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乘用车承载式车身底板一体化结构设计

项目分类:汽车 发布时间:2022-07-30 ID:687410
  • 乘用车承载式车身底板一体化结构设计
  • 乘用车承载式车身底板一体化结构设计

  在整车结构开发流程中,车身底板作为连接上下车体、传递路面载荷的核心承载部件,其结构合理性直接决定整车NVH表现、碰撞安全性能与轻量化水平。本次呈现的一体化底板结构,采用变截面薄壁冲压成型思路,整体轮廓完全贴合乘用车乘员舱与动力舱的下部布局边界,前端预留动力总成悬置安装点位,中部对应乘员舱地板区域做了局部下沉设计,既保证乘员脚部的垂直空间余量,又能在正面碰撞过程中通过预设的褶皱变形区有序吸收冲击能量,避免载荷直接传递到乘员舱造成生存空间侵入。

  从结构功能层面看,该底板并非单纯的平面覆盖件,两侧沿纵向延伸的加强翻边直接与侧围门槛梁内板焊接匹配,形成闭合的箱型传力路径,车辆在过弯、经过颠簸路面时产生的侧向力、纵向冲击力都能通过这一连续路径分散到整个车身框架,避免局部应力集中导致的钣金开裂问题。底板上预留的多个异形镂空区域,并非单纯为了减重,而是对应底盘线束、燃油管路、制动管路的走线路径,同时为排气系统、悬挂控制臂的运动预留足够的安全间隙,避免车辆行驶过程中运动部件与底板发生干涉。

  设计过程中优先考虑了冲压工艺的可行性,所有弯折区域都做了统一的圆角过渡,避免小半径弯折导致的冲压开裂问题,不同区域的壁厚根据载荷分布做了差异化设置:前后轮拱对应的底板区域因为要承受悬挂传递的高频振动载荷,壁厚比中部乘员舱区域厚0.4mm,同时在轮拱内侧预留了阻尼胶板的粘贴平面,能够有效阻隔轮胎滚动产生的路噪传入车内。底板中部的凸起加强筋采用纵横交错的布局,不需要额外增加加强板就能大幅提升薄板的抗弯刚度,相比传统平板加焊加强件的结构,整体重量降低12%左右,同时减少了焊接工序,降低生产过程中的装配误差累积。

  从安装边界来看,该底板的所有安装孔位都采用统一的定位基准设计,前端四个主悬置安装孔的位置度公差控制在0.2mm以内,保证动力总成装配后不会出现偏置导致的振动问题;后排座椅安装点、安全带固定点都在底板上做了局部凸台加强,凸台背面直接与车身横梁连接,能够满足安全带固定点15kN以上的拉力要求,符合整车被动安全的强制标准。底板边缘的焊接边宽度统一设置为12mm,既满足点焊工艺的操作空间要求,又不会因为焊接边过宽导致材料浪费,焊接点位的间距按照120mm均匀分布,在保证连接强度的前提下减少焊点数,提升生产节拍。

  在实际装车场景中,该底板下部会依次铺设隔热阻尼层、底盘装甲涂层,上部铺设地毯与内饰隔音层,底板上预留的定位卡扣孔位能够直接固定内饰卡扣,不需要额外打孔,避免后期装配时破坏底板的防腐涂层。针对容易出现积水的座椅下方区域,底板设计了1.5度的倾斜角度,引导积水从预设的排水孔流出,避免长期积水导致钣金锈蚀。底板后部对应后备箱的区域做了局部抬高设计,能够为后置备胎、随车工具的存放留出足够空间,同时抬高的边缘形成的挡边结构,能够避免后备箱液体溢出流入乘员舱。

  结构校核阶段,通过有限元分析对该底板做了多工况载荷验证:在满载弯曲工况下,底板最大变形量不超过0.8mm,远低于行业通用的1.5mm变形阈值;在扭转工况下,底板的应力集中区域都分布在预设的加强筋位置,最大应力值低于材料屈服强度的60%,满足整车15年使用周期的疲劳强度要求。针对侧面柱碰的极端工况,底板两侧的门槛连接区域能够将碰撞力快速分散到前后横梁结构,避免底板出现大面积弯折侵入乘员舱。整个结构没有采用多余的异形结构,所有型面都可以通过常规的冲压模具实现,不需要特殊的成型工艺,能够适配现有多数乘用车生产线的装配流程,不需要对现有工装做大幅调整即可实现量产落地。

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