汽车前脸设计在汽车外形设计中占有重要作用，散热器罩作为汽车前脸的重要特征，无论从造型上，还是功能上，都直接影响整车的风格。散热器罩的开发设计，大致遵循以下原则：外部造型，即线条明朗，色彩纹理和质感上的要求和整个外部造型风格统一；被动安全，即满足外部凸出物的法规，减少对行人、骑自行车及摩托车者等引起的擦、刮、撞伤的伤害；通风性，即必须满足机舱散热的进风量要求；防盗性和机盖锁的可操作性；产品成型性，便于制造。同时，需要考虑产品结构的合理性与经济性，尽可能采用成熟结构的设计减少设计风险，保证产品性能。下面对轿车散热器罩的研发过程做以阐述。

造型风格

散热器罩在车身最前端最明显的位置上，是最先进入视角的部件，所以大多数车型把散热器罩的造型设计作为传承血脉的重要手段。如奔驰车的胸肋型散热器罩（见图1），宝马车的双肾型散热器罩（见图2）等。

按照法规项，在汽车前部必须加装车标，很多车的车标都安装在散热器罩，或者在散热器罩上带有车标的造型，两者的设计互相影响，共同构成了汽车前脸的主要特征元素。

对标和分类

1. 纵观各种车型，汽车前脸表情各异，造型、结构和类型截然不同，所体现的意义也有很大区别。

2. 散热器罩的分类有多种，一般从部件的数量分为单个件或多个部件。很多车型采用前面一个主散热器罩，后面加一个副散热器罩，一方面是缩小开口面积，防盗的功能，另一方面是增加强度和刚性；从造型形成的纹路分为：蜂巢式和百叶窗式（横向和纵向）两大类（见图3）；从安装方式上划分为：独立式和镶嵌式（嵌在保险杠或机盖上）。

图3  散热器罩的造型

设计要素

1. 满足外部凸出物法规

需要满足外部凸出物GB11566-1995法规中3章的一般规定和4.3章规定，即固定元件或活动元件（包括进出风道口的零件以及散热器罩）缝隙宽W≤25mm 时，R'≥0.5mm；缝隙宽25mm≤W≥40mm时，R'≥1mm（见图4）；在前端与形成护栅或缝隙的每个元件接合处必须圆滑。

图4  外部凸出物的设计

2. 工艺要求

（1）料厚。考虑散热器罩的强度、轻量化，设定最合适的料厚，一般选择2.5～3mm。同时，注意料厚的变化，一般控制在±0.5mm以内，否则产生塑痕的几率较大。

（2）分模线。分模线的划分应遵循在外观上看不见或者比较隐蔽，并且保证工人进行安装操作时不能有划伤的原则。反映在工程上，可以在三视图的末端中，指示分摸线（以下用PL）的位置。二维断面图上，指示PL，明确PL是否延续到零件背面。

（3）拔模角。需要指定整个部件的拔模角，一般而言，最直接的方式是选取水平方向。

（4）卡子部位。安装在车身上的卡子支架应设计成圆形，以避免运输和装配时对人造成伤害。卡子的根部应设计在非主要的外表面上，如果结构不能避开，根部料厚应减薄，避免外观塑痕。

（5）镀铬吊架用结构。若散热器罩采用镀铬工艺，在结构设计时，应该预先留有吊架用孔或用筋，同时注意流液的方向和方式，避免镀液堆积，造成表面粗糙。

（6）散热器罩的格子尺寸应该注意：在纵向方向上的尺寸L≤35mm（叶片式）；L≤15mm（百叶窗式）。尺寸限制主要是考虑喷漆工艺，如果太深，表面会产生虚喷，影响外观。如果是镀铬工艺，更应缩小本尺寸，以减少镀铬面积，降低制造成本（见图4）。

（7）不要设计造型以外的细沟和不必要的凹陷、复杂的圆角。

3. 表面处理

（1）涂装缺陷。为了避免产生涂装缺陷，喷涂角度应小于5°，进深L应小于35mm。

（2）涂装分界线的设定。分界线选择在倒角的末端，在分界线处设定遮蔽用1mm左右的台阶，与出模方向一致。

（3）涂装遮蔽。应与供应商协商遮蔽面、方法及遮具的费用。

（4）电镀的性能。镀层厚度应按照技术标准去执行，同时为了避免电镀层的开裂，要求周边圆角大于1mm；考虑留有电镀开孔，便于使液体流出。

在设计的散热器中，应明确指出镀铬范围，并且应该避免镀铬以后再喷漆，以免工序增加，工艺复杂，成本上升。可以选择其他结构形式，如加细软亮条来代替镀铬的设计。

4. 安装关系

（1）安装基准和安装形式的选择对固定散热器罩，保证与周边的装配间隙有重要作用。一般来说，周边部件有：前车标、前大灯、前保险杠、前机盖及前横梁等部件，设计原则是应该以中间为定位基准，考虑安装公差。

