畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）-一種汽車車門的設(shè)計(jì)（全套圖紙）

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1、 本科畢業(yè)設(shè)計(jì) （20XX屆） 題 目 一種汽車車門的設(shè)計(jì) 學(xué) 院 專 業(yè) 班 級 學(xué) 號 學(xué)生姓名 指導(dǎo)教師 完成日期 摘 要 車門作為汽車的重要組成部分，是車身側(cè)面最富變化和最受人關(guān)注的對象。一方面，車門作為車身結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其造型風(fēng)格、強(qiáng)度、剛度、可靠性及工藝性等必需滿足車身整體性能的要求；另一方面，車門結(jié)構(gòu)自身的視野性、安全性、密封等性能，既對整個(gè)車身結(jié)構(gòu)性能影響較大，也是車門功能要求的重要部分。 本文的汽車車門以微型SUV（運(yùn)動(dòng)型多用途汽車）為匹配車型，在微型

2、SUV的基本尺寸以及性能要求都視為已知的前提下分別從車門結(jié)構(gòu)和工藝的角度，對車門的設(shè)計(jì)進(jìn)行了全面的分析和探討，并對車門的整體布置和運(yùn)動(dòng)校核進(jìn)行了一定的分析和探討。課題的研究步驟基本分三個(gè)步驟：首先是根據(jù)微型SUV的使用特點(diǎn)及結(jié)構(gòu)特性對車門的型式和結(jié)構(gòu)進(jìn)行確定，再根據(jù)已知的參數(shù)及性能目標(biāo)對車門的整體布置進(jìn)行分析，最后根據(jù)得出的車門參數(shù)進(jìn)行工藝設(shè)計(jì)及強(qiáng)度校核。最終設(shè)計(jì)的車門為整體式車門結(jié)構(gòu)。 關(guān)鍵詞：車門；整體布置；工藝設(shè)計(jì)；微型SUV 全套圖紙，加153893706 朗讀 顯示對應(yīng)的拉丁字符的拼音 字典 - 查看字典詳細(xì)內(nèi)容 ABSTR

3、ACT As an important part of the car, the door is the most changeable and attractive object from the side of the body. On one hand, as an important component of the body structure, the style, strength, stiffness, reliability and process of the door must meet the requirements of body performance.

4、 On the other hand, the vision, safety, sealing performance of the door structure itself, not only have great influence on the entire body structure performance, but also is the important part of the door functional requirements. The design of the door take after miniature SUV（Sport Utility Vehi

5、cle）for matching object, and with the miniature SUV basic dimensions and performance requirements are known as premise, from the door structure and technological perspectives, the design of the door were analysed and discussed, and carried out some analysis and discussion about the the overall arran

6、gement of doors and check of the movement. Research step basically consists of three steps: first, according to the miniature SUV characteristics and structural characteristics, door type and structure were identified, secondly, according to the known parameters and performance target, overall layou

7、t of the door is analysed, finally obtained the door parameters for process design and strength check.The final design of the door is an integral type door structure. Keywords:door ; overall layout;process design ;miniature SUV 目 錄 mvvvvvvvvvvvvvvvvv

8、vvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvvv 第一章 緒論 1 1.1課題研究的背景及意義 1 1.1.1汽車車門綜述 1 1.1.2課題的研究依據(jù) 1 1.1.3窗框形式與車門結(jié)構(gòu)的關(guān)系 2 1.2課題相關(guān)研究的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 3 1.3課題研究的目的 3 1.4課題研究內(nèi)容 4 1.4.1微型SUV的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 4 1.4.2車門布置 4 1.4.3各零部件強(qiáng)度校核 4 1.4.4圖紙繪制 4 1.5課題研究的設(shè)計(jì)路線 4

