汽车车门设计规范初步研究

1汽车车门设计规范初步研究（论文）汽车车门设计在汽车设计中占有重要位置。车门设计在车身设计中是一个相对独立的模块，可成为一个基本独立的设计组或设计认为。本论文将从车门类型，车门开发流程，车门附件，车门布置，前车门内板开发流程，车门设计数据管理方法，车门设计中的模板技术等方面，对汽车车门设计规范进行初步研究。车门类型目标与概念：在车门开发早期，即车型开发的规划阶段，必须定义所要开发车型的车门属于那种类型。本章就旨在分析现有各种车门类型的特点，及选择依据。根据车门的结构组成，可以将其分为以下类型：整体式车门分体式车门无框式车门混合式车门整体式车门――车门本体由整体式的车门外板与车门内板构成。特点：21.车门窗框部分的造型不受限制，可以由造型师设计出视觉效果良好的车门。2.由于车门内、外板是整体式结构，所以冲压件的尺寸大，同时在窗框部分结构复杂，所以成本高。车门上框部分结构强度低，关门时振动大，声效差。分体式车门――车门本体由车门外板、车门内板及窗框构成。一般采用辊压成型工艺生成车门窗框，然后与内板焊接，最后与外板压合或焊接成车门焊接总成。特点：1.由于车门内、外板件的尺寸减小，且结构简单，所以制造成本低2.车门窗框是一独立部件，可以实现高强度，从而减小关门时的振动，关门声效好。3.车门窗框有利于密封安装，从而提高车门防振、减噪的能力。4.窗框较窄，视野性好。5.车门窗框部分受成型工艺的限制，要求其各截面基本相同。从而限制了车门造型的自由度。6.车门窗框的装配精度对整个车门的装配精度影响大，为提高其精度，可采用M3螺栓首先固定窗框与内板，然后在焊装夹具上进行焊接。3无框式车门――无窗框部分，车门内、外板在窗口线下侧特点：1.如有可升降的玻璃，则窗口线以上都是玻璃，视野良好。2.结构难度大，必须保证玻璃可靠地贴紧密封条，且不能影响外表面形状，还要保证行车时的安全可靠性。在工艺上可采取将玻璃预先向车内倾斜的方法，以保证当玻璃关闭后由于密封条反力作用使玻璃保持正确位置。3.成本高，常见于跑车、敞篷车等。4.关门时振动大。混合式车门――车门本体由一整体式车门外板、分体式车门内板及窗框组成特点1.先将窗框焊接在分体式车门内板上，再与整体式车门外板压合成车门本体2.该种车门既具有整体式车门造型自由的优点，又具有分体式车门关门效果好、密封性好的优点3.成本高，仅见于豪华轿车车门开发流程1、目标制定本开发流程的目的是以现代DMU（数字化样机）技术为开发平台，为迅利的汽车工程技术人员提供一套技术先进、切实可行的车门开发规范，旨在快速提高迅利利用DMU技术进行新产品开发的能力，从而达到提迅利公司综合竞争力的目的。2、流程所覆盖的应用范围本流程以CATIAV54系统为依托，从对比分析、车门概念设计、车门布置、车门详细设计、DMU综合仿真分析（不含CAE）、制造工艺分析、可维护性分析等过程。3、流程中采用的关键技术本流程以并行工程哲理为依托，强调在产品开发过程中的各种信息集成、技术集成、资源集成以及团队协同工作的工作方法。为了有效地缩短车门的开发周期，在产品开发阶段，就必须充分考虑到产品的可制造、可装配和可检测性等，以达到在产品整个生命周期内的整体优化。5流程图：市场策划，项目立项设计草图虚拟模型A级曲面详细设计DPA车门设计概念卡实物模型总布置车门玻璃预可行性分析车门设计计划卡BenchMark模具准备7STEP1.车门概念设计1.1数据来源产品开发任务书、同类产品及相关资料、对比分析结果。1.2执行时间在整车概念设计的同时1.3执行部门车门设计1.4表现形式车门设计概念卡(详见附录1)。1.5控制方式初步确定车门的类型、重量、材料、车门附件的初步选择、各部件之间的关系等。1.6检验流程制定多套方案，供有关领导、专家评审，以筛选出与整车匹配的可选方案。1.7数据输出市场部门、规划部门、造型部门、总体布置STEP2.