CN111553025B - 一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，该方法可以通过建立引擎盖总成、变形零件及周边零件有限元模型，模拟引擎盖总成在安装关闭状态下的受力情况，考虑重力场、变形零件对引擎盖本身的影响，从而得到引擎盖总成在整车安装状态下重力场变形量及各位置的变形量，进而得到安装状态下引擎盖与其它周边零件的间隙段差，最终在设计的时候就综合考虑引擎盖在安装时引起的变形，并加以控制引擎盖与其它零件的间隙段差，提高汽车精致工艺水平和生产效率。

Description

一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法

技术领域

本发明涉及汽车技术领域，特别是涉及一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法。

背景技术

随着人民生活水平的不断提高，汽车的普及率也越来越高。车身外观品质已成为汽车行业竞争的重点，其中汽车外观间隙段差直接影响消费者对汽车精致工艺的评估，因此，控制汽车各接合面之间的间隙段差，保证车辆精致工艺对汽车的品质有重要的意义。

影响引擎盖的间隙段差主要有设计和制造装配两方面，在设计方面，由于引擎盖受到的缓冲块、密封条、锁扣、液压撑杆的力较复杂，目前在设计上基本没有考虑控制间隙段差，这就导致虽然设计时引擎盖与周边零件的间隙段差满足要求，但实际在引擎盖安装关闭后，受到缓冲块、密封条、锁扣、液压撑杆的力后，引擎盖本体会发生变形，导致引擎盖与周边零件的间隙段差偏离了原本的设计要求。目前引擎盖的间隙段差主要通过实车出来后，人工去调整，有时候设计不合理，会导致引擎盖间隙段差太大或各部位间隙不一样，无法有效的手工调整到位，且花费的时间较长，难以控制。

发明内容

本发明的目的在于提出一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，解决目前的引擎盖与周边零件的间隙段差主要通过实车出来后，人工去调整导致控制间隙段差效率低下的问题。

本发明提供一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，包括如下步骤：

分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型，所述引擎盖总成有限元模型中包括引擎盖总成数据；

将所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型装配形成车身有限元模型，对所述车身有限元模型施加边界条件约束；

在所述引擎盖总成有限元模型上施加重力场载荷和预设力载荷，根据施加的所述重力场载荷及所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成由于重力产生的重力场变形量；

所述预设力载荷为所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述变形零件的反作用力，根据所述预设力载荷和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于变形零件产生的变形零件变形量；

根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

根据本发明提出的一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，具有以下有益效果：通过建立引擎盖总成有限元模型，计算得到引擎盖总成在整车安装状态下，重力场、变形零件对引擎盖本身的影响，得到引擎盖总成各位置的变形量，精确计算出安装状态下引擎盖总成与周边零件的间隙，并将这个间隙数值返回到设计初始值，如此反复迭代，最终得到满足间隙段差要求的引擎盖总成初始设计结构，无需后续人工进行调整，从而提高生产效率。

另外，根据本发明提供的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，还可以具有如下附加的技术特征：

进一步地，所述分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之前，所述方法还包括：

获取引擎盖总成数据、变形零件数据及周边零件数据，并根据所述引擎盖总成数据、所述变形零件数据及与所述周边零件数据在有限元建模分析软件中分别建立对应的有限元模型，所述引擎盖总成数据包括CAD几何数据、材料属性数据、重量数据和连接方式数据。

进一步地，所述分别建立引擎盖总成有限元模型、所述安装在引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之后，所述方法还包括：

对所述引擎盖总成有限元模型进行离散化处理，并对所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型进行网络划分、定义单元属性类型和材料属性。

进一步地，所述变形零件包括密封条、缓冲块、液压撑杆和锁扣。

进一步地，在所述引擎盖总成有限元模型上施加预设力载荷的具体步骤为：

设定缓冲块的单元类型为弹簧单元，获取缓冲块力-位移参数曲线和预设干涉量，所述预设干涉量为所述引擎盖总成在关闭状态下所述缓冲块的变形量，根据所述缓冲块的力-位移参数曲线和预设干涉量得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于缓冲块产生的缓冲块变形量。