材料一般采用ABS/AES较多，有些也采用改性PP。ABS强度好，易于电镀，而改性PP的可回收性好。材料选定后，我们需要讨论和确认的问题包括：检查安装部位的刚性；卡子安装部位的刚性；卡子对应部位的料厚；钣金卡子孔与钣金的拔模方向是否一致；与机盖的间隙是否保持在5mm以上。

图5  机盖锁扳手设计要求空间尺寸：a≥20mm，b≥80mm

（2）前大灯与散热器罩的间隙为3mm，现在高档车上会设定更小的间隙为2mm。

（3）保险杠与散热器罩固定卡子应方便安装与拆卸。

（4）防盗设计：一是散热器罩在机盖关闭状态下不能拆下，二是不能穿越散热器罩开锁。

（5）装饰件设计：如果在散热器罩上有装饰件（如亮条），要注意此装饰条与散热器罩的搭接口处的关系，避免亮条边界外漏和粘接不牢的现象。

5. 产品功能要求

（1）机盖锁扳手的操作性。

（2）在造型阶段需要进行前期的开口面积的设计验证，进行车型对标，初步校核。模具件需要进行热平衡试验，最终确认开口面积。

（3）各部分的分界线。在设计上不允许看见内部隐藏物，如大灯结构，也不能看到地面。

（4）与周边部件的关系。要认真考虑散热器罩角部是否会遮挡前大灯的光，与前大灯造型上的连贯性如何等问题。

（5）车标的安装。一般而言，尽可能采取卡爪结构，成本低、安装方便，并可反复拆装。采用胶带结构，粘接牢靠，但成本高。

6. 其他要求

（1）设计无尖角。扳手部位分模线段差在0.1mm以下；物体穿过散热器罩，不能触到风扇，以免受到伤害；胶条配合部位不能有毛刺，防止胶条被损坏。

（2）严格进行试验来验证零部件设计的合理性和科学性。

（3）清洁性：在小批量试生产阶段，应对新车型到洗车店进行清洁性验证。

（4）避免设计尖角的结构，防止部件变形、龟裂和断裂。

7. 标准连接件

贯彻模块化、通用化和部件标准化，有效降低成本，这是我们设计的基本原则。

同步工程（SE）在散热器罩设计中的应用

同步工程(SE，Simultaneous Engineering)，又称并行工程，它同样适用于散热器罩设计，重点提及的是试制阶段，加工快速成型件，试装到样车后，相关部门进行设计和试装的评价和评审，然后根据评审阶段问题反馈进行技术更正，可以重新修正数据，继续模具设计。这种方法对于局部换型车尤其适用。

应用CATIA混合建模设计

用CATIA做散热器罩的设计，应采用混合建模设计思路。首先从外表面上获取基本的特征曲面。作为外饰件，外表面的好坏是此部件成功设计的关键，而CATIA强大的外表面设计功能正好满足了此项要求，一般应用几个常用模块GSD、Freestyle和Digitized shape editor等。在参数化设计阶段，建立科学合理的设计结构树，结构设计中采用实体设计的思路，有效提高散热器罩的设计效率。应用实体建模进行散热器罩结构设计的要点包括：

1. 中间蜂巢的设计

建立新body：在几何树中新建一个body (可以取名grille)，不要在Partbody中进行相关操作，以免给后续的布尔运算带来困难。

构建PAD：用草绘建立蜂巢结构的特征单元，后做矩阵式挖孔（见图6、图7）。

图6  蜂巢结构的特征单元

图7  对蜂巢结构的特征单元做矩阵式挖孔

创建特征：在此阶段进行表面特征的创建，通过remove等操作命令完成表面特征的建立。

抽壳：给定孔特征的料厚，一般取2～2.5mm。

进深切割：对制定好的表面进行深度切割，定义其后部的深度。

拔模：对盒形结构中的孔进行工艺拔模，一般角度在1～1.5°。

倒角：对各个边界进行倒角(R1)。

2. 周边及其安装点的表面设计

由于周边都是非常完整的外表面，可以将其表面特征完成以后，再给定料厚，形成实体。安装点的设计按照安装要求进行设计即可，各个车型不同，结构差异也很大。

上述两个步骤完成以后，通过一系列布尔运算，就形成了非常完整的散热器罩的结构部件。

图8  对蜂巢结构的特征单元做出模角设计

结语

散热器罩的设计是汽车外饰设计的重点之一，其包括的设计元素很多，将其设计成精品是各个公司努力的目标。

造型新颖，设计精细，模块化，控制成本是设计的重中之重。在日后的设计中，应该在造型上跟上时代步伐，制作上精益求精，功能上尽善尽美，成本上价廉物美，设计管理和技术手段不断更新，并不断挖掘三维应用软件功能，缩短产品设计周期。同时，在设计上加强对CAE模拟分析的过程进行强度分析、刚性分析，以及模具流动性和浇注口的分析。