商用车白车身开裂问题的研究和改进

商用车白车身开裂问题的研究和改进

发表时间：2018-11-20T09:43:25.980Z 来源：《科技研究》2018年9期作者：曹文超

[导读] 本文主要针对商用车白车身开裂问题展开探讨，思考了商用车白车身开裂问题的具体的情况

安徽江淮汽车集团股份有限公司技术中心安徽合肥 230000

摘要：本文主要针对商用车白车身开裂问题展开探讨，思考了商用车白车身开裂问题的具体的情况，并提出了商用车白车身开裂问题的改进措施，希望可以为今后的商用车白车身开裂问题的研究提供参考。

关键词：商用车；白车身；开裂

前言

当前，针对商用车白车身开裂问题的研究还不够多，所以，针对商用车白车身开裂问题，我们有必要进一步分析，从而明确商用车白车身开裂问题的原因，找出改进措施。

1、车身开裂以及当前检测的方法概述

车身耐久性是评价汽车质量好坏的一项重要指标。在车辆行驶过程中，悬架系统将承受由路面传来的各种载荷反复冲击，这些载荷将直接或间接传递到车身相关部件上，在长时间的交变载荷作用下，车身钣金件存在疲劳破坏的风险。一旦发生破坏，破坏区域就会随着车辆的继续使用逐渐扩大，以致影响车辆的安全和使用寿命。四通道台架试验是一种垂直道路模拟疲劳试验，是检验车身疲劳、耐久的有效手段。通过载荷谱和当量里程较能直观地反映车身可能存在的风险点，及其发生破坏的起始时间和破坏程度。

随着汽车工业的发展，汽车走进了千家万户，成为生活中必不可少的工具。厢货车作为全封闭运输各类货品的商用车型，以其机动灵活、操作方便、工作快捷高效的特点，成为城乡物流、小商品经营、特殊化工品运输的主力军。有些商用车是典型的以城市物流运输为主的厢货车。车身采用欧洲主流商用车造型，前置发动机，后部与轻型客车相似，玻璃采用盲窗设计，低调而美观。节能、环保、安全成为当今汽车发展的主题，目前在国内外商用车的发展过程中也沿着轻量化的方向发展：轻量化结构、轻质材料被广泛应用于商用车驾驶室中[，伴随商用车驾驶室轻量化设计过程中，车身刚度、强度出现新的问题，因此在试生产或实验过程中出现车身开裂、噪音大、驾驶室密封不严等问题。

由于产品售后服务品质提升，将用户三包里程数增长一倍，为了更好验证产品性能，公司将产品路试标准进行了相应提高，车辆在路试中经受了更多挑战，反馈回一些未曾出现的质量问题。其中，车身本体前围局部区域开裂现象较为严重，开裂区域结构亟待优化。

比如，为了满足路试标准提升对车身可靠性的新要求，必须对出现的车身前围开裂问题进行改进。在不改变现有工装的基础上，对车身开裂处零部件结构及焊接方式进行优化，包括改进开裂件结构、增加加强件、增加烧焊、改善焊点数量及位置等几个方面的处理措施。

2、分析开裂产生原因

前围地板开裂位置发生在发动机舱左右两个拐角边缘处，通过对此处断面和受力形式分析，初步判断在强化路的鹅卵石和大扭曲路面，开裂位置受到较大载荷作用，此处结构强度不能满足实际路况载荷要求，首先导致前围加强梁、前围挡板及中地板焊接边先撕裂，进而向上传递，最终使前围与风窗下横梁搭接边撕裂。

通过对实车道路试验得到的道路试验载荷谱进行分析，确定了造成前围地板开裂的实际路况和开裂初始位置最大应力点。

（1）强化路的大扭曲路段不是造成前围地板开裂的主要路况；

（2）强化路的石块路段和鹅卵石路段是造成前围地板开裂的主要路况。

通过对前围地板开裂位置的结构形式进行分析，确定了造成开裂位置强度不足的原因包括以下5个方面：

（1）前围地板主断面抗弯能力不足。前围地板焊接边缘属于单边受力，整个结构在驾驶室受扭或冲击载荷作用时，地板焊接边应力集中明显，强度严重不足，最终导致此处结构出现裂纹；

