趙 燦，肖 熠，高凱笑，楊 龍

某重型卡車格柵防蟲網(wǎng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)

趙 燦，肖 熠，高凱笑，楊 龍

（質(zhì)子汽車科技有限公司，陜西 西安 713760）

防蟲網(wǎng)是保護(hù)水箱和冷凝器的重要零部件，文章所述防蟲網(wǎng)是裝配在格柵內(nèi)側(cè)的金屬防蟲網(wǎng)。為了解決防蟲網(wǎng)脫落、裝配不平整等問題，文章對國內(nèi)外多種車型防蟲網(wǎng)安裝方式進(jìn)行對比，經(jīng)過樣件試驗(yàn)和樣車裝配，再結(jié)合樣件的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)、生產(chǎn)裝配周期、成本等因素最終確定了熱熔焊連接方式為當(dāng)下最優(yōu)的安裝方式，并與螺釘固定防蟲網(wǎng)方案進(jìn)行具體的性能對比，總結(jié)出熱熔焊方案的優(yōu)缺點(diǎn)，再通過技術(shù)優(yōu)化，采用擋板和壓條以及熱熔點(diǎn)的合理布局等方案解決了漏膠和不服帖的問題。

重型卡車；金屬防蟲網(wǎng)；格柵結(jié)構(gòu)；熱熔焊

防蟲網(wǎng)是保護(hù)水箱和冷凝器的重要零部件，傳統(tǒng)重卡防蟲網(wǎng)是尼龍網(wǎng)，裝配在中冷器表面，隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的馬力越來越大，散熱需求持續(xù)增大，中冷器和水箱的體積增加較多，前面罩和格柵的開孔需求也隨之增大，而格柵的開孔增大會導(dǎo)致格柵內(nèi)部底盤結(jié)構(gòu)暴露[1-2]，影響整車美觀性，而將防蟲網(wǎng)固定在格柵內(nèi)側(cè)既可以保護(hù)冷卻系統(tǒng)，又可以遮蔽底盤，提升整車美觀性[3-4]。

1 國內(nèi)外長頭車防蟲網(wǎng)固定方式對標(biāo)

1.1 國內(nèi)車型一

格柵為直瀑式格柵，外觀簡潔大氣，格柵內(nèi)部規(guī)則平整。

本車型防蟲網(wǎng)是采用自攻釘加墊片直接固定到格柵豎條上，格柵豎條內(nèi)部有簧片螺母，四周邊緣使用螺栓將防蟲網(wǎng)與格柵和機(jī)艙蓋內(nèi)板套裝固定，如圖1所示。

優(yōu)點(diǎn)：自攻釘對防蟲網(wǎng)網(wǎng)格的破壞范圍小，且防蟲網(wǎng)上不需預(yù)開螺釘孔，后期防蟲網(wǎng)也可單獨(dú)拆卸。

缺點(diǎn)：螺釘較多，有掉落風(fēng)險(xiǎn)，前格柵螺栓外漏影響美觀。

圖1 螺釘安裝的防蟲網(wǎng)結(jié)構(gòu)

1.2 國內(nèi)車型二

本車型格柵為直瀑式格柵，外觀簡潔大氣，格柵內(nèi)部規(guī)則平整，如圖2所示。

圖2 沖孔板結(jié)構(gòu)防蟲網(wǎng)

防蟲網(wǎng)為整體沖孔網(wǎng)，用螺釘固定在格柵上。沖壓板防蟲網(wǎng)強(qiáng)度好，不易變形，防蟲網(wǎng)形狀易控制、精度好。

優(yōu)點(diǎn)：防蟲網(wǎng)強(qiáng)度好，所需螺釘數(shù)量少，易裝配。

缺點(diǎn)：開孔比難以滿足設(shè)計(jì)要求。

市面上也有多種沖壓板材防蟲網(wǎng)，有的是用螺栓固定在前面罩上有的防蟲網(wǎng)固定在中冷器上，但沖孔網(wǎng)不能同時(shí)滿足內(nèi)切圓直徑小于2.5 mm，開孔比小于60%的要求，散熱效果不好，如表1表示。

表1 各類車型防蟲網(wǎng)開孔對比

車型123 防蟲網(wǎng)材料金屬澆鑄菱形網(wǎng)金屬?zèng)_壓六邊形網(wǎng)格金屬?zèng)_壓圓孔型 內(nèi)切圓直徑/mm3.722.502.00 圖例 開孔比/%60.9357.0025.60