9、 1.5.1前期策劃階段 4 1.5.2造型設(shè)計(jì)階段 4 1.5.3工程設(shè)計(jì)階段 4 第二章 車門結(jié)構(gòu)型式選擇 5 2.1車門總成的結(jié)構(gòu)方案選擇 5 2.1.1全尺寸車門內(nèi)外板板金結(jié)構(gòu) 5 2.1.2滾壓窗框結(jié)構(gòu) 5 2.1.3半開放式車門結(jié)構(gòu) 6 2.2車門鉸鏈的類型選擇 7 2.3車門限位器的類型選擇 8 2.3.1拉桿式限位器 8 2.3.2凸輪機(jī)構(gòu)式限位器 9 第三章 車門布置 10 3.1車門主要附件布置 10 3.1.1鉸鏈布置 10 3.1.1.1車門下鉸鏈 10 3.1.1.2車門上鉸鏈 12 3.1.1.3車門鉸鏈位置的調(diào)整 12 3.1

10、.2限位器布置 12 3.1.3限位器主臂軌跡的力臂驗(yàn)證 12 第四章 車門布置檢查 14 4.1車門CAS檢查 14 4.2車門間隙及面差檢查 15 第五章 車門CAE分析 17 5.1車門外板抗凹CAE分析 17 5.1.1有限元模型建立 17 5.1.2約束條件及載荷條件 18 5.1.3計(jì)算結(jié)果 18 第六章 車門工藝方案設(shè)計(jì) 20 6.1沖壓工藝制定 20 6.1.1沖壓工藝制定 20 6.2車門裝配工藝制定 22 6.2.1焊接工藝設(shè)計(jì) 23 6.2.2涂膠工藝設(shè)計(jì) 25 第七章 總結(jié) 27 致 謝 28 參考文獻(xiàn) 29

11、 第一章 緒論 1.1課題研究的背景及意義 1.1.1汽車車門綜述 車門的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)與優(yōu)化是整車開發(fā)設(shè)計(jì)中的重要環(huán)節(jié)，對車門的結(jié)構(gòu)性能要求除了要有必要的開度，密封性、工藝性好等要求外，最重要的是要安全可靠，滿足剛度、強(qiáng)度與良好的振動(dòng)性能的要求。 車門有多種類型，不同類型的車門可分為車門本體，車門附件兩部分。車門本體屬白車身范疇，指作為一個(gè)整體涂漆、未裝備狀態(tài)的飯金焊接總成，包括車門內(nèi)外板、加強(qiáng)板和窗框等，是實(shí)現(xiàn)車門整體造型效果、強(qiáng)度、剛度及附件安裝的基礎(chǔ)框架。而附件則是為滿足車門的各項(xiàng)功能要求，在白車身上裝配的零件及總成，其中包括車門鎖、鉸鏈、限位器、玻璃、拉

12、手、操縱鈕、出風(fēng)口、密封件及內(nèi)外裝飾件等，另外還有一些其它的在車門上裝備的附件，如煙灰盒、揚(yáng)聲器、放物袋、限位塊和行程開關(guān)等[1]。車門總成的組成，由車門內(nèi)外板，加強(qiáng)板，車門鎖，鉸鏈及限位器，玻璃長降器，內(nèi)外飾裝飾件及其它附件。其中鉸鏈的布置對車門運(yùn)動(dòng)的影響非常重要。 1.1.2課題的研究依據(jù) 車門作為汽車的重要組成部分，是車身側(cè)面最富變化和最受人關(guān)注的對象。一方面，車門作為車身結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其造型風(fēng)格、強(qiáng)度、剛度、可靠性及工藝性等必需滿足車身整體性能的要求；另一方面，車門結(jié)構(gòu)自身的視野性、安全性、密封等性能，既對整個(gè)車身結(jié)構(gòu)性能影響較大，也是

