Q ZTB 05 074铝合金前后盖设计规范.docx
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QZTB05074铝合金前后盖设计规范
众泰控股集团有限公司发布
铝合金前后盖设计规范
前言
本标准由众泰汽车工程研究院提出。
本标准由众泰汽车工程研究院车型管理科归口管理。
本标准由众泰汽车工程研究院车身部负责起草。
本标准主要起草人:
徐文韬。
铝合金前后盖设计规范
1.概述
1.1规范的主要目的
通过本次铝合金前后盖规范的整理和总结,梳理出铝合金前后盖共性的结构设计及规范要求,引导车身铝合金前后盖结构设计,满足产品质量要求。
降低设计过程中失误,达到提升产品品质目的,本标准主要以前盖为主,后盖适用。
1.2规范的主要内容
该规范主要针对公司新车型、轻量化项目的铝合金前后盖的开发过程中的知识积累概括,为今后开发车型提供指设计引导,通过规范铝合金前后盖结构设计注意事项、设计一般性流程、工艺要求等,系统地检查铝合金前后盖在设计阶段可能存在的问题,及早发现,及早整改。
2.铝合金前后盖性能与结构介绍
2.1铝合金前后盖的主要性能
2.1.1性能
前后盖材料为铝合金,密度低,结构重量可减轻50%以上,强度比较高,接近或超过优质钢,塑性好,具有优良的导电性、导热性和抗蚀性,汽车行业中也广泛使用,使用量仅次于钢。
一些铝合金可以采用热处理获得良好的机械性能、物理性能和抗腐蚀性能。
2.2铝合金前后盖结构形式
结构特征与钢板材质的前后盖没有较大区别,但由于铝合金材料的特殊性,一些特殊结构及特征的处理方式与钢板材质的前后盖不同。
3.铝合金前后盖系统设计规范
3.1铝合金前后盖的材料及一般结构特征
3.1.1材料选择
铝合金前后盖现主要由材料供应商提供板材,各主机厂自行冲压焊接,材质定义,一般按下表内材质区间确定,具体可根据不同车型、工艺要求,进行相关的修正。
序号
零件名称
推荐材质
备注
1
外板
6XXX,5XXX
铝合金牌号
2
内板
6XXX,5XXX
铝合金牌号
3
加强件
6XXX,5XXX
铝合金牌号
3.1.2铝合金材料的一些基本特征要求
a、自然时效硬化特性
铝合金冲压成型后经过一段时间会开始硬化,强度提高,满足前后盖的刚度要求。
要在规定的时间范围内将板材使用掉,通常周期在6个月,超过这个时间铝合金表面就会形成氧化铝无法进行后续加工。
b、铝板的成形加工特性
相对钢板,铝合金的局部伸长率要低、变形能力较差、均一伸长率与钢板相同,建议设计阶段冲压工艺介入,分析修正数据。
c、铝板的回弹率特性
铝板相比钢板的回弹率要大,在设计时要设计有阻止铝合金回弹的筋或者结构。
d、机盖用铝板与钢板的板厚影响
铝合金在拉伸刚性、塑性变形等方面都比钢板差,通过试验分析后得出结论铝合金前后盖在材料厚度方面需要遵循tmin=1.5T(t:
铝合金厚度,T:
钢板厚度)
e、铝合金前后盖成形特性总结
3.2铝合金前后盖结构设计规范流程
3.2.1铝合金前后盖冲压工艺
3.2.1.1由于铝合金材料的拉延性差易断裂,成形时须考虑足够的给料、工艺补充时考虑材料流动尽量少爬坡、少弯折,所以要求铝合金发盖及背门结构特征处理上与钢板有所不同。
铝合金发盖的内板特征简单、过度平缓、圆角大,发盖外板棱线延伸至包边处放开直至消失,设计值请参考下表,钢板前后盖与铝合金前后盖的最大区别就是特征及圆角见图1。
图1
3.2.1.2由于铝合金材料的拉延性差,包边按照普通包边会导致开裂风险,所以铝合金前后盖的的包边局部设计成水滴状包边Rmin=2r(R:
铝合金,r:
钢板),其它包边长度及要求与钢板相同,见下图,设计阶段铝合金包边需供应商同步介入分析。
3.2.2铝合金前后盖焊接工艺
a、铝合金与氧的亲和力很强;
b、铝合金的导热率和比热大;
c、铝合金车体的线膨胀系数大;
d、铝合金部件焊接时容易形成气孔;
e、铝及铝合金焊接时无色泽变化;
从上述几点可以看出铝合金材料在焊接的过程中是非常困难并且成本很高,不建议采用焊接方式,建议采用铆接方式连接板件。
3.2.2.1铆钉铆接
用铆钉来代替焊点将两个件铆接在一起,铆接后强度和焊点基本相同,这里要注意铆钉铆接需要在代替焊点位置的2个零件上开孔,铆钉穿过后用铆接设备使铆钉变形将两个零件固定在一起。
这种铆接方式成本高,铆接位置开孔增加工序,表面凸起影响美观,如下图。
3.2.2.2无铆钉铆接(TOX)
通过一个瞬间高压挤压加工过程,依据板件本身材料的冷挤压变形,形成一个具有一定抗拉、抗剪强度的无棱边、无毛刺无撕裂。
无应力集中地圆点(右图)与普通焊点相比费用节省30%~60,单点链接的静态连接强度为点焊的70%,动态疲劳链接强度远远高于焊点,可多点同时连接,在极小的安装空间内也可以进行铆接,效率极高,表面无凸起较为美观,铆接成本低,但设备比较昂贵,见下图。