（2）发动机舱左右两个拐角相对于平面不对称，导致两侧受力不均匀，特别是由于左侧拐角位置圆角半径相对于右侧小，造成左侧应力更大，容易先出现裂纹；

（3）前围加强梁应力集中现象明显。原有结构前围加强梁采用分段式结构，在梁搭接位置容易出现应力集中现象，加强效果没有达到实际道路载荷要求；

（4）地板发动机舱内部加强结构抗弯能力不足，刚度不连续。原有结构断面尺寸小，加强梁与风窗下横梁没有形成连续结构，导致此处刚度不连续、刚度突变。

（5）前围结构所选材料牌号总体强度等级较小。原有结构前围地板在开裂位置大部分零件采用普通钢板，材料强度等级低，无法满足实际道路载荷要求。

3、制定解决问题的对策与实施状况

在明确了地板开裂原因的情况下，针对问题的主要原因，首先优化了前围地板主断面，然后重新布置了前围加强梁结构、优化了地板发动机舱内部加强方案、提高了关键零部件材料强度等级，最后优化了前后悬置刚度，具体实施方案如下：

优化前围加强梁布置，提高前围加强梁整体刚性，优化焊接结构，避免由于两件搭接出现应力集中，同时增大发动机舱左侧拐角半径，尽量保证两个拐角位置的强度一致。

加大地板发动机舱内部结构断面，提高断面抗弯能力，同时保证加强梁与风窗下横梁和地板形成连续加强结构，保证此处刚度连续，避免刚度突变。加强结构关键连接部位采用螺栓固定，提高连接强度。

结合CAE分析结果，对影响前围地板强度的关键零件采用高强度钢板，提高关键部位强度等级。前围地板开裂位置采用高强度钢板的零件由之前的4个提高到目前的7个，满足前围地板在发动机舱位置的强度要求。

优化前围与中地板搭接处结构，增大截面尺寸，提高断面抗弯能力，同时提高前围发动机舱开口处的刚性和边缘的局部强度，改为封闭截面避免原方案前围与地板翻边搭接处直接受力。

总之，白车身总成作为整车关键总成，强度指标一直是影响产品质量的关键性能，特别是商用厢货车的行驶路况与其它车型相比更加恶劣，白车身强度要求更加严格。

设计初期需明确白车身总成受力特点，特别是根据驾驶室悬置固定方案确定地板受力形式，根据受力形式布置车身主断面和关键节点，避免由于车身主断面和关键节点设计不合理导致白车身强度不足。

驾驶室强度与悬置的性能及可靠性密切相关，必须以系统性的视角来审视白车身结构强度问题。橡胶悬置的开发从流程上和技术上要进一步规范和提高，白车身设计要依托有限元分析，重点关注动态的疲劳强度问题。

在整个结构改进过程中充分利用了CAE分析手段，真正实现了将CAE分析与设计改进有效地结合在一起，最终为结构改进提供了有力的理论依据，为驾驶室的全新试制、圆满完成试验奠定了理论基础。规范白车身总成典型结构的设计，避免由于搭接结构设计不合理、圆角曲面不光顺、焊点布置不合理等问题影响白车身强度。白车身总成关键受力零件必要时要采用高强度钢板，提高局部强度等级。严格控制白车身冲压件质量和总成焊接质量，保证白车身总成制造水平满足设计要求，避免由于冲压和焊接缺陷影响总成强度。

4、结束语

综上所述，在商用车白车身开裂问题方面，我们也应当更加清楚，更加明白商用车白车身开裂问题的解决方法，提出更好的改进措施，本文总结了商用车白车身开裂问题的改进方案，可供参考。

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