螺接水箱框架上横梁延伸板结构在白车身设计中的应用

　　摘 要：在白车身开发过程中，设计了一种新型的水箱框架上横梁延伸板结构，它通过紧固件螺接的方式安装在白车身前端的水箱框架总成上。和传统的焊接固定方式相比，这种新型的螺接结构具有可拆卸的特点。在总装造车和售后服务时，操作工通过拆卸该板，便能获得更大的工作空间去方便地拆装和维修发动机舱内的零部件，减小了操作难度。以发动机舱内的蓄电池拆装过程为例，证明了螺接水箱框架上横梁延伸板结构的设计有效且实用。钣金零件使用螺接的设计方法，具有一定的普遍意义，适用但不限于水箱框架上横梁延伸板，可根据实际需求，应用于白车身其他零件的开发。

　　关键词：白车身；钣金零件；水箱框架上横梁延伸板；紧固件；螺接

　　中图分类号：U463.83+1 文献标志码： A 文章编号：1005-2550（2014）02-0029-05

　　1 背景介绍

　　所谓白车身[1]是指由钣金零件通过焊接、螺接或铆接等连接方式拼合而成的车身骨架，如图1所示。白车身是构成整车的基础，所有其他的零部件，如发动机、底盘、内外饰、空调电子等的元件都是固定在白车身上，并布置于白车身骨架间的空隙之处。

　　图1 白车身示例图

　　白车身上的空间主要由发动机舱和乘员舱构成。其中，发动机舱位于白车身的前端，是由水箱框架、防火墙和前纵梁之间的空间构成的。发动机、底盘和电子的零部件常布置于此[2]。例如蓄电池，通常安置在发动机舱内，并固定于前纵梁上。在当前的白车身结构设计中，除去前端模块化设计[3]外，水箱框架[4]通常是由若干根梁拼焊为总成，送入焊装车间后，再焊接到白车身下车体前端的。水箱框架焊死到白车身后与其构成一个刚性整体，无法随意拆卸。所以，安装和拆卸发动机舱内的零部件时，工人必须避开水箱框架上横梁及其延伸板的遮挡，并在发动机舱的既定空间内进行操作。

　　发动机舱、水箱框架的典型构成可参考图2所示。

　　图2 发动机舱、水箱框架的典型结构

　　当前，汽车造型的一种趋势是流线型、运动化，如车头“短前鼻”[5]设计，这种造型方式的一个突出特点是将汽车头部的最前点后移，也就是说水箱框架整体后移。另外，当前的汽车设计也越来越注重乘员的感受，为了增大乘员舱的空间，通常会将防火墙的位置向车头方向移动。上述因素都会造成发动机舱的空间被大量地压缩和占用，这对合理地在发动机舱内布置零件提出了难题。如图3所示，因水箱框架后移和防火墙前移，发动机舱的空间会变的更局促。同时，因造型需求，水箱框架上横梁延伸板的位置后移会更多地遮挡发动机舱内零部件如蓄电池的安装和取出路径。工人在拆装时必然要采取费力的姿势，避开焊死的延伸板的遮挡，并克服工作空间减少的影响进行操作。可想而知，是非常困难且费时费力的。

　　图3 发动机舱空间被压缩及水箱框架上横梁延伸板遮挡蓄电池图示

　　2 新型螺接水箱框架上横梁延伸板结构的应用

　　为了解决因发动机舱空间减小和水箱框架上横梁遮挡而造成发动机舱内零部件如蓄电池拆装不便的问题，本文设计了一种新型的水箱框架上横梁延伸板结构：主体思路是将蓄电池安装侧的水箱框架上横梁延伸板巧妙改动为活动式的，并利用目前在汽车制造中已广泛使用的螺接方式进行固定，即该延伸板不用焊点焊死而是用螺栓与螺母紧固在水箱框架上。其中，螺母焊接在相应的钣金上，螺栓为后装。这样，该板就能在必要的时候进行拆卸。水箱框架上横梁延伸板的新型螺接形式与传统的焊接形式之对比可参考图4。