾乎無(wú)改善效果。

通過(guò)方案1驗(yàn)證可知，在增加加強(qiáng)板50mm長(zhǎng)度范圍內(nèi)左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處翻邊總料厚分別達(dá)到了4.1mm、3.9mm，此方案滿足剪式千斤頂舉升要求，但是臥式千斤頂托舉時(shí)與門檻翻邊接觸的長(zhǎng)度達(dá)到130mm，增加的加強(qiáng)板長(zhǎng)度不能跨越臥式千斤頂整個(gè)托盤直徑，導(dǎo)致驗(yàn)證時(shí)門檻翻邊仍有局部變形。

通過(guò)方案4驗(yàn)證可知，增加加強(qiáng)板后左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處翻邊總料厚分別達(dá)到了4.1mm、3.9mm，在驗(yàn)證時(shí)四層板處未出現(xiàn)變形的情況，但由于考慮料厚增加對(duì)焊接質(zhì)量的影響方案4增加的加強(qiáng)板焊接邊有避讓四層板焊接的缺口，驗(yàn)證時(shí)四層板位置處無(wú)變形；而加強(qiáng)板缺口處仍有變形3mm。

通過(guò)以上4種方案驗(yàn)證可知在左、右后門檻千斤頂支撐點(diǎn)處增加1.2mm的加強(qiáng)板，提升門檻翻邊料厚對(duì)解決千斤頂舉升變形問(wèn)題有效改善，但為同時(shí)滿足剪式和臥式兩種千斤頂舉升，加強(qiáng)板長(zhǎng)度需超過(guò)130mm能跨越臥式千斤頂整個(gè)托盤直徑。

3.3 第二輪方案驗(yàn)證

根據(jù)第一輪驗(yàn)證結(jié)果，在方案4基礎(chǔ)上對(duì)加強(qiáng)板進(jìn)行了改進(jìn)，去除了焊接邊處缺口，具體見圖5、6。

根據(jù)改進(jìn)方案制作實(shí)物零件進(jìn)行剪式和臥式兩種千斤頂舉升驗(yàn)證后，門檻處翻邊未出現(xiàn)明顯可見變形，此方案有效解決了車身門檻千斤頂支撐點(diǎn)變形問(wèn)題。具體見圖7、8。

6 結(jié)論

（1）新車型車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)既要考慮剪式千斤頂，還要考慮臥式千斤頂?shù)呐e升工況。

（2）采用車身門檻翻邊支撐千斤頂結(jié)構(gòu)，千斤頂舉升位置翻邊總料厚建議不低于3.5mm。

（3）剪式千斤頂和臥式千斤頂在舉升時(shí)與車身接觸的長(zhǎng)度分別為40mm和130mm，故千斤頂舉升位置需增加加強(qiáng)板，則加強(qiáng)板X向長(zhǎng)度需大于130mm。

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