13、車門功能要求的重要部分。 第一，對使用方便性來說，要求：開關(guān)方便性：靈活、輕便、自如，有最大、中間兩檔開度，并能可靠限位；上下車方便性：開度應(yīng)足夠，一般不低于60°或開度不小于650mm。 第二，對視野性來說，要求：盡量加大車門窗口及玻璃尺寸，并合理布置三角窗位置、大小、形狀。 第三，對可靠性安全性來說，要求：足夠的強(qiáng)度、剛度，不允許因變形、下沉而影響車門開關(guān)可靠性；車門開關(guān)時(shí)不允許有振動(dòng)噪聲；部件性能可靠、不干涉；撞翻車時(shí)不能自行開門，以確保乘員安全；滿足側(cè)撞時(shí)對乘員的保護(hù)要求。 第四，對密封性來說，要求：雨、雪、塵不能進(jìn)入車內(nèi)，應(yīng)具備良好的氣密封性。 第五，對工藝性維修性來

14、說，要求：易于生產(chǎn)制造，拆裝方便。 1.1.3窗框形式與車門結(jié)構(gòu)的關(guān)系 窗框的結(jié)構(gòu)形式對車門整體結(jié)構(gòu)影響較大，可分為分開式車門和整體式車門、有窗框車門和無窗框車門，因此，在對車門結(jié)構(gòu)形式進(jìn)行分析時(shí)，車門窗框的結(jié)構(gòu)形式及特點(diǎn)很關(guān)鍵。 (1) 分開式車門及窗框特點(diǎn) 分開式車門的窗框通常為輥壓型材，經(jīng)成型焊接等工序制成獨(dú)立的窗框總成，再與內(nèi)板焊接，最后合成車門焊接總成。輥壓型材的斷面形式較多，一般輥壓型材窗框斷面應(yīng)具備玻璃導(dǎo)軌并可嵌裝橡膠導(dǎo)槽、密封條安裝槽，并具有足夠的強(qiáng)度、剛度。由于分開式車門內(nèi)、外板沖壓件明顯減小、窗框較窄、視野性好，因此普遍應(yīng)用。 但由于該窗框?yàn)榈葦嗝嫘筒闹瞥桑?/p>

15、表面形狀變化受到限制，與車身外表面隨行性不好，而且，為實(shí)現(xiàn)玻璃順利升降，窗框與車門下部飯金件不能平齊，外形造型效果不佳。 (2) 整體式車門及窗框結(jié)構(gòu) 整體式車門是指車門內(nèi)、外板都是板料整體沖壓件，再合成車門總成框架。這種車門框架結(jié)構(gòu)因內(nèi)、外板都是板料整體沖壓件，隨形性好、精度高、強(qiáng)度和剛度均較好，但在窗框部分結(jié)構(gòu)上處理不佳，如玻璃導(dǎo)軌及密封條嵌槽的結(jié)構(gòu)需另外設(shè)計(jì)裝配結(jié)構(gòu)件，使結(jié)構(gòu)比較復(fù)雜。有的直接將密封條安裝在門洞上，對門鎖等車身附件沒有密封作用，且門洞下部因上下車時(shí)經(jīng)常被踩踏，無法安裝密封條（密封條安裝在車門上），使密封條沿周不連續(xù)，密封效果不好。為了解決這些問題，也有采用輥壓窗框和

16、沖壓件同時(shí)并用的結(jié)構(gòu)，這樣既可解決玻璃導(dǎo)軌、密封條嵌裝槽一體化成型，又可使車門的外表面形狀與整車造型完整統(tǒng)一。一般具體結(jié)構(gòu)處理時(shí)，都采用外板為整體沖壓件，窗框主體為輥壓成型件，而內(nèi)板上下分開為兩部分，上部分與窗框焊接后再與下部分焊接，最后與外板壓合或焊接成車門總成。 (3) 無窗框車門的結(jié)構(gòu) 一般敞篷車、硬頂車、運(yùn)動(dòng)車上采用無窗框車門結(jié)構(gòu)，如這種車門仍有可升降的玻璃，則車門窗口線上部均是玻璃，視野寬闊，但其結(jié)構(gòu)難度較大，必須使玻璃牢靠地貼緊密封條，并且不能影響外表面形狀，又要兼顧行車時(shí)安全可靠性，有時(shí)在工藝上采取將玻璃預(yù)先向車內(nèi)傾斜的辦法，以保證玻璃關(guān)閉后由于密封條反力作用使玻璃保證正確位