进一步地，所述预设干涉量大于2.5mm。

进一步地，所述根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于缓冲块产生的缓冲块变形量的步骤之后，所述方法还包括：

获取密封条力-位移参数曲线、液压撑杆力-位移参数曲线和锁扣力-位移参数曲线，根据所述预设干涉量、所述密封条力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于密封条产生的密封条变形量；

根据所述预设干涉量、液压撑杆力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述液压撑杆的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述液压撑杆的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于液压撑杆产生的液压撑杆变形量；

根据所述预设干涉量、锁扣力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述锁扣力的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于锁扣力产生的锁扣力变形量。

进一步地，所述根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力是否大于预设阈值；

若是，则根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

进一步地，所述根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力是否大于预设阈值；

若否，则调整所述预设干涉量，以使所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力大于预设阈值。

本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1是本发明第一实施例的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法的流程图；

图2是本发明第三实施例的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法中的步骤S30的流程图。

具体实施方式

为使本发明的目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。附图中给出了本发明的若干实施例。但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本发明的公开内容更加透彻全面。

本发明的实施例提供一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，主要应用于引擎盖总成装配后与其他周边零件(如翼子板、前保、车身等)的间隙段差，运用此方法，可以通过建立引擎盖总成、周边零件、引起引擎盖变形的变形零件的有限元模型，模拟引擎盖总成在安装状态下的受力情况，得到引擎盖总成在整车安装状态下各位置的变形，进而得到安装状态下引擎盖总成与其它周边零件的间隙段差，最终在设计的时候就综合考虑引擎盖总成在安装时引起的变形，并加以控制引擎盖总成与其它零件的间隙段差，提高汽车精致工艺水平，为汽车引擎盖总成的开发提供技术指导，同时也可为汽车其它闭合件(如侧门、尾门)的间隙段差控制提供参考。

请参照图1，本发明的第一实施例提供一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，包括如下步骤：

步骤S10、分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型，所述引擎盖总成有限元模型中包括引擎盖总成数据。

在有限元理论中，把计算域离散剖分为有限个互不重叠且相互连接的单元，在每个单元内选择基函数，用单元基函数的线形组合来逼近单元中的真解，整个计算域上总体的基函数可以看为由每个单元基函数组成的，则整个计算域内的解可以看作是由所有单元上的近似解构成。有限元分析分析过程由其基本代数方程组成：[K]{V}＝{Q}，[K]为整个结构的刚变矩阵，{V}为未知位移量，{Q}载荷向量。

有限元分析的基本步骤通常为：第一步为前处理：(1)导入几何模型并进行网格划分；(2)定义网格单元类型；(3)定义网格单元的材料属性；(4)定义单元的属性，实体、壳等；(5)定义边界条件；(6)定义载荷。第二步求解计算。第三步结果后处理:对所求出的结果根据有关准则进行分析和评价。

具体地，先收集汽车引擎盖总成(包括引擎盖内外板、加强板等)、周边零件(包括车身前端、水箱上横梁及铰链)的CAD几何数据以及变形零件(密封条、缓冲块、液压撑杆、锁扣)的各零件对应的材料、重量数据、连接数据，其中密封条和缓冲块还需要收集刚度信息。根据有限元理论，对引擎盖总成进行离散化处理，运用Hyperme前处理软件对引擎盖总成及周边零件进行网格划分、零件连接、材料属性的赋予。

步骤S20、将所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型装配形成车身有限元模型，对所述车身有限元模型施加边界条件约束。

因引擎盖总成相邻的周边零件在引擎盖关闭状态时，也会产生变形，故在计算引擎盖变形时需将与之相邻的周边零件考虑进去，可截取部分车身有限元模型或者用整个车身有限元模型进行计算，例如截取部分车身，在截取处进行1-6自由度全约束，同时，在车身与底盘连接的接附点进行全约束。