1.3 國外車型三

此款車型的格柵為可拆裝式，內(nèi)部也較為平整，如圖3所示，亮條卡接結(jié)構(gòu)并不突出于格柵條，如圖4所示，防蟲網(wǎng)采用金屬包邊處理，整個(gè)防蟲網(wǎng)也較平整，在與格柵卡接處預(yù)開安裝孔，防蟲網(wǎng)是采用壓板卡片將防蟲網(wǎng)卡接在格柵上。

圖3 格柵內(nèi)部造型平整

優(yōu)點(diǎn)：防蟲網(wǎng)邊框整潔、獨(dú)立，且可拆卸，清洗更換方便。

缺點(diǎn)：防蟲網(wǎng)需預(yù)開安裝孔，需開沖切模。由于防蟲網(wǎng)四周無固定點(diǎn)，則要求格柵內(nèi)面平整無臺階、凸起，否則防蟲網(wǎng)邊緣會翹曲。格柵上的安裝卡扣凸起較高，對格柵內(nèi)部與底盤件間隙空間要求大。

1.4 國外車型四

該車型前格柵為亮條加大面積金屬網(wǎng)格柵，如圖4所示。防蟲網(wǎng)帶塑料邊框和筋板，用螺栓固定到格柵上。

帶塑料邊框的防蟲網(wǎng)需配合格柵的造型進(jìn)行設(shè)計(jì)并開模，并且邊框的厚度比單純的鋼絲網(wǎng)大。

優(yōu)點(diǎn)：可拆裝，防蟲網(wǎng)外觀美觀、整潔。

缺點(diǎn)：防蟲網(wǎng)需根據(jù)格柵造型設(shè)計(jì)，成本高。邊框和筋厚度大，安裝空間要求大。

1.5 國外車型五

此款車型格柵為亮條邊框加大面積金屬網(wǎng)格柵，如圖5所示。帶邊框防蟲網(wǎng)用螺栓與格柵和機(jī)艙蓋內(nèi)板套裝。

圖5 金屬網(wǎng)格柵配合防蟲網(wǎng)

此結(jié)構(gòu)防蟲網(wǎng)安裝點(diǎn)分布在防蟲網(wǎng)周邊，防蟲網(wǎng)并不與金屬格柵相貼，需留出安全間隙，防止摩擦。主觀感覺此種防蟲網(wǎng)較輕薄，能撐得非常平整。

優(yōu)點(diǎn)：安裝點(diǎn)少，與格柵套裝，造型美觀。

缺點(diǎn)：防蟲網(wǎng)安裝點(diǎn)分布在周邊，防蟲網(wǎng)為一平面，不會隨型，且安裝空間需求較大。

1.6 國外車型六

此款車型的前格柵鏤空面積較大，格柵條較細(xì)。防蟲網(wǎng)有塑料邊框和骨架，用螺釘安裝在格柵上。交叉狀骨架增強(qiáng)了防蟲網(wǎng)整體的剛性但防蟲網(wǎng)總成向尺寸也會加大，如圖6所示。

優(yōu)點(diǎn)：造型美觀、防蟲網(wǎng)較輕盈。

缺點(diǎn)：骨架和螺釘安裝凸臺也會導(dǎo)致防蟲網(wǎng)在空間要求上會加大。

圖6 塑料骨架螺接固定防蟲網(wǎng)

2 熱熔式防蟲網(wǎng)固定方式優(yōu)化方案

2.1 熱熔焊加壓板固定防蟲網(wǎng)方案

通過國內(nèi)外車型防蟲網(wǎng)固定方式的對比，再結(jié)合現(xiàn)有車型格柵結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，采用熱熔焊方式固定防蟲網(wǎng)。

格柵上的材料為PP+EPDM，卡片一般分布在格柵條邊緣，如圖7所示，將防蟲網(wǎng)上開沖切空，將格柵預(yù)留的卡片插在沖切空內(nèi)，用電烙鐵熔化卡接片，熔化的卡接片將防蟲網(wǎng)固定在格柵上。

圖7 格柵條邊緣的卡片

此種裝配方式連接可靠，不易脫落，模具加工簡單，無需滑塊、嵌塊，安裝點(diǎn)分布在格柵條邊緣，對格柵高亮黑表面效果基本影響。實(shí)測拉力為192 N時(shí)，防蟲網(wǎng)破裂，但熱熔焊并未脫開，如圖8所示。

