汽车发动机盖抗凹性的研究与应用

张建伟，柴志，杨邦安

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

汽车发动机盖抗凹性的研究与应用

张建伟，柴志，杨邦安

（安徽江淮汽车股份有限公司技术中心，安徽 合肥 230601）

某车型发动机盖抗凹性不足。本文对抗凹性的原理进行分析，并提出了改进建议，对发动机盖设计有较好的指导建议。

发动机盖；抗凹性

CLC NO.:U463.8Document Code:AArticle ID:1671-7988(2014) 12-18-03

引言

发动机盖抗凹性是评价外观质量和使用性能的重要指标，直接影响到顾客的感官品质。在节油大背景的前提下要求发动机盖越来越轻。在整车成本的压力下，要求发动机盖采用最低价格方案。在行人保护要求下，要求发动机盖越软越好。发动机盖满足成本、轻量化、行人保护等的前提下达到屈曲抗凹要求。

某自主品牌车型，发动机盖抗凹性满足CAE分析要求，但对发动机盖实物进行验证，结果表明发动机盖抗凹性不满足设计要求，本文梳理影响发动机盖抗凹的因素。重点分析发动机盖内板结构设计对外板抗凹性的影响。对CAE分析方法进行优化和验证，为后续新车型的设计提供经验参考。

1、影响发动机盖抗凹性的相关因素

发动机盖是较大的外覆盖件，结构包括外板、内板、外板支撑板、锁扣加强板、铰链加强板等结构，需要合理的结构设计达到外板的抗凹性，影响发动机盖抗凹性的主要因素有：

a.外板料厚，料厚变化影响抗凹性。增加料厚，提高抗凹性，降低料厚，反之；

b.外板材料，钢材等级和钢材材质变化直接影响抗凹性；

c.外板特征，特征线和冲压特征可以提高区部刚度；

d.内部支撑点，即增加内板与外板支撑板对外板的支撑点；

e.增强垫，外板内表面增加增强垫，提高局部抗凹性；

f.外板拉延充分性。

在上述影响外板抗凹性因素中，考虑到成本、工艺、重量、造型等原因，通过对内板结构设计进行优化，提高对外板支撑最具可行性。

2、发动机盖抗凹性问题分析

2.1 抗凹性标准和分析设定

当前采用的CAE分析目标，详见表1。

表1 抗凹性标准

a）根据车型定位和发动机盖的面积分析，发动机盖外板材料定义为DC04，厚度定义为0.65mm，外板特征服从整车造型风格不做优化；

b）不采用内贴增强垫方案，降低成本；

c）根据车型定位和发动机盖的面积分析，发动机盖内板材料定义为DC04，厚度定义为0.65mm，通过内板优化，提高对外板的支撑作用。

2.2 实车台架试验

发动机盖实物进行台架测试，见图1，发现发动机盖抗凹性不满足设计要求，具体表现：

a. 测试位置最大变形量超过10mm;

b. 存在油罐效应，即按压后不能回弹。测试结果显示CAE分析不能充分反映实物状态，一旦在实物验证阶段发现抗凹性不足的问题，会投入大量的人力物力对问题进行闭环，导致了成本和项目计划的延后，影响新车项目进度。因此需要对CAE分析方法的进行优化。

2.3 当前CAE分析方法

发动机盖的约束如图3所示；通过施加均布载荷进行静力分析和计算屈曲模态的方法确定发动机盖的薄弱位置，然后在薄弱位置施加75mm撞击块，用400N的垂直力进行撞击，加载位置如图3所示。由于发动机盖结构具有左右对称性，因此分析仅取一侧进行考察。

提取各个加载点的载荷和位移数据，绘制载荷-位移曲线图，便直观衡量引擎盖不同位置的屈曲抗凹性能，曲线如图4所示，并对分析结果汇总，见表2。

表2 分析结果汇总

2.4 CAE分析方法的优化

当前CAE分析方法与实物状态存在一定差距，因此对分析方法进行优化，发动机盖的约束方法不变。

a）区域选取

CAE分析选取薄弱点时，除去均布载荷进行静力分析和计算屈曲模态的方法选取外，需要增加内部涂胶支撑风险点进行CAE分析，杜绝CAE自动选取薄弱点存在的误差和风险。分析方法不变。

根据实物测试结果和工程师经验，增加内部支撑薄弱区

域CAE分析，见图5，必要时对整个发动机盖划分网格，全面做CAE分析。

b）撞击块重新定义

为满足顾客对车辆感官品质的要求，对撞击块进行合理定义，增加了手部模型撞击块。

表3 撞击块

2.5 方案分析和实物验证

根据优化的CAE分析方法，对发动机盖内板结构设计分析，选取的内板设计方案均满足行人保护、刚度、模态等性能，并通过样件对CAE抗凹性分析进行验证。

表2 内板方案

经过CAE分析和对比试验发现，内板涂胶点合理的分布设计对发动机盖外部具有良好的支撑效果，见图6。

CAE分析结果与实物测试比例修正

CAE分析结果 = μ·实物测试结果

其中，μ值经过大量测试和车型积累，并根据每个主机厂要求有所不同。

3、总结结论

通过上述分析，明确了发动机盖内板对外板支撑的重要作用，合理的内部结构设计可以提高外板的抗凹性。因此建议在数据设计阶段充分考虑发动机盖抗凹性。相当于将试验验证和市场评价阶段的风险提前到数据设计和CAE分析阶段，避免因抗凹性不足引起的设计变更、成本增加和项目进展拖后。

某自主品牌车型因内板支撑点设计存在缺陷，且CAE不能正确模拟实际发动机盖抗凹性能，考虑到内板设计变更高昂的模具成本和设计周期，采用外板内部增加增强垫的方案解决抗凹性不足的问题，导致了单车成本增加。

对发动机盖CAE分析与实物验证的结果进行比例修正，提高了理论分析的准确性。

[1] 虞敬文,李涛,李金洪.发动机盖变形研究,2012,制造业信息化.

[2] 肖介平.轿车发动机盖抗凹性分析.

[3] 付争春,胡平,刘海鹏.外覆盖件抗凹性能的模拟仿真研究,2008,塑性工程学报.

[4] 王法峰, 赵涛,赵淮北,李辉.车身外覆盖件抗凹性能系统提升的路径,2014,金属加工.

The Researching and Application of BIW Panel Denting on Vehicle Hood

Zhang Jianwei, Chai Zhi, Yang Bangan
（Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Technology Center, Anhui Hefei 230601)

BIW panel denting of the vehicle hood is not meet target.In this paper, by analyzing the matter of BIW panel denting, and giving the melioration suggestion, which is prodound for the hood design.

hood BIW； panel denting

U463.8

A

1671-7988(2014)12-18-03

张建伟，工程师，就职于安徽江淮汽车技术中心，主要从事开闭件的设计和研发工作。