对某研发车型膨胀罐支架的优化设计

徐开硕，张利君

北京汽车研究总院有限公司 北京 101300

汽车市场日新月异，一款车型在上市一段时间后就会迎来改款升级，对于热销车型大多采用小改款方式进行，通常是提升一些配置及车身外观做一些变化，保持该车型对消费者的吸引力。本款车型在前机舱内重新布局，膨胀罐设计变更，膨胀罐支架同时改变设计，安装位置更改。当改制进入装配环节时，发现膨胀罐支架与空调管干涉。

干涉原因分析

膨胀罐支架与空调管干涉（见图1），出现装配困难，如果勉强装配，则必然导致该车型在后续试验过程中出现问题，引起异响或不必要的磨损，给试验工作增加额外负担，从而影响整体项目进度。

图1 膨胀罐支架与空调管干涉

参照该车改制前设计，膨胀罐采用两点固定，即膨胀罐上支架和膨胀罐下支架。膨胀罐上支架焊接在减振器座加强板上，下支架焊接在轮罩挡泥板上，上支架起到挂的作用，下支架起到托的作用。空调管从空气室板出来，在膨胀罐上支架下方穿过，X向位置在膨胀罐与减振器座加强板之间并保持一定空间距离，沿着膨胀罐位置90°拐弯贴着翼子板边梁通向车头位置，在翼子板边梁上有一植焊螺栓，上设固定卡扣，把空调管牢牢固定在翼子板边梁上，空调管与膨胀罐Y向有足够空间距离，不会产生干涉现象。

改制后的车型因为发动机右悬置上方增加电子真空泵，电子真空泵位置与膨胀罐下支架存在部分干涉，所以需更改膨胀罐本体及膨胀罐支架。更改方案是对膨胀罐重新设计造型，膨胀罐上支架更改造型后位置下移；取消下支架，增设右侧支架。该支架焊接在翼子板边梁上，正是此处新增的膨胀罐右侧支架与该处空调管发生干涉现象。

查看三维数模发现，在数据上新增设的膨胀罐右侧支架与原空调管存在干涉（空调管为原车状态未更改），说明问题不是在生产制造的过程中发生，而是在设计阶段就产生了问题，导致后续工作中出现零件与零件之间本不应该发生的干涉现象。出现此问题的主要原因是各设计部门之间信息不对称，跨部门沟通不顺畅所致。具体情况是膨胀罐主管工程师提交设计变更给车身工程师，车身工程师根据新膨胀罐状态设计安装支架，总布置对整车数据校核时出现疏漏，导致此类问题发生。

制定优化方案

了解问题发生的原因就能制定相应改制方案，因空调管是原车状态未发生变更，出现干涉的主要原因是改制后的膨胀罐右侧支架占用了空调管的位置，本着动少不动多的原则，必须对右侧支架进行优化设计，消除目前出现的干涉现象。

初步优化方案包含三种：第一种方案是不改变右侧支架的造型，只改变支架位置，从而避开空调管干涉部位，这种方案的好处是无需重新设计支架，不用考虑支架结构问题，是最简单最便捷的解决问题方式；第二种方案是不改变右侧支架的位置，更改支架造型，在满足支架强度的基础上避开空调管干涉；第三种方案是在前两种方案不能满足的情况下实施，既改变支架的造型又改变支架的位置。

设计时膨胀罐右侧支架焊接在翼子板边梁上，支架下方有加强结构保障支架的稳定性。按第一种优化方案思路，在不改变右侧支架造型的情况下调整支架位置，因为空调管是X向布置，所以支架X向调整改变不了干涉问题。如果Y向调整，因为车身结构原因Y向只能负方向调整，算上空调管直径加上到翼子板边梁的距离，在不改变支架造型尺寸的情况下无法进行Y向调整，那么只有Z向可以调整。如果Z向调整为向上移动，支架可有效避开空调管，但支架下方的加强结构依然会和空调管干涉，把干涉部位加强结构缩小，则无法保障支架强度，会出现膨胀罐本体安装不稳定的情况，如果Z向调整为向下移动，则无法有效支撑膨胀罐本体，第一种方案失败。

第二种优化方案是在不改变支架位置的情况下更改支架造型，这种想法在实际应用中很难实现，支架造型更改后可消除干涉问题，但势必会移动支架的初始位置。

经过多种方案构思设想，最终确定使用第三种方案，既改变支架的造型又改变支架的位置。膨胀罐支架优先如图2所示，首先把膨胀罐右侧支架从翼子板边梁上剔除，把原支架立体造型取消，改为单独片体，保留支架上方安装点不变；然后将新增钣金加强件与片体支架焊接组合成总成结构，保证足够的支架强度；最后把新总成支架的位置从翼子板边梁上更改到轮罩挡泥板上，采用焊接方式固定。

图2 膨胀罐支架优化改制完成

优化效果验证

经现场验证，新膨胀罐总成支架在成功固定住膨胀罐本体的同时，其位置与空调管保持了足够的空间距离，解决了支架与空调管的干涉问题，如图3和图4所示。

图3 膨胀罐支架与空调管保持距离

图4 膨胀罐与空调管装配效果

结语

汽车研发是一项极其复杂的工程，工程师们要把成千上万的各种零件设计、验证、生产出来，并将其一件件有序组合起来，使之能各自发挥自身作用的同时做到相辅相成，最终成就一辆完美的汽车产品。在汽车研发过程中会出现很多问题，有明显的问题，有隐藏的问题，还有忽略的问题。发生问题并不可怕，能在研发阶段发现问题是值得高兴的事，我们要做的是解决问题，把所有产品问题都扼杀在研发验证阶段，确保量产车型的顺利生产。