圖8 熱熔焊焊點(diǎn)拉脫力測試

2.2 熱熔焊加壓板固定防蟲網(wǎng)方案分析

存在問題及解決方案：

1.熱熔柱外露

問題：類似于溢膠，如圖9所示。

解決方案：增加擋片，防止熔柱外露，如圖10所示。

圖9 熱熔焊溢膠

圖10 增加擋片

2.防蟲網(wǎng)與格柵貼服度問題

由于格柵與底盤件距離較近，所以要求防蟲網(wǎng)與格柵盡可能貼服，并且要保證防蟲網(wǎng)不把亮條卡扣擠出，所以在亮條卡片處需打避讓孔，如圖11所示。熱熔焊相比自攻釘方案優(yōu)勢有：1）無螺釘脫落風(fēng)險(xiǎn)；2）熔柱與防蟲網(wǎng)線性接觸，不會使防蟲網(wǎng)局部變形；3）格柵外表面固定點(diǎn)處無縮痕風(fēng)險(xiǎn)。

圖11 格柵兩條的卡扣

3.防蟲網(wǎng)局部貼服性差

解決方案：由于金屬網(wǎng)防蟲網(wǎng)與格柵隨型沖壓方案對防蟲網(wǎng)材質(zhì)要求高，模具成本也高，所以暫時(shí)不考慮?，F(xiàn)方案為盡可能增加固定點(diǎn)保證貼服程度。

貼服性差原因分析：

1）格柵內(nèi)側(cè)不平整。紅色平面為模擬的防蟲網(wǎng)與格柵內(nèi)側(cè)大部分區(qū)域零貼的光順曲面，突出的白色區(qū)域?yàn)椴黄秸麉^(qū)域，突出防蟲網(wǎng)最大處約為10 mm，在亮條的固定點(diǎn)周圍最為明顯。

在格柵與車頭加強(qiáng)梁固定孔附近的凸臺高3.391 mm，其周邊防蟲網(wǎng)將與格柵形成一夾角，不能零貼。

2）格柵條局部形變導(dǎo)致防蟲網(wǎng)不能隨型。為了避讓駐車空調(diào)風(fēng)扇，將風(fēng)扇電機(jī)附近的格柵在80 mm范圍內(nèi)部減薄6 mm，但金屬防蟲網(wǎng)剛度略大很難在小范圍突變內(nèi)隨型，也會導(dǎo)致防蟲網(wǎng)無格柵不能完全貼服。

3）由于格柵內(nèi)表面為弧面，防蟲網(wǎng)為點(diǎn)固定，所以完全貼服無法實(shí)現(xiàn)，只能通過增加固定點(diǎn)改善，但固定點(diǎn)增多導(dǎo)致開孔增多，增大防蟲網(wǎng)撕裂風(fēng)險(xiǎn)。在格柵下部，格柵弧度較小，防蟲網(wǎng)固定點(diǎn)橫向間距為258 mm時(shí)，理論上防蟲網(wǎng)與格柵的間隙最大值為1.18 mm。