步骤S30、在所述引擎盖总成有限元模型上施加重力场载荷和预设力载荷，根据施加的所述重力场载荷及所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成由于重力产生的重力场变形量；

所述预设力载荷为所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述变形零件的反作用力，根据所述预设力载荷和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于变形零件产生的变形零件变形量。

引擎盖总成的载荷处理较为特殊，除引擎盖总成所受的重力场外，引擎盖总成所受到的密封条、缓冲块、锁扣、液压撑杆的反力属于系统内部受力，需要进行处理，变形零件与引擎盖总成的对应位置相配合，因此，在引擎盖总成的规定位置施加变形零件预设力载荷，运用Abaqus或同类型的软件进行计算，使用静力学分析，考虑非线性，计算得到的引擎盖总成各位置的变形零件变形量。

步骤S40、根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

步骤S40得到引擎盖总成各位置的变形量，运用Abaqus或同类型的软件精确计算出安装状态下引擎盖总成与周边零件的间隙，并将这个间隙数值返回到引擎盖总成的设计初始值，如此反复迭代，最终得到满足间隙段差要求的引擎盖初始设计结构。

本发明的第二实施例提出一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，基于上述第一实施例，所述分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之前，所述方法还包括：

步骤S101、获取引擎盖总成数据、变形零件数据及周边零件数据，并根据所述引擎盖总成数据、所述变形零件数据及与所述周边零件数据在有限元建模分析软件中分别建立对应的有限元模型，所述引擎盖总成数据包括各零件对应的CAD几何数据、材料属性数据、重量数据和连接方式数据。

在所述分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之后，所述方法还包括：

步骤S102、对所述引擎盖总成有限元模型进行离散化处理，并对所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型进行网络划分、定义单元属性类型和材料属性。

引擎盖总成的单元属性类型为：由于引擎盖总成主要是薄壁件，定义为Shell壳单元，其材料属性定义为非线性材料。

请参照图2，本发明的第三实施例提出一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，基于上述第一实施例，在步骤S30中，在所述引擎盖总成有限元模型上施加预设力载荷的具体步骤为：

步骤S301、设定缓冲块的单元类型为弹簧单元，获取缓冲块力-位移参数曲线和预设干涉量，所述预设干涉量为所述引擎盖总成在关闭状态下所述缓冲块的变形量，根据所述缓冲块的力-位移参数曲线和预设干涉量得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于缓冲块产生的缓冲块变形量；

步骤S302、获取密封条力-位移参数曲线，根据所述预设干涉量、所述密封条力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于密封条产生的密封条变形量；

步骤S303、获取锁扣力-位移参数曲线，根据所述预设干涉量、锁扣力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述锁扣力的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于锁扣力产生的锁扣力变形量。

缓冲块、密封条、锁扣都使用弹簧单元模拟，上述的力-位移参数曲线都是通过实际测量得到的，缓冲块的力-位移参数曲线为缓冲块固有的属性，例如当缓冲块干涉量为4mm，根据缓冲块的力-位移参数曲线得知缓冲块受到的力为116.87N。一般建议缓冲块初始预设干涉量大于2.5mm，通过调整缓冲块的预设干涉量进行密封条、锁扣载荷的施加，锁扣使用两个弹簧单元模拟，其中一个定义为SLOT，另外一个定义为CARTESIAN，且均在局部坐标下。对于部分带有液压撑杆的车型，液压撑杆的力也要考虑进去，液压撑杆的受力可由供应商提供，根据液压撑杆的受力、液压撑杆力-位移参数曲线和所述引擎盖总成数据可以得到引擎盖总成在关闭状态下由于液压撑杆产生的液压撑杆变形量。

本发明的第四实施例提出一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，基于上述第三实施例，在步骤S40中，所述根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差的步骤之前，所述方法还包括：

步骤S401、判断所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力是否大于预设阈值；

步骤S4011、若是，则根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

步骤S4012、若否，则调整所述预设干涉量，以使所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力大于预设阈值。