17、置。也有玻璃在窗框外部、靠連接在窗框內(nèi)部的滑動(dòng)滾輪引導(dǎo)玻璃升降的結(jié)構(gòu)，從車外看有無框的感覺，稱作隱藏式窗框車門。 1.2課題相關(guān)研究的國內(nèi)外發(fā)展?fàn)顩r 隨著社會的發(fā)展和汽車工業(yè)的繁榮，汽車作為一種交通工具，在人們生活中起著舉足輕重的作用。汽車車身是整車的重要組成部分，而車門作為車身的一個(gè)重要組成部分，又發(fā)揮著它所特定的功能。 車門的結(jié)構(gòu)型式很多，有旋轉(zhuǎn)門，拉門，折疊門和外擺式車門。后兩者主要用于大客車上。各類車的駕駛員專用門，貨車及轎車車門，大多采用旋轉(zhuǎn)門，開門時(shí)旋轉(zhuǎn)方向可以是往前（順開門）或往后（逆開門），順開門在行車中比較安全。 車門結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對車身乃至整車都有重大的影響，

18、隨著經(jīng)濟(jì)全球化進(jìn)程的加快，汽車工業(yè)的競爭日益加劇，汽車巨頭們都在加緊新車型的設(shè)計(jì)與開發(fā)，由于發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤設(shè)計(jì)制造技術(shù)基本成熟，新車型便主要體現(xiàn)在電子設(shè)備和車身造型的更新上。同時(shí)，為減少新車型的開發(fā)成本、縮短新車型的開發(fā)周期、提高新產(chǎn)品的市場競爭力，全球各大汽車公司普遍實(shí)施了“平臺戰(zhàn)略”（Platform Strategy)，車身的開發(fā)便是該戰(zhàn)略的主要組成部分。目前，在一種新車型的開發(fā)項(xiàng)目中，40％的設(shè)計(jì)師和工程師是在從事與車身相關(guān)的開發(fā)。車身與汽車電子一起己經(jīng)成為目前汽車整車產(chǎn)品中最活躍的因素[2]。而車門作為車身的重要組成部分，其設(shè)計(jì)的好壞將直接影響整車的優(yōu)劣。 1.3課題研究的目的 汽

19、車車身屬于汽車的3大總成之一，在汽車設(shè)計(jì)中占有極其重要的地位。車門又是車身的重要組成部分，直接影響汽車的美觀和安全性。設(shè)計(jì)出一種造型美觀、工作可靠、造價(jià)低廉的車門，能大大降低整車生產(chǎn)的總成本，推動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的革新。而車門的性能好壞不僅取決于個(gè)部件的性能好壞，而且很大程度上取決于各個(gè)部件是否相互協(xié)調(diào)和配合，因此車門的布置設(shè)計(jì)好壞也是保證車門的功能和使用要求的關(guān)鍵。設(shè)計(jì)出的車門要符合國家各項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)，保證質(zhì)量和安全性，為此車門剛度和強(qiáng)度等性能的校核也是車門設(shè)計(jì)完成制造之前的必要環(huán)節(jié)。 本課題為開發(fā)設(shè)計(jì)微型SUV的車門總成，作為汽車車身總成的重要組成部分，在設(shè)計(jì)之初必須充分考慮并確定其所匹配的車型及功能

20、要求。 1.4課題研究內(nèi)容 1.4.1微型SUV的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn) 了解國內(nèi)外主要的微型SUV，確定質(zhì)量目標(biāo)車，分析其技術(shù)要求及車門的各種參數(shù)。以這些已有數(shù)據(jù)作為參考對比，確定匹配車型所要達(dá)到的技術(shù)要求，根據(jù)要求確定車門及附件的類型及技術(shù)參數(shù)。 1.4.2車門布置 確定汽車的總布置方案，總布置基本完成后，便從中提取車門信息，進(jìn)行車門的布置。車門的布置設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確定其外部條件，即車門與門框周邊的結(jié)構(gòu)件的關(guān)系，只有滿足了車門和周邊結(jié)構(gòu)正常配合的要求，才能保證車門的功能和使用要求。 1.4.3各零部件強(qiáng)度校核 各部件設(shè)計(jì)要求達(dá)到標(biāo)準(zhǔn)強(qiáng)度，材料運(yùn)用科學(xué)合理，重量輕噪音小同時(shí)也控制成本。使