3.2.3铝合金前后盖涂装工艺
由于铝合金材料的特殊性质,电泳工艺与普通钢板材料零部件有区别,在传统处理液中由于AL3+溶出导致处理性降低,所以需要添加氟化物,达到一个良好的效果,对于涂膜粘附性,溶液中氟素浓度的影响很重要,要维持粘附性,FF≤250ppm的管理是必要的。
4.铝合金前后盖设计流程
铝合金前后盖系统设计流程图,基本涵盖铝合金前后盖系统设计的一般性原则,为我们今后铝合金前后盖系统设计提供流程指导,降低更改风险,提升产品质量,具体流程如下表格:
序号
工作目标
工作内容
工作输出
1
铝合金前后盖benckmark分析
1、铝合金前后盖间隙、平度测量、R角;2、铝合金前后盖子零件尺寸测量(外板、内板、开启角度、重量、材料、刚度等);
3、逆向点云数据;
铝合金前后盖BM分析报告
2
铝合金前后盖CAS及布置分析
1、铝合金前后盖间隙平度分析;
2、铝合金前后盖离地高度等校核;
铝合金前后盖CAS分析报告;空间校核报告
3
铝合金前后盖初版断面分析
1、初版典型断面(铝合金前后盖子系统零部件相对空间、间隙是否合理;铰链运动空间;铝合金前后盖运动包络校核;
2、铝合金前后盖初版EBOM编制;
3、铝合金前后盖DFMEA完成;
4、VTS初版完成
初版典型断面;
初版EBOM;
初版VTS;
4
铝合金前后盖结构设计
供应商完成打包设计,跟踪供应商对铝合金前后盖总成及子系统进行结构设计,及工艺优化,根据规范,铝合金前后盖设计规范进行校核,及时发现问题,及时沟通整改。
铝合金前后盖3D数据
5
铝合金前后盖正式数据
1、铝合金前后盖总成、单件3D数模、2D图纸;
2、铝合金前后盖子系统3D数据、2D图纸;
3、铝合金前后盖EBOM;
4、铝合金前后盖DFMEA;
5、铝合金前后盖结构CAE分析
铝合金前后盖3D数据、2D图纸;
铝合金前后盖子系统3D数据、2D图纸;
铝合金前后盖EBOM;
铝合金前后盖DFEMA;
铝合金前后盖零部件成熟度表;
铝合金前后盖CAE分析报告
6
设计验证
设计验证过程质量清单问题点整改
5D报告;消项单
5.国内外法规要求及其他要求
5.1国家标准
序号
标准号
标准名称
标准类型
备注
1
GBT3880.1-2012
一般工业用铝及铝合金板、带材
中国国家标准
(MUST)
5.2国外标准
序号
标准号
标准名称
标准类型
备注
1
DINEN485-2
铝和铝合金薄板、带和板材的机械性能
欧洲标准
(MUST)
如目标市场包含国外市场的车型,必须满足目标市场所在国家和地区的强制性法规及环规。
5.3其他技术要求
5.3.1产品生命周期要求
通常在统计系统的使用寿命时,必须要保证装配件的使用寿命不能低于整车的使用寿命。
无论任何情况:
(1)产品设计寿命规定:
不低于5年或15万公里,先到者为限;
(2)在产品设计寿命期限内、正常使用条件下,不允许出现腐蚀、断裂、变形等异常现象。
5.3.2产品技术要求
(1)没有特殊标注的尺寸,均参照CAD三维数模;
(2)没有特殊标注的公差,均参照"未注公差列表";
(3)产品尺寸需满足双方制定的标准和图纸要求,满足整车装配要求;
(4)本图上的精度仅用于检验零件的符合性,并未被使用于模型、模具或检具;
(5)除非特别指定,所有精度与在零件检具上所使用的定位有关;
(6)产品外观应无磕碰划伤、凹凸不平、毛刺、杂物、变形等缺陷;
(7)零件的材质和成分必须满足双方认可材料定义、标准以及公司关于禁用物质的认可要求。
5.3.3感官质量要求
(1)外观匹配/精致工程要求:
外观匹配应满足DTS定义要求;
(2)开启/关闭性要求:
开启/关闭符合应满足前后盖的性能标准要求;
(3)防盗要求:
保护机舱内部不被偷盗。
5.3.4重量要求
(1)重量目标:
应满足项目组最初设定目标值;
(2)轻量化:
在满足性能的前提下,尽量减轻总成重量;
(3)重量公差:
在满足性能的前提下,越轻越好。
5.3.5成本要求
(1)成本目标:
应满足项目组最初设定目标值;
(2)降本:
在满足性能的前提下,尽可能降低成本;
(3)维修成本:
应考虑后期维修的简单方便。
5.3.6环保性能要求
(1)可回收性要求:
产品满足GB/T30512-2014《汽车禁用物质要求》、HJ2532-2013《环境标志产品技术要求》;
(2)禁用物质要求:
应满足规范要求。
6.铝合金前后盖常见失效模式
编制:
校对:
审核:
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批准:
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