择要：为实行汽车轻量化，对钢制风度板横梁骨架总成施行了镁合金取代安排。根据镁合金材料和工艺特点，安排公道的风度板横梁结媾和衔接工艺；创造仿真剖析模子，对照剖析钢制和镁合金风度板横梁的NVH、变形量和碰撞侵犯量。别的，对镁合金CCB施行零部件NVH、碰撞平安功用考证。了局讲明，镁合金取代钢制风度板横梁在实行减重4.4kg的轻量化成果的同时，总体的模态、碰撞平安以及可制外型均能餍足企业技能请求。

关键词：风度板横梁镁合金轻量化功用剖析

1弁言

乘用汽车风度板横梁总成（CrossCarBeam，CCB）支柱文娱主机、举头显示、空调出风口、各样管制面板等人机交互界面管制所需的摆设和妆饰件，并与平安气囊等其余平安零部件一同形成汽车平安防备系统和庇护车内乘员的机关件，其强度和刚度是CCB平安功用的紧要目标[1]。图1是某车型的CCB机关，要紧由主横梁和安装支架、HUD支架、BCM支架、PAB支架、空调支架、手套箱支架等组合而成。由于CCB直接与车身衔接，采用并通报支柱和衔接的零部件的载荷，直接影响整车的工程安排、驾驶性、舒坦性和平安性[2，3]。CCB安排欠妥或功用生气足整车请求，将会诱发方位盘、转向管柱的颤振，进而致使乘员舱NVH（Noise，Vibration，Harshness）功用变差，如方位盘的怠速震颤和汽车在匀速行驶时风度板总成内部的震荡异响等原料题目，影响汽车的驾驶舒坦性[4]。别的，跟着环保和新动力汽车对车型轻量化安排的请求越来越高，要开拓出既能餍足各方面功用请求，原料又最轻的CCB机关，成为整车轻量化安排面对的挑战。

图1风度板横梁典范机关

保守汽车CCB时常采取钢管或钢板冲压件组合焊接工艺，此类钢制CCB的构成零件数目多，焊接组装工艺和程序繁杂，不利于尺寸精度和平稳性的管制，而且总体分量均匀在7kg以上，不相符轻量化安排观念[5]。而镁合金的密度仅为钢铁密度1/4，铝合金密度的2/3，是暂时运用的最轻的金属材料。因而，将镁合金运用于汽车CCB，实行40%以上的减重成果，是现时管理轻量化题目的优先筛选，吸引越来越多的整车厂探索开拓。基于A2Mac1系统平台统计车型运用镁合金CCB的情状如表1，7款车型采取镁合金CCB，分量散布在3.kg～5.9kg，轻量化技能处于率先身分，讲明镁合金CCB的技能老练度高，轻量化成果显著，也许施行量产车型的开拓和运用[6]。

表1镁合金CCB运用对标

与钢制CCB比拟，镁合金CCB采取总体压铸成型的临盆工艺，也许把保守钢制CCB的20多个支架集成为一体，镁合金CCB零件集成化水平高，尺寸精度高，零件形态安排自在度大，而且可%回收哄骗。本文对某车型的钢制风度板横梁骨架总成施行了镁合金取代安排，采取镁合金一体压铸成型工艺而成的风度板横梁骨架总成安排计划，并对其施行仿真和零件实验施行NVH、平安功用剖析，考证镁合金CCB取代钢制CCB机关安排的轻量化成果和功用上风，旨在为车型镁合金CCB的开拓和运用供给技能参考。

2机关安排

钢制CCB以某车型图2（a）为例时常包含左、右边支架、转向管柱支架、平安气囊（PAB）支架、空调（HVAC）支架、驾驶员侧支架、副驾驶员侧支架、中控台支架、踏板碰撞庇护支架、风度板护板安装支架等13个支架，这些支架机关焊接在风度板横梁的主管机关上。依照车型开拓的要乞降镁合金材料、工艺的特点断定镁合金取代钢制CCB的安排轨则：不转变CCB原部件所具备的机能，不转变关键定位孔和衔接孔的地位和巨细；镁合金CCB以压铸成型为主，在保证模态和平安等基天功用指方位前提下施行取代安排，实行简单产物多机关模块化安装。本探索针对镁合金CCB安排开拓界说功用请求目标如表2。