21、該總成達(dá)到最佳性價(jià)比，這對整車的整體品質(zhì)貢獻(xiàn)很大。 1.4.4圖紙繪制 根據(jù)初步設(shè)計(jì)結(jié)果，根據(jù)設(shè)計(jì)參數(shù)繪制主要零件圖紙，包括車門的裝配圖及車門鈑金件及鉸鏈、限位器的零件圖。運(yùn)用AUTOCAD軟件繪制各類圖紙，機(jī)械制圖是反映設(shè)計(jì)成果的直接寫照，零件圖是零件生產(chǎn)加工的唯一參照，標(biāo)準(zhǔn)清晰地繪制零件圖能直接影響生產(chǎn)效率。 1.5課題研究的設(shè)計(jì)路線 1.5.1前期策劃階段 (1) 根據(jù)開發(fā)需求初步確定車門的類型 (2) 車門附件的初步選擇，包括鉸鏈和限位器的類型等 (3) 確定各部件的相互關(guān)系 1.5.2造型設(shè)計(jì)階段 (1) 根據(jù)產(chǎn)品定義描述進(jìn)行草圖、效果圖繪制 (2) 設(shè)計(jì)前期的布

22、置方案的制定 (3) 設(shè)計(jì)前期的布置檢查 (4) 初版CAS制作并分析問題 1.5.3工程設(shè)計(jì)階段 (1) 車門CAE分析，進(jìn)行強(qiáng)度及安全的校核 (2) 車門工藝分析，制定車門內(nèi)外板的工藝方案 (3) 分析校核各部件的布置，形成工藝問題報(bào)告，提出設(shè)計(jì)變更方案并執(zhí)行 (4) 零部件數(shù)據(jù)凍結(jié) (5) 開模具 4 第二章 車門結(jié)構(gòu)型式選擇 2.1車門總成的結(jié)構(gòu)方案選擇 目前主流的門結(jié)構(gòu)有三種，它們分別是全尺寸車門內(nèi)外板板金結(jié)構(gòu)、滾壓窗框結(jié)構(gòu)和半開放式車門結(jié)構(gòu)。 2.1.1全尺寸車門內(nèi)外板板金結(jié)構(gòu) 全尺寸車門內(nèi)外板主要由全尺寸的沖壓外板、全尺寸

23、的沖壓內(nèi)板和嵌在內(nèi)外板間的窗框?qū)к壗M成，導(dǎo)軌為U 字形滾壓成型件，焊接在內(nèi)板上，最后外板與內(nèi)板總成通過包邊方式閉合起來，如圖2-1所示。 圖2-1 全尺寸車門結(jié)構(gòu) 這種車門板金結(jié)構(gòu)在許多早期的車型被普遍采用，它的優(yōu)點(diǎn)是有比較好的完整性，整個(gè)門的剛性比較好，一體沖壓出來門板能夠得到比較好的尺寸精度，并且由于制造中的工序比較少、工藝簡單，所以整個(gè)門板金總成的制造精度相對容易控制。同樣這種結(jié)構(gòu)也存在一些缺陷，比如它的窗框外邊框通常比較寬大，窗框的可裝飾性不強(qiáng)，對造型有限制，不太符合現(xiàn)代造型的要求，而且全尺寸的門板需要比較大的沖壓模具，對沖壓模的要求也比較高，整

