某车架第二横梁上板开裂问题的解决

王宁武 郜增达

摘 要：车架就像人体骨架一样支撑连接汽车的各零部件、承受汽车自身零部件的重量，承受行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等，车架是整车非常关键的核心零部件。尤其是车架的第二横梁，在保证车架强度与刚度的基础上，需要为前桥与转向器提供安装点。

关键词：车架；横梁；强度；刚度

引言

车架所起的作用是支撑连接汽车的各零部件、承受汽车自身零部件的重量，承受行驶时所受的冲击、扭曲、惯性力等，车架是整车极为关键的核心零部件。尤其是车架的第二横梁，在保证车架强度与刚度的基础上，需要为前桥与转向器提供安装点。某车型开裂问题出现的部位为转向器安装点倒角处，为解决此问题，我部进行了如下调查分析。

1 问题来源

某车型车架第二横梁上板在CAE成型性分析中局部产生开裂（如图1所示），将严重影响零部件质量及整车品质和安全性能。

2 原因分析

通过对标各车型的相关结构，同时对第二横梁上板设计结构进行评审分析，得出产生局部开裂原因如下：（1）第二横梁上板开裂处的结构为竖直的翻边，为保证与下板的焊接配合，翻边高度达33.5mm，高度值较大，极易对钢板产生拉延减薄现象；（2）开裂部位附近的翻边型面较复杂，相邻侧为安装转向机支撑管的外凸结构，延伸到开裂部位为内凹的圆弧结构，翻边的型面起伏大，成型困难；（3）第二横梁上板选用的为较高强度的钢板，其材料为SAPH440，板材厚度为3mm，因此成型性能有限，在复杂型面处容易出现成型开裂或是减薄隐裂现象。

综上所述，第二横梁上板开裂的原因主要为：选定牌号、板厚的钢板其成型性能有限，并且零件的翻边高度值较大，同时翻边的型面起伏变化剧烈，从而导致出现了成型时的局部开裂现象。

3 方案制定及验证

3.1 方案制定

通过分析的真因，寻找最佳解决方案，为了保证第二横梁上板满足车架刚度、强度要求，材料不允许更改，因此需对型面的结构进行优化，共制定两套方案，方案如下：方案一：将开裂部位近侧的外凸型面进行回收，将外凸弧面R角内移8mm，经CAE成型分析，开裂问题得到解决，但是此外凸面为安装转向机支撑管的型面，弧面内移后转向机支撑管的焊接面减小，安装精度不能保证，此方案不可行。方案二：将开裂部位的内凹弧面拉直为平面，使翻边的型面起伏平缓，外凸的型面与平直边相接，经CAE成型分析，开裂问题也得到解决，同时变更后对安装零件区域无影响，方案可行，图2为变更前状态，图3为变更后状态。

3.2 验证

通过CAE成型性分析，开裂区域消失，问题得到解决，如图4所示，原开裂部位无应力集中现象。

4 结束语

此问题反映出设计零件的结构要结合其材料性能，为保证其性能就需采用机械性能较高的材料，但提高机械性能的同时其成型性将会下降，这就需要避免设计过于复杂的型面结构，同时在设计过程中要结合工艺成型性分析，将问题消除在设计阶段，将此解决办法进行标准化，为后期相似结构提供了借鉴意义。