陈 伟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

轿车前围流水槽防锈结构设计

陈 伟

（安徽江淮汽车股份有限公司，安徽 合肥 230601）

在轿车结构设计中，外部造型直接影响轿车的美观，是消费者在购买时主要考虑的因素，然而内部结构不被人关注，轿车内部结构设计在整车设计中占据了重要的地位，前围流水槽是车身系统重要的组成部分，其保证了车身的扭转刚度，改善座舱的舒适环境，提高碰撞时车身的安全性能，同时前围流水槽是车身前部排水的主要路径，需要其保证来自前挡风玻璃的雨水顺利排出车外的同时，不进入发舱及驾驶室，因此需要在前围流水槽结构设计过程中重要考虑结构防锈，文章主要论述轿车前围流水槽防锈结构设计。

前围流水槽；断面；排水；密封；防锈；涂胶；材质

10.16638/j.cnki.1671-7988.2016.01.007

CLC NO.:U462.2 Document Code:A Article ID:1671-7988(2016)01-17-05

1、前围流水槽的组成、功用及分类

1.1 前围流水槽的组成

前围流水槽位于前围板上部，共分四部分组成：发盖铰链安装部分，雨刮系统安装部分，空调通风口安装部分，流水槽本体，如图1所示。

图1 轿车前围流水槽的位置及组成

1.2 前围流水槽的功用

前围流水槽作为轿车结构中一个独立的总成，一方面，对车身的扭转刚度，结构安全都起着至关重要的作用，另一方面，来及前轿车前部的雨水约90%流经前围流水槽，在这个过程中，前围流水槽需要保证雨水顺利排出车外，不能进入发舱及驾驶室内部，且不能有积水。此外，前围流水槽还需要为前风挡玻璃、前雨刮、空调系统、发盖铰链等轿车功能系统提供坚固的安装点。

1.3 前围流水槽的分类

流水槽按照结构形式可分为整体式和拼接式。

整体式前围流水槽即流水槽本体为一体式，一次冲压完成，如图2所示，这种结构形式简单，密封性好，但对冲压工艺要求较高。

图2 一体式前围流水槽及断面示意

受C点位置及空间结构约束，有些车型前围流水槽无法设计为一体式结构，需要采用拼接式结构，拼接式前围流水槽根据其连接方式又分为螺栓连接式及焊接式。

图3 螺栓连接式前围流水槽

图4 焊接式前围流水槽

2、防锈设计

2.1 结构防锈设计

2.1.1 防积水结构设计

2.1.1.1 流水槽本体设计

流水槽主要作用之一是保证雨水顺利排出车外，而不能存在积水，流水槽为“U”型槽型结构，为保证不积水，需要在Y方向“中间高，两边低”。

如图5所示，为保证雨水按照上述路线流出，需要在结构设计时，设计流水槽为弧形结构，根据经验值，上述△h1≥70mm。

图5 流水槽流水示意图

表1 统计各车型△h1值

2.1.1.2 流水槽与侧围A柱内板搭接处结构设计

流水槽本体与侧围A柱内板搭接处的防积水结构设计有两种：一种斜面式，一种台阶式。

图6 斜面式

台阶式及前围流水槽两端与A柱内板搭接设计为台阶形式，如下图7所示，这种结构针对A柱内板的翻遍受结构限制只能向外部翻的车型，在倾斜的端部与A柱内板翻边搭接处可做沉台处理，建议沉台深度△h2≥5mm。

图7 台阶式

2.1.1.3 前围流水槽总成内部的连接加强板、支架、支撑板设计

图8 内部的连接加强板、支架、支撑板设计

前围流水槽总成内部的连接加强板、雨刮安装支架及两端的铰链安装板总成应设计流水通过结构，防止积水，使流水顺利排出。加强板、支架与流水槽底面贴合以平面搭接，利于排水，提高密封性。

2.1.2 防渗水结构设计

雨水渗入驾驶室的途径有两种，一种是通过钣金的焊接边或者安装搭接边的缝隙进入室内；一种是通过定位孔、安装孔渗入室内。

2.1.2.1 钣金焊接边及安装搭接边设计

针对上述提到的拼接式前围流水槽在设计焊接搭接边或者安装搭接边时，应重点考虑搭接边的位置，应避免设计在水流大的位置，如果无法避免，应设计为台阶搭接形式，避开底部水流通道最低面。

图9

2.1.2.2 定位孔、安装孔设计

问卷主要采用的是1～9 尺度（见表1）来作为两两重要度比较的定量值，假设两个因素进行重要度比较的尺度为aij。

前围流水槽的侧壁和底面原则上不开孔，在必须开孔的情况下，应保证相关装配零部件的密封措施，防止漏水。

一些车型结构设计中会设计一个前围侧围连接板，前围侧围连接板一端安装在侧围上，一端安装在前围流水槽上，需要在流水槽上增加安装点，下图11作为推荐结构，即在前围流水槽上焊接一个螺母板，前围侧围连接板直接安装在螺母板上，避免在前围流水槽上开孔。下图10作为不推荐结构，如果受结构限制只能如此设计。

图10 前围侧围连接板安装结构形式1

图11 前围侧围连接板安装结构形式2

2.1.3 容水、排水能力设计

流水槽需要具有一定的容水能力，可以防止雨水过大，或者上下坡道时，通过流水槽边缘溢出流进发舱或者驾驶室，同时流水槽需要具有一定的排水能力，保证槽内水快速排除车外，避免溢出。