24、套模具的成本很高，由于窗框是一體沖出來的，所以廢料面積比較大，材料的利用率比較低。目前新款的車型采用這種結(jié)構(gòu)的越來越少，目前市面上的代表車型有：大眾寶來、標(biāo)致307、老款蒙迪歐和斯柯達(dá)明銳等。 2.1.2滾壓窗框結(jié)構(gòu) 在這種車門結(jié)構(gòu)中，整個(gè)窗框部分從內(nèi)外板中被分離出來，門內(nèi)外板尺寸縮小為只有窗臺以下部分，窗框是由幾段通過滾壓工藝成型的窗導(dǎo)軌和一些小沖壓件拼焊而成的一個(gè)總成件，然后窗框總成與門內(nèi)板在窗臺位置通過焊接的方式連接成一個(gè)完整的車門，如圖2-2所示。 圖2-2 滾壓窗框結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)的優(yōu)勢是窗框?qū)挾瓤梢圆皇軟_壓和焊接工藝的限制設(shè)計(jì)得比較窄，

25、有利于車身造型，也有利于乘員視野，并且滾壓窗框的截面形狀受工藝影響較小，可以比較自由地根據(jù)密封條或者造型的需要設(shè)計(jì)成很多樣子。由于內(nèi)外板尺寸縮小了一半，所以相應(yīng)模具成本降低了許多，同時(shí)內(nèi)外板的材料利用率也大幅提高，節(jié)省了材料成本。組成滾壓窗框的幾段導(dǎo)軌的截面形狀還可以設(shè)計(jì)成統(tǒng)一的截面，被多個(gè)車型采用，增強(qiáng)了通用性，節(jié)省了重復(fù)開發(fā)成本。滾壓窗框結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)是，滾壓件受彎曲工藝影響，容易出現(xiàn)徑縮現(xiàn)象，而且彎曲半徑不能過小，否則會出現(xiàn)褶皺，造型受到制約。窗框與門內(nèi)板在窗臺區(qū)域焊接時(shí)需要有較長的交疊部分，設(shè)計(jì)時(shí)需考慮留出空間避免出現(xiàn)干涉，同樣也會影響門分縫線設(shè)計(jì)。另外，滾壓窗框本身是多段導(dǎo)軌拼焊而成的，

26、并且整個(gè)窗框總成也是和門內(nèi)板焊接連接的，制造精度比較難控制。這種滾壓窗框的結(jié)構(gòu)形式目前主要被日韓系車廣泛采用，美系車也有少量采用， 而歐洲車很少采用。 2.1.3半開放式車門結(jié)構(gòu) 這種結(jié)構(gòu)的門板金主要由全尺寸的沖壓內(nèi)板、窗框加強(qiáng)板和一半尺寸的沖壓外板組成，窗臺以上是沒有外板遮蓋的，意味著整個(gè)窗框內(nèi)部結(jié)構(gòu)是暴露于車外的（如圖2-3所示），通過安裝一些裝配件到窗框內(nèi)板上將形成窗框外表面，比如導(dǎo)軌飾板和密封條。 由于車門外板沒有了窗框部分，使得外板模具尺寸減小，板材的利用率提高，白車身的重量減輕了，同時(shí)窗框外側(cè)通過安裝一些帶有裝飾性作用的附件，使得車窗外邊框具有很強(qiáng)的裝飾性，有利于車身造型設(shè)計(jì)

27、。這種車門結(jié)構(gòu)的缺點(diǎn)有，玻璃周邊的裝配附件比較多， 增加了裝配的難度，各零件相互間的匹配精度比較難控制，容易影響玻璃升降[3]。 圖2-3 半開放式車門結(jié)構(gòu) 通過分析對比，由于微型SUV強(qiáng)調(diào)的越野性能，需要高強(qiáng)度的車門才能承擔(dān)，因此選用全尺寸車門內(nèi)外板板金結(jié)構(gòu)來匹配車身，使整個(gè)車身的剛度得以提升，并同時(shí)提高安全性能。 2.2車門鉸鏈的類型選擇 汽車門鉸鏈?zhǔn)擎溄悠囓囬T與汽車車身的一種零部件，是汽車上一種關(guān)鍵的零部件，國家規(guī)定汽車的四門鉸鏈必須做強(qiáng)檢的零部件，是一種安全功能件。 汽車鉸鏈按結(jié)構(gòu)可分為整體樞軸式鉸鏈、整體單軸套式鉸鏈、整體兩

