吳向東，張倩

（1.安徽江淮汽車集團(tuán)股份有限公司，安徽 合肥 230601；2.合肥市一六八中學(xué)，安徽 合肥 230601）

引言

汽車上的格柵一般分為兩種：散熱器格柵和進(jìn)氣格柵。散熱器格柵通常采用電鍍處理，更傾向于裝飾性質(zhì)，用于裝飾散熱器及整車前部的外露件；進(jìn)氣格柵為車輛冷卻系統(tǒng)提供換氣通道，為空調(diào)、冷凝器等前艙零部件總成提供足夠的進(jìn)氣總量，滿足冷卻要求，同時起到裝飾的作用。一般情況下，格柵總成包括格柵本體、格柵裝飾件、前LOGO等零部件，如圖示1所示。一個完整的格柵總成的設(shè)計包括法規(guī)項的設(shè)計、空間布置的設(shè)計、結(jié)構(gòu)的設(shè)計、工藝可行性的設(shè)計、進(jìn)氣功能設(shè)計等五項設(shè)計內(nèi)容。本文基于某車型格柵總成，詳細(xì)論述格柵在整車開發(fā)中的設(shè)計過程和設(shè)計要點。

圖1 某車型格柵總成

1 格柵設(shè)計要點

1.1 法規(guī)項設(shè)計

所有零部件的設(shè)計，都需要滿足國家相關(guān)法規(guī)的要求，這是設(shè)計的基礎(chǔ)。格柵總成首先滿足外部凸出物法規(guī)[1]，外部凸出物（ECE R26，EEC 74/483，EEC 79/488，GB 11566）規(guī)定：車身外表面凸出零件的圓角半徑不應(yīng)小于2.5mm。但這一要求不適用具有功能要求的格柵件。格柵一般按照格柵間隙進(jìn)行區(qū)分圓角，如下表1所示。注意形成格柵或間隙的每個元件的前端與側(cè)端的接合處應(yīng)是圓滑的。

表1 格柵外部凸出物校核

格柵之間的間隙尺寸應(yīng)由通過球體兩接觸點并垂直于連接這些點的線的兩個平面間的距離來測定。用直徑 100mm的球體與格柵的兩相鄰元件接觸，接觸分別為L、Q點。點L和Q間的距離h即為格柵間隙。如下圖2所示。

圖2 格柵間隙測量方法

需要注意的是市場現(xiàn)在比較流行燙印格柵，針對這種特殊的格柵工藝，不但要滿足基本的外部凸出物法規(guī)外，還需要滿足燙印格柵燙印特征與邊界距離要求：Y向距離 L，Z向距離H的關(guān)系L：H≥1:1。

2 空間布置設(shè)計

2.1 格柵與引擎蓋的匹配

前格柵總成與引擎蓋總成的外觀配合為保險杠系統(tǒng)的重要斷面，對整車的外觀品質(zhì)的控制起到重要的作用[2]。目前，前格柵總成與引擎蓋總成之間配合的斷面主要有如下二種結(jié)構(gòu)，具體可以根據(jù)造型特征進(jìn)行選擇。

2.1.1 格柵與引擎蓋X向匹配

格柵總成與引擎蓋總成在X向的外觀配合間隙一般設(shè)計為 4mm，配合面差一般設(shè)計為 1mm，格柵總成高于引擎蓋總成。此種配合方式，格柵與引擎蓋總成在外觀上配合美觀，間隙不容易被放大，且兩者的面差配合精度要求較低，缺陷不容易被暴露。但是格柵總成的本體模具結(jié)構(gòu)相對復(fù)雜，成本較高，且兩者間隙配合精度要求較高，如下圖3所示斷面。

圖3 格柵與引擎蓋X向配合斷面

2.1.2 格柵與引擎蓋Z向匹配

格柵總成與引擎蓋總成Z向配合間隙在7mm，此數(shù)值是根據(jù)引擎蓋過關(guān)校核得來，面差一般是格柵高于引擎蓋，具體數(shù)值可以根據(jù)造型特征來確定。此種配合結(jié)構(gòu)格柵模具結(jié)構(gòu)相對簡單，兩者間隙配合精度要求相對較低，吸收車身公差能力強，外觀缺陷不容易暴露，但對造型限制相對較大，如下圖4所示斷面。

圖4 格柵與引擎蓋X向配合斷面

2.2 格柵與保險杠裝配

格柵一般采用卡接形式，與保險杠本體裝配在一起。此種安裝方式較為牢靠，但應(yīng)注意卡接點布置的位置及數(shù)量，以保證格柵裝配在保險杠上一方面有足夠的強度，另一方面不產(chǎn)生過多的人工裝配資源浪費。相鄰兩個卡接點距離基準(zhǔn)值是 100mm，最大不應(yīng)該超過 120mm，局部特征處必須布置固定點，如下圖5所示。

圖5 格柵與保險杠卡接示意

格柵與保險杠裝配利用卡接方式操作方便，需注意的是卡接結(jié)構(gòu)的角度?？ń咏嵌确譃椴迦朊娼嵌圈僚c保持面角度β。插入面角度α的大小影響到裝配的操作力，保持面角度β的大小影響到格柵是否可以容易拆卸，如下圖6所示。插入面角度α值越大，卡接所需的力也就越大，裝配困難，一般情況下α值在25°～35°之間是個比較理想的范圍。保持面角度β越大，保持強度和分離力也就越大，拆卸也就越困難，一般情況下，β值在35°～45°之間卡扣可以經(jīng)常拆卸[3]。