车门布置2.1数据来源车门设计概念卡、原始部件列表、产品开发任务书、粗略概念曲面、继承件、设计资料以及设计者的经验。2.2执行时间在整车模型制做的同时2.3执行部门总体室2.4表现形式车门布置图、预可行性分析报告。2.5控制方式能否采用以前。2.6检验流程制定多套方案，供有关领导、专家评审，以筛选出与整车匹配的可选方案。2.7数据输出市场部门、规划部门、造型部门、总体布置Step1.车门概念设计时间：整车开发的设计草图阶段人员：车门设计工程师工作内容：对同级别车型进行对比分析(BenchMarking)(详见“对比分析的工作方法”)设定工程目标，对每一车门部件生成一份设计概念卡片输出：市场部门、项目负责人、造型部门工程目标分析A.门的最大开度；B.门的厚度；C.门使用感觉、及NVHD.估算重量E.其它工程因素设计概念卡的内容A.截面图：描述安装点、各部件之间的关系、部件的厚度等B.目标品质C.材料D.厚度E.估算重量F.估算成本G.法规H.继承件I.与变型车相对应的部件配置表8Step2.车门布置阶段时间：位于整车开发的模型制作阶段输入：设计概念卡、原始部件列表、产品计划表、粗略概念曲面、继承件、参考车工作内容：车门布置(详见“车门布置”)门内附件布置(详见“车门布置”)预可行性检查输出：数据输出到所有相关部门*预可行性检查的内容：玻璃表面：B柱表面：外手柄空间是否足够大后视镜分缝线Step3.数据更新阶段时间：得到A级曲面之后，开始详细设计之前输入：A级曲面、布置数据工作内容：检查设计概念卡片，并终结生成设计计划卡片更新并终结主线框检查并调整车门布置(详见“车门布置”)输出：数据输出到所有相关部门设计计划卡的内容A.更新截面图：描述安装点、各部件之间的关系、部件的厚度等B.目标品质C.确定所选择的材料D.确定厚度E.确定重量F.确定成本G.法规H.继承件I.与变型车相对应的部件配置表J.来自工艺部门的要求Step4.详细设计阶段输入：布置数据、A级曲面、设计计划卡、主截面、工程数据、已有数据，车门周围数据工作内容：根据设计计划卡的内容，利用布置数据和A级曲面完成车门部件的详细建模车门部件详细设计的顺序：车门内板车门外板玻璃导槽玻璃升降器门把手门内饰……门锁连接杆Step5.DPA检查阶段输入：车门详细设计数据工作内容：对详细设计的结果，进行数字预装配检查：装配顺序验证、可装配性检查、干涉检查、运动分析等。输出：车身设计组、布置组车门附件目标和概念车门由本体与附件组成。车门本体是指一个整体涂漆，未装备状态的钣9金焊接总成，包括车门内外板、加强板及窗框等，是实现整体车门效果，强度，刚度和附件安装的基础框架。而附件则为为满足车门的各种功能要求，在本体上安装的零件及总成。意义在车门开发过程中，一般原则是尽可能使用继承件，以降低成本。所以车门工程师，必须熟知车门各附件的类型及特点。本章节详细说明了车门附件的类型、特点及设计考虑点。玻璃升降器车门内饰车门铰链车门限位器门锁系统导槽密封条车门附件列表玻璃升降器玻璃升降器作为车门附件，其作用是保证车门玻璃平稳升降，门窗能随时顺利地开启及关闭，并能使玻璃停留在任意位置，且不随外力作用或汽车颠簸而上下跳动。因此要求其操纵轻便、可靠，受力无逆转。具体要求如下：操纵轻便，摇手柄力矩不大于2Nm；结构可靠，制动力矩足够。在臂杆滚轮处沿玻璃切线方向加300N反力无逆转，在上升行程任意位置，玻璃下沉量不大于5mm；后导槽侧围锁芯筒外把手防盗罩导槽门铰链前导槽玻璃玻璃升降器把手内把手限位器10强度可靠，在上止点时在手柄上施加150N负荷，各部位不扭曲，运动自如；寿命应至少满足40万次的耐久试验；玻璃升降器的类型：一、叉型臂式可电动，也可手动常见于卡车车门优点：结构简单，玻璃运行稳定，容易控制玻璃的稳定性。缺点：1.布置困难。对于轿车，其车门内附件多，且由于侧撞法规的要求，需要加装防撞杆，所以很难将其装入车门内；2.其重量大，部件成本高。4.