劉振高 史強

摘 要：本文簡單介紹前端模塊的發(fā)展趨勢和構(gòu)成單元，以某車型塑料前端框架為例淺析設(shè)計思路和工作要點。

關(guān)鍵詞：前端框架;CAE分析;模塊化;輕量化

0 引言

隨著全球汽車制造技術(shù)向模塊化、集成化、輕量化方向發(fā)展，近20年來前端模塊在汽車上的應(yīng)用范圍和應(yīng)用數(shù)量在逐漸增加。汽車上使用塑料前端模塊是重要發(fā)展趨勢，從而支撐整車輕量化、低油耗、低排放。

1 前端模塊發(fā)展趨勢

前端模塊發(fā)展趨勢，如圖1所示。

圖1 ?前端模塊發(fā)展趨勢圖

2 前端模塊構(gòu)成分類

前端模塊根據(jù)生產(chǎn)規(guī)劃，采用不同集成度來集成零部件。現(xiàn)主流集成形式共3種：①集成散熱器總成、機蓋鎖（低度集成）;②集成散熱器總成、機蓋鎖、大燈、防撞梁（中度集成）;③集成散熱器總成、機蓋鎖、大燈、防撞梁、前保險杠（高度集成）。

3 安裝點布置方式

為了滿足前端框架的模態(tài)與整車動剛度的要求，前端框架總成與車身安裝點布置應(yīng)在前端框架兩端，最優(yōu)方案應(yīng)為上、中、下均存在安裝固定點，以保證CAE分析時滿足整車技術(shù)要求，如圖2所示。

圖2 ?最優(yōu)安裝點布置方式

如整車布置無法滿足安裝點最優(yōu)方案，安裝點布置應(yīng)盡量分散并靠近邊界。

4 前端框架設(shè)計思路及工作要點

塑料前端框架在設(shè)計之初，應(yīng)首先根據(jù)整車布置方案確定前端模塊集成零部件，以適應(yīng)事業(yè)部生產(chǎn)工藝規(guī)劃，并編制產(chǎn)品設(shè)計構(gòu)想。設(shè)計構(gòu)想內(nèi)容應(yīng)包含：模塊產(chǎn)品構(gòu)成、模擬裝配順序、安裝點布置構(gòu)想、標(biāo)桿數(shù)據(jù)信息、材料選擇確定、CAE分析項目及標(biāo)準(zhǔn)要求、周邊件間隙定義等要求。

以某車型設(shè)計過程為例：

前端框架設(shè)計主要工作重點在于如何保證前端框架模態(tài)、剛度及強度等技術(shù)特性能夠滿足整車狀態(tài)的技術(shù)要求。同時工作的難點也在于前端框架的技術(shù)特性要求定義的確定?？赏ㄟ^對標(biāo)應(yīng)用塑料前端框架的車型技術(shù)特性要求，結(jié)合整車技術(shù)要求，進(jìn)行分解最終確定塑料前端框架技術(shù)特性要求。

4.1 集成零部件確認(rèn)

根據(jù)整車布置方案和生產(chǎn)工藝規(guī)劃，該車型前端模塊采用低度集成形式進(jìn)行設(shè)計，如圖3所示。

圖3 ?前端模塊集成零部件

4.2 安裝點布置

該車型前端框架總成與車身安裝點布置在前端框架兩端。由于機蓋鎖集成在前端框架上且有高強度要求，因此前端框架此處需進(jìn)行特別加強設(shè)計，增加鐵支架加強，以此保證前端框架強度能夠滿足機蓋鎖的拉力要求。

4.3 與周邊件間隙設(shè)計確定

根據(jù)車輛安全性能和拆裝方便性要求，確定前端框架與周邊配合產(chǎn)品設(shè)計間隙。

4.4 與車身安裝點確定

與車身安裝點確定，如圖4所示。

圖4 ?安裝點布置

4.5 與周邊件安裝結(jié)構(gòu)的確定

4.6 材料選擇

前端框架一般材料為PP-LGF30或PP-LGF40。

4.7 CAE分析

根據(jù)PP-LGF30材料特性進(jìn)行CAE分析，分析項目應(yīng)包括鎖扣極限拉力，機蓋緩沖塊安裝點剛度，冷凝器安裝點剛度，前端框架扭曲強度，前端模塊總成安裝剛度，整車動剛度等。

以上CAE分析結(jié)果合格后，相關(guān)方確認(rèn)前端模塊數(shù)據(jù)可凍結(jié)進(jìn)行產(chǎn)品開發(fā)。

5 結(jié)論

隨著汽車設(shè)計技術(shù)規(guī)劃向模塊化、集成化、輕量化方向發(fā)展，塑料前端模塊將重點應(yīng)用在未來車型研發(fā)上。規(guī)范的布置方案，科學(xué)的強度要求，合理的加強結(jié)構(gòu)以及精準(zhǔn)的CAE分析都將是后期重點研究的內(nèi)容，也是目前制約設(shè)計的難點。