圖6 卡接結(jié)構(gòu)角度示意

格柵與周邊零部件如保險杠、大燈、車體等關(guān)鍵配合處要有定位，定位要合理且能有效控制外觀間隙面差。通常情況下，我們把定位的特征布置在格柵上易于成型的部位。通過定位特征控制格柵與周邊零部件的安全間隙值：一般件最小間隙≥0.5mm；格柵鍍鉻件最小間隙≥0.8mm。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計檢查

格柵總成各零部件之間固定要有定位、定位要合理，定位基準(zhǔn)盡可能統(tǒng)一，定位點單邊留0.2mm間隙，有導(dǎo)向作用，并確保在裝配時優(yōu)先導(dǎo)入。格柵總成各零部件（外觀件）要保證產(chǎn)品的質(zhì)量，不允許出現(xiàn)縮痕等現(xiàn)象。因此，在設(shè)計格柵的結(jié)構(gòu)時要考慮料厚是否均勻，加強筋厚度是否合理，一般情況下，加強筋厚度d≤1/3本體料厚，且盡可能避免在大面上起加強筋，避免不了增加加強筋時，需要對加強筋根部弱化處理且在弱化處加筋。為了滿足造型的特征，格柵上經(jīng)常裝配有鍍鉻亮飾條、裝飾蓋等。亮飾條、裝飾蓋與格柵本體件固定點距離產(chǎn)品輪廓邊緣距離L≤15mm。距離太大尤其是針對亮飾條這種產(chǎn)品工藝的特殊性會發(fā)生端部翹曲現(xiàn)象，因此需要固定點離產(chǎn)品端部越小越好(因結(jié)構(gòu)受限，不能滿足的需特別注意)。橫條格柵是格柵中一種比較常見的形式，大多數(shù)主機廠都有橫條格柵造型特征，橫條格柵的強度是影響整個格柵總成強度的一個關(guān)鍵點，強度太弱格柵晃動時會發(fā)生明顯的異響。因此，橫條格柵在設(shè)計時X向?qū)挾萀≤45mm；橫條格柵背面要設(shè)計有加強筋，如下圖7所示。橫條格柵中每個橫條之間必須設(shè)計有豎向支撐筋，起到連接每個橫條的作用，豎向支撐筋最常用的就是“V”型筋，為了保證強度“V”型筋中a≥7mm，X向深b≥18mm，如下圖8所示。

圖7 橫條格柵結(jié)構(gòu)示意

圖8 豎向支撐筋結(jié)構(gòu)示意

4 工藝可行性檢查

格柵是注塑件，需要滿足格柵注塑成型工藝性：拔模角度要求，噴漆件拔模角度≥3°，皮紋件拔模角度≥5°。格柵背面布置了很多的安裝結(jié)構(gòu)，這些背面的結(jié)構(gòu)也要滿足注塑成型工藝性：每一個滑塊脫模過程是否鏟膠，脫模角度是否滿足要求等。為了呼應(yīng)整車的造型特征，格柵上某些情況下還設(shè)計有假縫特征，假縫特征噴漆時需要布置有特征槽進(jìn)行遮蔽，否則噴漆時會污染周邊不需要噴漆的件。一般情況下，假縫特征槽尺寸：寬度a≥2.5mm，深度b≤1.5mm，如下圖9所示。

圖9 假縫特征槽尺寸

5 進(jìn)氣功能設(shè)計

格柵進(jìn)氣面積應(yīng)滿足散熱器散熱要求，在沒有格柵細(xì)節(jié)的情況下，格柵開口面積/散熱器正面積的百分比應(yīng)該在35%～45%之間，格柵有效進(jìn)氣面積應(yīng)達(dá)到散熱器面積三分之一以上。在前期造型設(shè)計的時候應(yīng)注意這個問題，在考慮投影面積時需要考慮到散熱器的大小以及散熱器的放置位置等。格柵進(jìn)氣面積校核步驟：

1）完整的散熱器數(shù)據(jù)，提取散熱器進(jìn)風(fēng)面，測量進(jìn)風(fēng)面積；

2）格柵造型面數(shù)據(jù)，將格柵上可以進(jìn)風(fēng)的網(wǎng)格利用投影命令投影到散熱器的進(jìn)風(fēng)面上；

3）測量每個網(wǎng)格面的面積，計算所有投影的網(wǎng)格面面積；

4）計算格柵投影的網(wǎng)格面面積與散熱器進(jìn)風(fēng)面積的比值，此值即為格柵進(jìn)氣面積。

6 結(jié)論

汽車的保險杠格柵在汽車外飾設(shè)計中具有重要的作用，兼具裝飾與進(jìn)氣功能的要求。本文從法規(guī)項、空間布置、結(jié)構(gòu)、工藝可行性、進(jìn)氣功能等五個方面闡述了格柵設(shè)計要點，為格柵在整車的設(shè)計過程提供了一個完整的思路。