28、軸套式鉸鏈、整體單軸軸承式鉸鏈、整體限位式鉸鏈、四連桿鉸鏈、滑輪式鉸鏈等等。 (1) 6 d, u4 R! O0 [6 d/ E% t整體樞軸式鉸鏈一般用在轎車、越野車較多，歐系、美系車采用的此鉸鏈 類型較多。它的特點(diǎn)是強(qiáng)度高、變形小、安全性能高，它的劣勢就是制造成本高，加工精度要求高，需要專業(yè)的制造設(shè)備。 (2) 6 D* l+ J4 m6 P" z' L整體單軸套式鉸鏈和整體兩軸套式鉸鏈它的用途較為大，可用的車型較 多，也是日系車、韓系車、國內(nèi)采用較多的鉸鏈類型。它的特點(diǎn)是制造成本低、一致性高、設(shè)備要求不高，它的劣勢就是易變形、強(qiáng)度較低。; k) (3) 整體單軸軸承式鉸鏈現(xiàn)在它

29、使用不是很廣泛，現(xiàn)主要是一些日系的高檔轎 車在使用，是一種市場上少見的鉸鏈類型。它的特點(diǎn)一致性高、開關(guān)靈活、無異響、使用壽命長，它的劣勢就是軸承需定制，成本較高。 (4) . v3 R* J2 {5 [- \8 ~7 A2 ]/ N$ l0 K整體限位式鉸鏈?zhǔn)且环N常見的鉸鏈結(jié)構(gòu)，它的存在，可以減少汽車門限位 器，給車門空出了較大的空間，也是一種常用的鉸鏈類型。它的特點(diǎn)是制造成本低、一致性高、設(shè)備要求不高，它的劣勢就是容易產(chǎn)生異響。: N- D& q$ y3 (5) 四連桿鉸鏈?zhǔn)且环N常用的鉸鏈類型，常用在汽車引擎蓋鉸鏈、汽車行李箱 鉸鏈上，也是一種轎車和客車常用的鉸鏈類型。它的特點(diǎn)是

30、制造成本低、汽車安排空間較易，它的劣勢就是要求配合精度高。 (6) / R6 b) e' ?5 i' a3 i0 E滑輪式鉸鏈主要用在面包車、MPV、微車等中門鉸鏈上，也是一種常用的 鉸鏈類型。 基于微型SUV車型對于強(qiáng)度的高要求，宜采用整體樞軸式鉸鏈，提升越野性能的同時(shí)也可提高安全性能。 2.3車門限位器的類型選擇 汽車車門上的限位器主要作用是：(1)、限制車門的最大開度，防止車門外板與車體相碰；(2)、保持車門的開啟狀態(tài)，防止車門自動(dòng)關(guān)閉。 車門限位器按其結(jié)構(gòu)和是否和鉸鏈聯(lián)接在一起可以分為拉桿式限位器和凸輪機(jī)構(gòu)式限位器兩種。 2.3.1拉桿式限位器 車門內(nèi)板

31、側(cè)圍 轉(zhuǎn)銷 彈性體 輥?zhàn)? 限位橡膠 限位室 限位桿 完全開啟 圖2-4 拉桿式限位器 如圖2-4所示，這類拉桿式限位器由于結(jié)構(gòu)簡單，成本低得到廣泛應(yīng)用，一般轎車上都使用此類。其缺點(diǎn)是：對制造和裝配要求較高，當(dāng)裝配不良時(shí)，容易產(chǎn)生異響；另外，它的檔位感不是很清晰。 這類限位器在布置時(shí)應(yīng)考慮如下事項(xiàng)： (1) 限位器旋動(dòng)軸線與鉸鏈軸線應(yīng)平行； (2) 在車門開啟限位角（要求60°~70°）與門的寬度有關(guān)，門越寬，設(shè)計(jì)的 角度可以越?。? (3) 限位器在高度方向上的布置應(yīng)盡量布置在上、下鉸鏈中間的位置