用力摇动玻璃，摇机与玻璃连接处的滚子易折断，此外易发生扭曲。二、单臂式只能手动优点：成本低，玻璃运行平稳；缺点：1.布置困难：在摇臂的运动范围内不能布置其它部件。2.对强度、刚度有很大要求，无法作为继承件使用：如果摇臂长，摇动玻璃需要的力量大，对其强度和刚度要求也大，所以如果采用此类型，则必须根据具体的车门布置定制玻璃升降器，而不能将其作为继承件使用；3.对摇动力要求大，难以实现电动。设计时应考虑：工作时抗变形的强度，及耐久性三、单索式11三、I型索式可以电动，也可以手动优点：重量轻、成本低、易布置，玻璃运行平稳；缺点：1.必需两侧的玻璃导槽。如果只考虑玻璃升降器本身，其成本低，但考虑到玻璃导槽，其成本较高。2.要求将玻璃升降器的玻璃导轨布置在玻璃的中间位置，布置内手柄困难。设计时应考虑：玻璃升降器导轨与玻璃导槽之间那个是玻璃的主引导轨迹。四、L型索式可以电动，也可以手动优点：1.L型索式玻璃升降器是针对单索式存在的问题，改进后的型式。该改进型解决了单索式摇机内手柄布置困难的问题，而且更轻，成本更低。2.玻璃运行平稳，布置更方便。缺点：必需两侧的玻璃导槽五、双索式可以电动，也可以手动优点：1.易布置：中间支架可安装电动机也可安装摇把以手动摇动玻璃，该支架的布置非常自由；由于中间部分主要是软绳索，所以可以在中间安装其它部件而不影响12摇机的使用；2.玻璃运行稳定，无噪声，重量轻，厚度小。缺点：要求装配精度高在车门设计中最终选用什么形式的摇机，将取决于车身造型、车型价格、车门结构等多种因素。车门内饰按成型方法，可将车门内饰分为两类：平板内饰、注塑内饰平板内饰即在内饰模具上不设计装饰部分，只是简单平板类型的部件，然后将各部件压合成一个整体，再用螺丝固定肘靠（ArmRest）。其成本低，原来用于小排量汽车。现在因为其装配质量差，已很少采用。注塑内饰即采用注塑工艺成形的内饰。按其构成，又可以将其分为三类部分注塑内饰全注塑内饰低压注塑内饰部分注塑内饰车门内饰是由几个注塑件合成的。因为其需要几套模具，所以成本高，只用于2.0L以上排量的豪华轿车。13全注塑内饰车门内饰是由一个注塑件构成。成本低，常用于排量在1-2L之间的轿车。低压注塑内饰车门内饰由一个注塑件构成，但在该注塑件中包含了安装结构。在注塑内饰的安装结构部位，因为材料厚度的变化，使用常规注塑工艺会出现缩痕（SinkMark）现象，为解决这个问题引入了低压注塑工艺。低压注塑工艺即按照时间的变化降低注塑压力，从而有效消除注塑过程中可能生成的缩痕。这种工艺对压力的控制要求严格。14缩痕（SinkMark）内饰的构成为了提高行车安全性，使驾驶员手部以上部分感觉凉爽，从仪表板来的气道的一个歧管通过一塑料管接入车门内（通气连接端），并通过出口将冷空气排出。车门铰链门铰链是连接车身与车门的关键部件，车门围绕门铰链轴开启与关闭。其应满足以下要求：门铰链支架可靠性好，满足重复试验要求，且碰撞或受冲击后不脱落。门铰链衬套转动灵活，不滞涩。门铰链支架有两种加工方式：铸造、冲压。一般采用冲压成形，其板厚一般为4－5mm，为提高其性能，还要求进行热处理。门铰链衬套由粉末合金烧结而成，其成份有：钢、润滑油、铜。在布置阶段，门铰链支架的厚度还不能确定，其应在试验后确定。在布置阶段，要为铰链四周留出3mm的余量。密封条通气格栅通气管通气连接端U形杆Pocket-rest肘靠主杂物箱15车门限位器有三个档位（30-40度、60-70度、80-85度），以实现半开、全开、猛力全开三个限位。它应满足以下要求：1.支架要求可靠性好，满足重复试验要求，且碰撞或受冲击后不脱落。2.衬套转动光顺，可靠性好。3.限位器制动器强度高，能满足强风或猛力开门情况下的强度要求；当车门完全打开时，制动器的刚性部件与限位器车门固定部件的间隙还能保留2-3mm。4.满足车门最大开度要求。车门布置本章总结了在车门开发的不同阶段所需完成的车门布置工作。一、车门布置流程二、设计前期的布置检查车门内