表2镁合金CCB功用目标

由于镁合金材料的拉伸强度、服从强度、弹性模量等力学功用均差于钢材，依照阅历，镁合金的取代安排到达与钢材同等的功用成果，镁合金零件料厚需求是钢材的1.2～1.8倍。剖析CCB总成各个零部件的特色施行最优的选材、结媾和衔接工艺安排。本探索采取AM60B镁合金材料招牌施行钢制CCB取代安排机关，如图2（b）。钢制CCB分量10.7kg，镁合金CCB分量6.3kg（包含镁合金一体压铸成型的主体结媾和非凡功用请求的钣金冲压成型安装支架），减重4.4kg，减重41%。

图2镁合金CCB机关安排

镁合金CCB安装采取“一面两销”的定位机关大势，如图3所示。镁合金CCB两头安排定位销直径φ11mm，车身钣金为主定位圆孔直径φ11.2mm，协助定位长圆孔尺寸为11.2mm×15mm。X方位采取定位销地方平面施行限位。

图3镁合金CCB安装定位点

3风度板横梁功用剖析3.1夹持变形CAE功用剖析

将CCB横梁总成挂在夹具上，以便后续安装风度板总成上的其余零部件。夹具在夹紧经过中，考核吊耳支架的变形量，仿真剖析了局如图4所示。当CCB承重10kg时，钢制CCB夹具不变处左、右双方的总变形量0.07mm，镁合金CCB总变形量0.51mm；当CCB承重15kg时，钢制CCB夹具不变处左、右双方的总变形量0.11mm，镁合金CCB总变形量0.74mm；当CCB承重20kg时，钢制CCB夹具不变处左、右双方的总变形量0.mm，镁合金总变形量0.99mm。综上，镁合金CCB的总变形量大于钢制CCB，解说镁合金CCB的强度和刚度差于钢制CCB，但均餍足企业技能请求，其强度和刚度保证了整车的NVH功用。

图4钢制CCB（a）和镁合金CCB（b）夹持变形CAE剖析

3.2偏置碰CAE功用剖析

将钢制CCB和镁合金CCB横梁总成份别施行64kphODB的偏置碰撞平安功用仿真剖析，了局如图5和图6所示。两种材料CCB的仿真车型的挪移姿势情状一致，方位盘和足踏板均无较大的侵略量。CCB的A地区前支架变形大，也许缩小CCB的侵略，支架变形越大，CCB的侵略越小，仿真了局显示镁合金CCB的侵略模子大于钢模子。踏板臂撞击到CCB的下不变B地区，钢制CCB当踏板臂碰撞下不变安装时，支架变形较大，因而需求增长横梁以阻挠踏板的侵略。镁合金CCB当踏板臂碰撞CCB的下不变地区时，攻击地区没有显然的变形，而且踏板臂无奈继承向后挪移，因而踏板不会有较大的侵略。

图5钢制CCB（a）和镁合金CCB（b）偏置碰撞剖析

图6钢制CCB（a）和镁合金CCB（b）碰撞个别侵犯量剖析

关于加快偏置碰撞，钢制CCB和镁合金CCB的变形情状均也许采用。关于转向和CCB侵犯，镁合金CCB的变形量大于钢制CCB，踏板侵犯镁合金CCB小于钢制CCB，镁合金CCB的塑性应变优于钢制CCB，两种材料的CCB机关均也许餍足企业技能请求。

4镁合金CCB实验了局剖析

为考证镁合金CCB零部件什物的功用，遵照产物功用请求对其施行NVH模态和平安碰撞牢固性实验，了局如表3所示。镁合金CCB的台架刚性管制主梁的一阶模态Hz，餍足企业请求的≥Hz。转向管柱刚度变形量.5N/mm，大于目的请求的N/mm。动态攻击实验在样本生效前的采用力16.98KN，餍足目的请求的≥15KN。动态攻击实验在样本生效前的采用力16.30KN，餍足目的请求的≥8KN。综上，镁合金CCB的什物的功用考证均也许餍足技能请求，保证了CCB的NVH和平安功用。镁合金CCB的动态攻击实验的攻击力通报途径以及数值办法可提早对镁合金CCB的机关平安安排供给推断，俭省CCB考证的整车碰撞实验频率以及数目；动态攻击实验更靠近实车碰撞请求，灵验地对整车碰撞实验供给了参考价格，实验案例的方位具备原形性、遍及性。

表3镁合金CCB什物功用测试了局

5论断

采取AM60B镁合金安排开拓的风度板横梁较钢制风度板横梁减重4.4kg，轻量化成果显著，同时也许餍足产物的NVH、平安功用请求，也许做为汽车风度板横梁轻量化安排的优选计划。在镁合金取代钢制风度板横梁安排开拓的过程中需求重心

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