一種多功能頂蓋總成開發的研究和應用

王叢，田佳平，麻桂艷

（華晨汽車工程研究院質量項目管理室，遼寧 沈陽 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，依據目前的市場需求，通常要求一個車型的開發要包含多種頂蓋形式，如全金屬頂蓋、天窗頂、全景天窗頂[2]、全景玻璃頂等。本文將介紹一種多功能的車身頂蓋結構，可以實現全金屬頂蓋、全景天窗頂、全景玻璃頂功能并且兼顧有無行李架的安裝結構。

1 全金屬頂蓋結構

全金屬頂蓋結構采用較為傳統的典型結構，由頂蓋外板及兩個頂蓋中部橫梁組成，如圖1所示：

圖1 全金屬頂蓋總成結構圖

2 全景天窗和全景玻璃頂蓋結構

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

全景玻璃頂蓋總成詳細斷面結構及尺寸如圖3所示，全景玻璃通過粘接結構固定在頂蓋外板翻邊處，全景玻璃與頂蓋預留1mm面差。

圖2 全景天窗和全景玻璃頂蓋總成結構圖

圖3 全景玻璃頂蓋總成結構斷面圖

全景天窗頂蓋總成詳細斷面結構及尺寸如圖4所示，全景天窗通過密封條結構與頂蓋外板配合，翻邊型面與全景玻璃頂蓋保持一致，長度依據密封條結構保留3.5mm。

圖4 全景天窗頂蓋總成結構斷面圖

以上為幾種頂蓋總成結構的基本配合形式說明，為保證足夠的強度要求，頂蓋外板與天窗骨架采用分段銅焊方式進行聯接，焊道長度為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

依據頂蓋形式的變化，若每種頂蓋形式單獨開發一套頂蓋外板模具，投入是很大的，為減少頂蓋外板的工裝模具投資費用，我們既要滿足市場對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，為此需要制定對應的設計策略來規避額外的投資增加。

圖5 頂蓋變化結構斷面圖

首先設計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計。其次全景天窗和全景玻璃頂蓋的翻邊處結構要保證型面完全一致，只在切邊的長度上有差異；如圖5所示。在保證以上數據設計策略的前提下，可以實現三種頂蓋零件的拉延模工序共用，單獨開發全景天窗和全景玻璃頂蓋的切邊工序模具即可，極大的節省了模具投資，并且提高了生產制造環節的生產效率[3]。

4 行李架安裝支架結構

為滿足車頂兩側行李架安裝或頂飾條安裝的變化需求，可以通過如圖6所示的結構實現。

圖6 行李架、頂飾條安裝概念圖

其中，行李架通過幾字型安裝支架安裝，在支架的頂部預留安裝螺柱[4]，需要控制支架的Y向寬度在12.5mm左右，以避免頂蓋與側圍間焊接槽的寬度過大，否則會影響美觀。頂飾條安裝結構可利用頂蓋外板的切邊翻折90度來實現，這樣就實現了兩種安裝結構互不干涉，通用共用，減化焊裝生產環節的生產種類，從而提高生產效率。

5 仿真性能結果驗證

按以上方法進行數據設計，在某SUV[5]車型上進行CAE仿真分析，三種頂蓋形式對應的仿真結果如表1所示。

表1 仿真結果匯總表

通過結果對比，三種頂蓋結構對應的車身剛度結果均可以滿足性能要求，結構差異對結果的影響在可接受的范圍內。

6 結論

通過以上所述，這種通用化的頂蓋結構，可以實現工裝模具投資最小化，結構概念一致化，性能仿真結果優異，很好的實現了消費者的個性化頂蓋樣式需求。