汽車暖風機芯子失效分析及優(yōu)化設(shè)計

汽車暖風機芯子失效分析及優(yōu)化設(shè)計摘要：文章針對某車型暖風芯子漏水問題進展了分析，在本錢、周期及效率的綜合考慮下，采取了在暖風芯子水管根部加焊一鋁板的改進措施。通過試驗驗證，改進措施有效，同時也為后續(xù)車型暖風芯子的開發(fā)提供了借鑒。關(guān)鍵詞：汽車；暖風芯子；失效分析；優(yōu)化設(shè)計；漏水問題文獻標識碼：A汽車駕駛室內(nèi)的制暖主要以發(fā)動機的冷卻水為熱源，通過暖風機中的熱交換器〔一般稱為暖風芯子〕，把鼓風機送來的空氣與發(fā)動機冷卻水進展熱交換，空氣加熱后送入車廂內(nèi)，以到達取暖及除霜、除霧的功能，其簡化的過程如圖1所示。暖風機一般由暖風芯子、風機及外殼組成，殼體上有吹向腳部、臉部的出風口及吹向車窗起除霜作用的出風口，其中暖風芯子作為很關(guān)鍵的部件實現(xiàn)了發(fā)動機冷卻液在汽車乘員艙向空氣的的散熱。暖風芯子的款式較多，從消費工藝來區(qū)分，主要為銅水箱、鋁水箱和片管式水箱等三類。在微車和轎車中，一般使用的為鋁水箱。鋁水箱式主要使用復合鋁材，通過釬焊工藝進展制造。1問題描繪在跟蹤零件的售后三包退件記錄時，發(fā)現(xiàn)某車型的暖風芯子三包退件數(shù)量快速增加，見圖2。經(jīng)確認故障現(xiàn)象主要表現(xiàn)為暖風芯子泄露。泄露的冷卻液會污染車內(nèi)前排座椅下的地板覆蓋物等，同時引起發(fā)動機水溫高等一系列病癥，將會引起客戶的極大抱怨。2原因分析2.1零件符合性調(diào)查經(jīng)過問題解決小組共同確認，零部件的尺寸滿足技術(shù)標準要求，材料及分供方也未發(fā)生變異。其為鋁合金，在供應(yīng)商內(nèi)部的材料代碼為：芯材合金為FA5577〔AA3003〕，復合層2為10%FA6671〔AA4343〕，鋁材供應(yīng)商為上海Sapa。暖風芯子消費的主要工藝流程為：芯體裝配〔主板、邊板、扁管和翅片組裝在一起〕→進出口管鉚接〔進出口管與上水室鉚合〕→涂釬劑〔手工涂抹，釬劑濃度25%～35%〕→翻邊〔翻邊機自動翻邊〕→釬焊〔釬焊爐按釬焊工藝參數(shù)運行〕→芯體打磨〔去掉釬焊后的剩余雜質(zhì)〕→干式檢漏〔干式檢漏儀按壓力及泄露值要求進展測試，合格后自動打印合格標識〕→粘貼密封條〔粘貼密封墊外觀滿足要求〕。確認相關(guān)的設(shè)備和參數(shù)未發(fā)現(xiàn)變異，同時操作員工也沒有變化。小結(jié)：排除零件的一致性波動，即非零件質(zhì)量問題。2.2零件裝配過程調(diào)查小結(jié)：裝配手法的差異，可能導致局部零件受損，但與售后表現(xiàn)不一致，故排除裝配工藝的影響。2.3零件構(gòu)造分析經(jīng)分析，發(fā)動機進水、出水膠管走向和尺寸等不同，如圖4所示。相比出水膠管，進水膠管更長，重量更大，在發(fā)動機的固有振動及整車在特殊工況的振動下，其振幅更大。故暖風芯子進水管根部承受的剪切力更大，更易導致疲勞開裂。該車型暖風芯子上的鋁管是和上水室釬焊為一個整體，沒有相對活動余量，看上去較“脆弱〞。比照其他車型的暖風芯子：GP50車型的暖風芯子的鋁管和上水室是鉚合在一起，通過密封圈進展密封，類似于萬向節(jié)形式，有一定活動余量；N1/CN100車型的暖風芯子鋁管較短，且用螺栓螺母進展了緊固，強度較大。在整車總裝車間使用了一樣的裝配工藝方式，但其他車型的售后表現(xiàn)良好。2.4結(jié)論問題解決小組判斷該問題的原因是：由于暖風機芯子進、出水管根部的焊縫周圍應(yīng)力集中，在外力長時間振動作用下，易造成疲勞斷裂，導致暖風機芯子漏水。而斷裂根本集中在芯子進水管，是由于與芯子進、出水管對接的膠管構(gòu)造及布置不一樣，受力有差異導致。3優(yōu)化設(shè)計3.1改進方案選擇3.2改進方案試驗驗證通過試驗發(fā)現(xiàn)，改進后的暖風芯子鋁管根部的抗彎強度明顯增強。3.3改進方案確定通過驗證，該改進方案可有效進步暖風芯子鋁管根部的抗彎強度，同時在暖風芯子消費過程中增加該方形鋁板對工藝影響不大，便于施行。另外，該方形鋁板尺寸較小，可利用一些板材的邊角料進展消費，可有效降低本錢，供應(yīng)商可內(nèi)部消化該本錢變化。最終，該改進方案獲得了批準施行。4結(jié)語圖7暖風芯子改進后三包退件返回狀態(tài)通過對措施斷點后零件的市場表現(xiàn)跟蹤，發(fā)現(xiàn)改進效果良好，見圖7。在該問題改進過程中，得到了產(chǎn)品工程師和供應(yīng)商的大力支持，使問題得到了快速斷點。該改進措施只是在現(xiàn)零件構(gòu)造上的局部優(yōu)化，雖沒完全杜絕該問題，但已獲得了很大進步。該問題的解決，也為后續(xù)車型暖風芯子的設(shè)計選型提供了借鑒作用。參考文獻[2]李鵬飛，林建中.暖風芯體水室裝配機支撐構(gòu)造的有限元分析及優(yōu)化設(shè)計[J].現(xiàn)代制造工程，2021，〔1〕.[3]楊光.車用暖風機及其新技術(shù)[J].城市公共交通，2007，〔3〕.[4]解劍英.汽車散熱器用多層復合鋁合金薄壁高頻焊管制造技術(shù)的研究[D].浙江