汽车开闭件设计浅析

汽车开闭件设计浅析

何逵璐

东风汽车有限公司东风日产乘用车公司

引言：开闭件是车身中工艺较复杂的部件,它涉及到零件冲压、包边焊接、零部件装配、总成组装等工序;开闭件也是车身上安装附件最多的总成,对尺寸配合和工艺技术都要求严格。开闭件是车身关键运动件,其灵活性、坚固性、密封性等方面的缺点易暴露,对汽车产品的使用质量有严重的影响。因此,生产商对开闭件的制造均十分重视,开闭件质量的好坏,实际上也直接反映了生产商的工艺制作水平的高低。为了严格控制本公司汽车车身开闭件设计质量,我们参照国内外汽车白车身开闭件设计要求,结合本公司已经开发车型的经验,编制本汽车开闭件设计规则标准。意在对本公司设计产品进行指导、评估和监督,让汽车车身开闭件的设计有据可依。

1、汽车开闭件的分类

汽车开闭件通常被称之为可以开闭的汽车零部件，也就是通过铰链等联结到汽车车身上的零件和部件的总成，一般包含有车门开闭件、发动机盖开闭件、行李箱盖开闭件、天窗开闭件等，主要应用在电子件、塑料件、钣金件等方面的领域，是汽车车身较为关键的部件总成。

2、开闭件设计规则标准

范围本标准规定了车身开闭件的术语、一般轿车的设计规则,及其设计方法。本标准适用于各种轿车,其它车型也可参照执行。规范性引用文件《轿车车身》、《现代轿车车身设计》术语和定义：（1）车门内、外倾角铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角。（2）车门前、后倾角铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角。（3）门铰链的最大开度角车门铰链所能开启的最大角度值。（4）门最大开度角车门所能打开的最大角度值,一般是指限位器的最大开启角度值。（5）双曲率玻璃是指在某两个方向都存在曲率的玻璃,而我们常常所说的双曲率玻璃一般存在于垂直的两个方向,即存在于圆环面上。（6）滚压条一种新型的窗框产品,它以滚压工艺为主,产品的特征多数为等截面,以光顺曲线为引导线。复杂的特征使得它具有能固定多根密封条的功能,而且投产滚压生产线相对价格较便宜,因此,这种技术多用于日系车上。（7）门内板鱼嘴处即车门内板锁安装面上U型槽口类似鱼嘴处。开闭件整体设计部分：（1）开闭件外表面不应有负角,除包边和局部整形外,理论上车门内、外板,前舱盖、行李箱盖都必须有良好的冲压工艺性,提高度,降低生产成本,延长模具使用寿命。（2）开闭件边缘要光顺,与其他件间隙要均匀。既要达到美观的目的,又必须实现车门结构的关闭和开启的可能。（3）铰链为非四连杆结构时,前舱盖后端两侧需设计成向内收口。否则打开时会与车身件干涉。（4）部分前舱盖在内板中部位置有折弯特征。我们称它为压馈筋,主要用途在于碰撞时保证舱盖在该处折弯变形吸能,保护乘客。

3、开闭件设计指导

3.1、开闭件在车身设计中应完成的工作

开闭件同车身间的间隙断面线的控制,开闭件各个总成断面线的绘制;通过N个断面检查零件的干涉性;开闭件总成铰链的安装位置、铰链中心距、铰链结构形式,前后门的铰链轴线确定、内倾角与后倾角的确定;前后门限位器结构形式、安装位置的确定;各个门或盖的开启度的确定;发动机舱盖及行李箱盖(后背门)锁或者锁扣的安装位置、支撑结构的确定;前后门玻璃升降器导轨位置的确定;前后门玻璃最大下降位置确定;后门锁的安装位置(以及侧围上锁扣的安装位置)的确定;锁运动机构布置;门锁相关各部分的运动空间的检查;密封条的安装位置确定;各个密封条的详细截面图的确定与绘制;内饰装配硬点的检查;检查每个零件的制造工艺性;由于开闭件都会有大片的外覆盖面的存在,而这些地方往往都会受到一定的外界冲击,为了增强其刚性而不容易变形,减少相互振动,外板与内板的连接除四周包边连接外,还必须在内板与外板之间局部涂一层3mm~6mm左右的隔振胶粘接。例如:发动机罩在锁加强板、内板中心附近,前后门在防撞梁与外板之间,因此,这些粘胶面都应该是由这些开闭件的外板偏置而来的。

3.2、在设计开闭件结构之前的准备工作

我们必须了解开闭件及开闭件周边一些总成的内部搭接关系和它们之间的相互关系,往往我们会做一些关键部位的断面,一来作为设计前的参考,从断面图上表示出密封条断面和安装位置、开闭件与周边相关件的间距硬点、大概的玻璃边界各钣金件之间的搭接关系、料厚,一些附件的安装位置还有密封条结构形式的确定等;二来作为设计后的校核硬点、零件的干涉性还有运动时的空间余量检查之用。在开闭件设计开始必须按输入的外表面和分缝线数模及参考车型点云数模进行初步结构关键断面设计(含密封件等总成),此初步断面作为结构设计和开闭件附件采样(如密封条、门锁、内外把手和铰链等)的原始依据在详细设计过程中如有修改,必须及时更改初步断面,在完成设计前冻结关键断面。

3.3、汽车门锁的设计要点

门锁和上下铰链一同组成车门的三个受力点，所以需要门锁高度的较为合理的位置应位于铰链轴线中心垂直面处。此外，门锁的位置也要确保车门可成功的开启和锁止，这就要求在设计的后视图中门锁锁舌的中心线一定要和铰链轴线平行，所允许的偏差应控制在±1°内。尤其需要关注的是，门锁所处的位置需确保玻璃具有足够升降的地方，除了门锁本体外，门锁上相应的附件，运动拉杆装置等配件均可不在玻璃活动的轨迹中出现，因此在后视图中应校队门锁到门外板表面的空间余量。在对车门锁扣到车门内板鸭嘴口之间的距离的设计时，通常有两种设计方案，其一为假设锁扣超过车门内板表面的情况下，则可直接留够锁顺当开启和锁止的余量，超过锁体口边缘3mm；其二为假设锁扣为超过车门内板表面的情况下，则需要锁扣到车门内板鸭嘴口的距离在超过锁体口边缘的情形下达10毫米以上。这两种设计方案均考虑汽车撞击后人们还可顺利的开启车门所确定的。

结语：

汽车开闭件结构设计是汽车车身设计过程中较为关键的内容，其重要性和复杂程度是毋庸置疑的。因此在对汽车开闭件进行结构设计时，除了全面考量标准、功能、结构因素外，同时也要综合考量主机厂的工艺装备和工艺能力，严格把控相关汽车车身开闭件设计品质，以获得满足性能要求的开闭件产品。所以，在汽车开闭件的生产制备问题上生产制造商对其还是较为重视的

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