具体地，使用静力学分析，通过调整缓冲块的预设干涉量可以来调整锁扣的受力，因为锁扣的力过小引擎盖关不住不符合设计要求，需要使锁扣的反作用力大于预设阈值，同时保证缓冲块的力也在合理范围内，才计算输出引擎盖总成和周边零件的间隙段差，若锁扣的反作用力小于预设阈值，则调整所述预设干涉量，直至所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力大于预设阈值，如果反复调试无法达到该要求，需要对引擎盖总成重新设计，使其达到要求。

综上所述，本发明提供一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，通过建立引擎盖总成有限元模型，计算得到引擎盖总成在整车安装状态下，重力场、变形零件对引擎盖本身的影响，得到引擎盖总成各位置的变形量，精确计算出安装状态下引擎盖总成与周边零件的间隙，并将这个间隙数值返回到引擎盖总成的设计初始值，如此反复迭代，最终得到满足间隙段差要求的引擎盖总成初始设计结构，无需后续人工进行调整，从而提高生产效率。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，包括如下步骤：

分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型，所述引擎盖总成有限元模型中包括引擎盖总成数据；

将所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型装配形成车身有限元模型，对所述车身有限元模型施加边界条件约束；

在所述引擎盖总成有限元模型上施加重力场载荷和预设力载荷，根据施加的所述重力场载荷及所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成由于重力产生的重力场变形量；

所述预设力载荷为所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述变形零件的反作用力，根据所述预设力载荷和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于变形零件产生的变形零件变形量；

根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

2.根据权利要求1所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述分别建立引擎盖总成有限元模型、安装在所述引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之前，所述方法还包括：

获取引擎盖总成数据、变形零件数据及周边零件数据，并根据所述引擎盖总成数据、所述变形零件数据及与所述周边零件数据在有限元建模分析软件中分别建立对应的有限元模型，所述引擎盖总成数据包括CAD几何数据、材料属性数据、重量数据和连接方式数据。

3.根据权利要求2所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述分别建立引擎盖总成有限元模型、所述安装在引擎盖总成上的变形零件有限元模型、及与所述引擎盖总成相邻的周边零件有限元模型的步骤之后，所述方法还包括：

对所述引擎盖总成有限元模型进行离散化处理，并对所述引擎盖总成有限元模型和所述周边零件有限元模型进行网络划分、定义单元属性类型和材料属性。

4.根据权利要求1所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述变形零件包括密封条、缓冲块和锁扣。

5.根据权利要求4所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，在所述引擎盖总成有限元模型上施加预设力载荷的具体步骤为：

设定缓冲块的单元类型为弹簧单元，获取缓冲块力-位移参数曲线和预设干涉量，所述预设干涉量为所述引擎盖总成在关闭状态下所述缓冲块的变形量，根据所述缓冲块的力-位移参数曲线和预设干涉量得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于缓冲块产生的缓冲块变形量。

6.根据权利要求5所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述预设干涉量大于2.5mm。

7.根据权利要求6所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述缓冲块的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于缓冲块产生的缓冲块变形量的步骤之后，所述方法还包括：

获取密封条力-位移参数曲线和锁扣力-位移参数曲线，根据所述预设干涉量、所述密封条力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述密封条的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于密封条产生的密封条变形量；

根据所述预设干涉量、锁扣力-位移参数曲线及静力平衡理论得到所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力，根据所述引擎盖总成在关闭状态下受到的所述锁扣力的反作用力和所述引擎盖总成数据得到所述引擎盖总成在关闭状态下由于锁扣力产生的锁扣力变形量。

8.根据权利要求7所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力是否大于预设阈值；

若是，则根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差。

9.根据权利要求7所述的控制汽车引擎盖总成间隙段差的方法，其特征在于，所述根据所述重力场变形量、所述变形零件变形量及车身有限元模型数据得到引擎盖总成和周边零件的间隙段差的步骤之前，所述方法还包括：

判断所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力是否大于预设阈值；

若否，则调整所述预设干涉量，以使所述引擎盖总成在关闭状态下受到的锁扣力的反作用力大于预设阈值。

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