汽车前纵梁的种类简化和兼容性设计

欧阳洋　曾蔚

【摘 要】在设计前期缺乏平台化统筹的前提下，开展种类简化和兼容性设计，既要满足产品多样性，同时也需要通过设计减少零部件的种类。文章以设计某车型汽车前纵梁结构为例，通过种类简化和兼容性设计，功能上满足设计要求，总体上提高了零件的共用性，减少零件种类，节约了成本，同时提高了零部件和产品的稳定性，对于实现平台化也有着非常重要的意义。

【关键词】前纵梁；兼容性设计；种类简化；平台化

【中图分类号】U491.62 【文献标识码】A 【文章编号】1674-0688（2017）02-0036-03

0 引言

现如今，汽车已是生活中必不可少的交通工具，人们对汽车的要求也越来越高，在激烈的市场中，汽车厂家以多品种、多样化的产品形式吸引广大的消费者。因此，在汽车产品激增的同时，汽车零部件的种类也随之增多，在汽车产品的不断更新迭代中，零部件的开发、管理和维护成本也随之增加。本文通过对某车型汽车前纵梁结构的设计和分析，阐述种类简化和兼容性设计在汽车前纵梁设计中的运用及对平台化设计的意义。

1 概念引入和问题提出

兼容性的概念广泛应用于计算机行业，包括软件之间、硬件之间及软件与硬件之间，主要体现软硬件相互配合的程度。兼容性设计的核心思路是各工作单元同时工作时互不干扰，能够兼容地工作，体现了相互配合的重要性。将兼容性设计的概念引入汽车零部件的设计，对于零部件的设计有着重要的意义，尤其对零部件的种类而言，不同零部件之间相互兼容，功能上满足多用途的设计要求，种类上也能达到简化的目的，因此对于实现平台化也有着非常重要的意义。

某汽车车型产品，为了满足客户需求的提升，增加产品的多样性，在3个不同的时期，不断地更新迭代，衍生了3代产品（如图1所示）。产品投入市场后，通过市场的反馈和收集客户使用体验信息，不斷地增加产品配置和使用功能，随着需求的增加而不断衍生出新的产品。在整个过程中，面对顾客不同时期提出的升级需求，设计上无法进行统一的统筹规划，未形成平台化的设计模式，零部件的种类也随之增多。

产品的多样化和升级迭代通常会使零部件的种类增多，图2描述了产品升级的3个时期，零部件与产品的对应关系。在缺乏平台化的规划情况下，为了满足新产品的需求，零部件与产品形成了一对一的对应关系，零部件的种类随着产品种类的递增而叠加。

在产品升级过程中，前纵梁作为零部件之一，也经历了3次不同的设计，为了满足产品的升级要求，不同的装配功能需求，前纵梁在设计上也进行了针对性的功能升级，产生了3种局部结构不同的零部件。3种车型前纵梁的结构差异见表1，其差异表现在前纵梁底部，总装件的安装点差异，零件B下弯梁安装点较零件A增大14 mm，下盖板安装点由圆孔取代六边形孔，零件C在零件B的基础上增加了中冷器的安装孔和中冷管的安装孔。3种前纵梁的零件制造通过不同的冲孔工艺实现，3种不同零件的存在，在设计上增加了设计维护成本，制造上加大了设备的投入，增加了零件的制造和管理成本，同时也增大了用错概率及维修成本。

2 问题改进和兼容性设计的应用

运用兼容性设计的思路，为实现不同的安装功能元件的相互配合工作，首先需要识别各自功能元件的差异特性，然后对差异特性进行整合，从而实现兼容性设计。图3表述了这一设计思路，将前后3代产品的零件功能升级过程组合，形成一个新的功能零件，在满足原有3种零件各自功能的同时，实现产品升级的需求。

通过对3种车型前纵梁结构进行对比，零件差异在下弯梁安装孔、下盖板安装孔、中冷器安装孔及中冷管路安装孔，具体为安装孔数量、安装孔位置及孔规格差异。在这里，运用兼容性设计思路，以前纵梁零件为载体，将零件A差异功能孔设定为“组合孔A”，将零件B差异功能孔设定为“组合孔B”，将零件C差异功能孔设定为“组合孔C”，将3个组合孔的功能需求重合，得到新组合孔D，3个组合孔各自的功能得以实现，并且相互不干扰，实现零件种类的简化。具体的优化方案见表2，D1下弯梁安装孔同时兼容2种安装条件，D2下盖板安装孔统一为圆孔，功能上实现兼容，D3、D4为新增的中冷器和中冷管安装孔。改进方案同时满足3个组合孔各自的功能，实现兼容性设计，将零件种类简化为一种。

3 兼容性设计对种类简化和平台化的意义

兼容性设计概念的关键在于使各工作单元同时工作时互不干扰，能够兼容地工作，体现了相互配合的重要性。将其引用到汽车零部件设计上，使不同的功能零部件、同功能不同属性的零部件在设计上都能满足各自的功能要求，并且实现共用性，从而达到零件种类简化和平台化的目的。

本文中提到的某车型汽车前纵梁案例，在设计前期无法进行平台化统筹的前提下，为了满足不同时期的设计需求，产生了3种局部结构不同的零部件，零部件种类多，加之不同种类零件之间差异较小，目视难以区分，从而导致难以管理，对制造过程造成混乱，使错误使用概率增大，以致返修浪费。在后期的简化过程中，我们运用兼容性设计的思维，根据不同种类的零部件所需要满足的安装功能要求，结合现有不同零部件的结构特性和差异点，将不同安装点结构组合到同一零件，位置相同的安装点结构需要满足不同功能件的装配，同时又不能相互干扰，实现功能组合兼容，从而实现零部件种类简化设计。

对于零件种类角度，如图4所示，运用兼容性设计的思路，功能上既能满足多种类的零部件安装要求，实现产品多样性的要求，同时零件种类的减少，可以降低设计维护、开发、设备、制造、管理、维修等方面的成本；种类的减少，还能提高零件共用性，提升产品的稳定性，对于实现平台化也有着非常重要的意义。

4 结语

尽管兼容性的概念广泛应用于计算机行业，但将其运用到汽车零部件设计上，能使零部件的功能相互兼容，满足设计要求，实现产品多样化，减少零部件的种类，提高零件的共用性，提高产品的稳定性，实现平台化，同时也能降低成本。

参 考 文 献

[1]姜述刚，袁大宏.汽车电磁兼容性综述[J].汽车技术，1996（8）.

[2]江诗松，龚丽敏.产品平台的概念、模式和管理过程[J].管理学家（学术版），2010（10）.

[3]张富喜，王俊耀，赵绍昂.论产品的简化设计与余度技术[J].叉车技术，2002（3）.

[责任编辑：钟声贤]