4）防蟲網(wǎng)邊緣普遍發(fā)生翹曲，貼服度較差。此問題已通過增加壓條改善，如圖12所示。

圖12 防蟲網(wǎng)邊緣增加金屬壓條

2.3 螺釘固定防蟲網(wǎng)方案與熱熔焊固定方案對比分析

防蟲網(wǎng)由42顆螺釘固定到格柵上，格柵上需增加相應(yīng)固定點(diǎn)，螺釘固定點(diǎn)將布置在格柵條背面，如圖13所示。

圖13 自攻釘固定防蟲網(wǎng)方案

格柵表面為鋼琴漆表面，為了避免表面出現(xiàn)明顯縮痕，在外側(cè)無亮條區(qū)域固定點(diǎn)需采用狗窩加boss柱形式。

存在問題有：1）由于拔模方向的限制，boss柱表面與拔模方向垂直，但防蟲網(wǎng)為一弧面，導(dǎo)致boss柱安裝平面與防蟲網(wǎng)有一夾角，螺釘打緊后防蟲網(wǎng)局部被壓變形，導(dǎo)致防蟲網(wǎng)不平整，如圖14所示。2）限于狗窩最小高度限制，部分固定點(diǎn)突出周圍格柵，導(dǎo)致防蟲網(wǎng)翹起，由于格柵下邊緣格柵條過淺，不足以布置狗窩加boss柱，只能采用狗窩加簧片螺母方式固定，翹曲情況更為明顯，如圖15所示。3）自攻釘固定方式的優(yōu)勢之一為：防蟲網(wǎng)無需預(yù)開固定孔。但亮條卡扣突出，若防蟲網(wǎng)不開孔避讓，會導(dǎo)致防蟲網(wǎng)將亮條擠出，導(dǎo)致亮條脫落，所以還需預(yù)開避讓孔。國外車型二的亮條在格柵內(nèi)部并無突出卡片，卡接點(diǎn)在格柵槽內(nèi)，并不會干涉到防蟲網(wǎng)。4）螺釘固定防蟲網(wǎng)相比熱熔焊固定優(yōu)勢是防蟲網(wǎng)可拆卸，但拆裝防蟲網(wǎng)螺釘數(shù)量多，易丟失，且二次安裝的自攻釘脫落風(fēng)險(xiǎn)大增。

圖14 自攻釘方向與防蟲網(wǎng)不垂直

圖15 格柵底部螺釘凸出防蟲網(wǎng)

3 總結(jié)

1）由于亮條背部格柵凸臺明顯，且凸起范圍小、分布廣，防蟲網(wǎng)無法做成隨型，這是導(dǎo)致防蟲網(wǎng)不服帖的主要原因，所以在以后的格柵設(shè)計(jì)過程中，增加格柵向尺寸，盡量將亮條卡扣、安裝點(diǎn)等突出部分隱藏在格柵條空隙中，這樣使得格柵面相對平整，防蟲網(wǎng)更容易固定。

2）由于格柵內(nèi)表面為弧面，防蟲網(wǎng)為點(diǎn)固定，所以完全貼服無法實(shí)現(xiàn)，只能通過增加固定點(diǎn)改善，但固定點(diǎn)增多導(dǎo)致開孔增多，增大防蟲網(wǎng)撕裂風(fēng)險(xiǎn)，合理的安裝點(diǎn)布局能有效改善不服帖問題，同時(shí)減少對防蟲強(qiáng)度的破壞。

3）由于防蟲網(wǎng)不能完全貼服格柵，熱熔焊熔柱加擋板的高度約4 mm，所以建議防蟲網(wǎng)與其他零部件距離保證10 mm以上，防止出現(xiàn)干涉、摩擦以及異響等問題。

所以在不考慮更換前格柵以及保證格柵防蟲網(wǎng)與底盤件50 mm間隙的前提下，防蟲網(wǎng)固定方式推薦采用熱熔焊固定。

[1] 邱國華,俞梅.汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2018.

[2] 曹渡,蘇忠.汽車內(nèi)外飾設(shè)計(jì)與實(shí)戰(zhàn)手冊[M].北京:人民交通出版社,2017.

[3] 田亞梅.汽車非金屬材料輕量化應(yīng)用指南[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2019.

[4] 周達(dá)飛,吳張永,王婷蘭.汽車用塑料:塑料在汽車中的應(yīng)用[M].北京:化學(xué)工業(yè)出版社材料科學(xué)與工程出版中心,2003.

Optimization Design of Grille Insect-proof Net for a Heavy Truck

ZHAO Can, XIAO Yi, GAO Kaixiao, YANG Long

( Zhizi Automotive Technology Company Limited, Xi'an 713760, China )

Insect-proof net is an important part to protect the water tank and condenser. The insect-proof net described in this paper is a metal insect-proof net assembled in the inside of the grille. In order to solve the problems of insect-proof net falling off and uneven assembly, this paper compares the installation methods of insect-proof net for a variety of domestic and foreign models. After sample test and assembly of sample vehicles, combined with the structural characteristics, production and assembly cycle, cost and other factors of sample parts, the hot melt welding connection method is finally determined as the optimal installation method at present, and the specific performance of the screw fixed insect-proof net scheme is compared. The advantages and disadvantages of the hot melt welding scheme are summarized, and the problems of glue leakage and adhesion are solved by using baffle and laminate and reasonable layout of hot melting point through technical optimization.

Heavy truck;Metal insect-proof net;Grille structure;Hot melt welding

U463

A

1671-7988(2023)20-88-05

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.020.017

趙燦（1990－），男，工程師，研究方向?yàn)槠囋O(shè)計(jì)，E-mail:zc_mingyi@126.com。