2.1.3.1 容水能力设计

研究流水槽的容水能力，我们需要考察流水槽最小容水部位，一般在Y=O的位置，流水槽的截面尺寸最小，因此我们取Y=0的截面来考察流水槽的容水能力。

图12 容水面积

Sr---容水截面积，即在不同路况下，流水槽可容水区域最小面积。

图13 接水面积

Sj---接水面积，即顶盖最高点开始向前到前挡风玻璃下边缘的面积。

定义容水能力指数α=Sr/Sj；

衡量流水槽容水能力。α越大说明流水槽的容水能力越好，反之越差，在相同路况下，流水槽的容水系数α应不小于标杆车或参考车型。

表2 各车型容水能力指数

2.1.3.2 排水能力设计

排水能力即雨水快速开出车外的能力，流水槽的雨水主要靠两端的流水孔排除车外，研究轿车的排水能力需要取开水孔面积最小的位置来考察，一般在两端的铰链安装板位置，排水孔最小，取此处的断面开研究。

图14 流水孔最小处截面

Sp---为流水槽两端的排水孔面积

定义排水系数β=Sp/Sj来衡量流水槽排水能力，β越大说明流水槽的排水能力越好，反之越差。在相同路况下，流水槽的排水系数β应不小于标杆车或参考车型。

表3 各车型排水能力系数

2.2 涂胶设计

为保证前围流水槽的密封与防锈，还需要对各关键位置设计涂胶，主要包含点焊密封胶与焊缝密封胶。

2.2.1 点焊密封胶设计

点焊密封胶的作用主要是防锈，密封，防止水、灰尘通过焊接缝隙进入室内，主要针对一些可直接通向室内的焊接边进行设计。

①流水槽与前围板焊接边处需打点焊密封胶，防止水气进入乘员舱。

图15 流水槽与前围板焊接边涂胶设计

图16 空调进风口下挡板与流水槽的搭接边涂胶设计

图17 流水槽与A柱内板焊接边处涂胶设计

图18 流水槽内部加强板

2.2.2 焊缝密封胶设计

焊缝密封胶的作用是防锈，密封，防止水、灰尘等进入焊缝生锈，主要针对焊接边进行设计。

①流水槽与前围板搭接焊缝处，内外两道焊缝密封胶。

图19 流水槽与前围板搭接焊缝处涂胶设计

图20 流水槽与前围盖板上座板搭接处涂胶设计

2.3 材质设计

表4 前围流水槽镀锌板选用标准

注：A类：必须使用镀锌板的部位；B类：使用镀锌板，若局部防锈效果较好时，可考虑不使用镀锌板的部位。

前围流水槽长期与雨水泥沙直接接触，需要根据标准定义镀锌板，对于前围及流水槽处的主要钣金件的镀锌板定义见表4。

3、结论

本论文详细描述了轿车前围流水槽的结构组成、功能及分类，从结构设计，涂胶设计，材质设计三个方面阐述了前围流水槽防锈设计方法， 整体结构设计为中间高，两边低的“弧形”结构，有利于水的流出，避免积水，防渗水结构设计中，需要将焊接边、安装搭接边设计在远离流水位置，设计过程中要同时考察结构的容水能力即排水能力，这对流水槽设计至关重要，结构设计是本文研究的主要方面，结构设计结束后，需要对关键部位进行涂胶定义，主要分为点焊密封胶的定义及焊缝密封胶的定义，对直接通向内室的焊接边需要定义点焊密封胶，所有的焊接止口需要定义焊缝密封胶，最后是镀锌板的定义，镀锌板的定义需根据公司对车身钣金镀锌板定义标准进行定义。

上述就是流水槽防锈设计需要考虑的几个方面，本文中关于容水指数及排水系数的定义是结合大量实验结果及多位高级工程师的多年设计经验得来，在设计过程中可作为设计检查及重要参考。本文中所有的参考数据库为江淮全系车型数据库及一部分标杆数据采集，在设计过程中可供参考。

[1] 王望予.轿车设计[M]机械工业出版社.p174-190.

[2] 刘惟信.轿车设计[M]清华大学出版社.p431-482.

[3] 朱利安,哈皮安-史密斯主编.张金柱译.现代汽车设计概论[M]化学工业出版社.ISBN 7-5025-9223-7.

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[5] 乐玉汉.轿车车身设计[M]高等教育出版社,2000.

[6] 谷正气.轿车车身[M]人民交通出版社,2002.

Car dash flow tank rust structure design

Chen Wei
( Anhui Jianghuai Automobile Co., Ltd., Anhui Hefei 230601 )

The out plate directly affect the appearance of the external shape of the car in car design. It is the major factor to consider when purchasing. People are not concerned about the internal structure. But interior structure design occupies an important position in the vehicle design. Front wall sink is an important part of the body systems. It ensures the torsional rigidity of the body and improves cabin comfort. It improves the safety performance of the body collision. Meanwhile, front wall sink is the main drainage path of water which comes the front of the car. We need it to discharge water comes from the front windshield of the vehicle outer car, at the same time, it need to protect the water from cab. Therefore the structure rust design is important to consider. This paper discusses the structure rust design of front wall sink.

Front wall sink; Section; Drain; Seal; rust; Coating; Materia

U462.2

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1671-7988(2016)01-17-05

陈伟，就职于安徽江淮汽车股份有限公司。