32、上或向下 偏移一段距離； (4) 在車門開閉過程中，限位器與門玻璃、玻璃導(dǎo)軌、升降器之間的最小距離 為6mm； (5) 在限位器布置后要進(jìn)行運(yùn)動(dòng)模擬分析。 這類限位器設(shè)計(jì)的難點(diǎn)在于限位桿形狀的確定，理想的限位器是在限位器運(yùn)動(dòng)過程中，限位桿始終與限位室垂直，但實(shí)際上是達(dá)不到的，但是我們可以通過作圖法保證限位室在每級開度位置與限位桿垂直：1） 首先確定每級車門開度的限位器的位置，并做出每個(gè)位置上與限位盒的垂線；2） 把這些位置的線段組合起來，就可得出限位桿的軌跡線；3）運(yùn)動(dòng)校核來進(jìn)行驗(yàn)證。 2.3.2凸輪機(jī)構(gòu)式限位器 這類限位的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)是：鉸鏈和限位器是集成在一體的，裝配容易，較易滿

33、足力矩要求和開啟角度要求，以及實(shí)現(xiàn)關(guān)門力的要求。缺點(diǎn)是鉸鏈的占用空間較大，需要充分分析鉸鏈和限位器的布置空間。 它的基本原理是用齒板和滾柱來限位的，即在齒板邊緣開出每級限位的限位槽，滾柱沿齒板滾動(dòng)并卡在相應(yīng)的限位槽里，從而控制車門的開度位置。 本課題中的限位器出于結(jié)構(gòu)簡單、降低成本的考慮，采用廣泛運(yùn)用于轎車的拉桿式限位器，并使用銷軸與車身連接。 28 第三章 車門布置 3.1車門主要附件布置 在汽車車身設(shè)計(jì)過程中，汽車總布置設(shè)計(jì)是汽車設(shè)計(jì)開發(fā)工作最重要的環(huán)節(jié)。汽車性能的好壞不僅決定于各部件的性能如何，而且在很大程度上取決于各個(gè)部件是否

34、相互協(xié)調(diào)和配合?？偛贾没纠L制完成后，便可以從主圖板上提取車門信息，進(jìn)行車門的布置，車門的布置設(shè)計(jì)首先應(yīng)該確定其外部條件，即車門與門框周邊結(jié)構(gòu)件的關(guān)系。這些關(guān)系的確定，應(yīng)考慮下面的原則： (1) 滿足車門與門框之間的密封要求，保證相配合斷面能使密封條沿周邊 壓縮量均勻一致； (2) 保證鉸鏈在前立柱和車門上的正確裝配及車門運(yùn)動(dòng)與立柱不干涉； (3) 保證門鎖與后立柱上的鎖扣配合以及門鎖的開關(guān)運(yùn)動(dòng)不干涉。 這些要求是車門布置設(shè)計(jì)的依據(jù)，也是門框結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)的技術(shù)條件。只有同時(shí)滿足了這些要求，才能保證車門的功能和使用要求。 3.1.1鉸鏈布置 鉸鏈?zhǔn)擒囬T總成中的受力構(gòu)件，當(dāng)車門關(guān)閉時(shí)，

35、車門上的承力件為門鎖和鉸鏈，當(dāng)打開車門時(shí)，車門的重力完全由鉸鏈來承受。鉸鏈軸線的布置會影響車門的開度、門柱的尺寸以及車門開縫線的位置和形狀。在布置鉸鏈時(shí),應(yīng)注意以下幾方面的問題： (1) 在結(jié)構(gòu)允許的情況下，車門上下兩鉸鏈之間的距離應(yīng)盡可能大。 (2) 布置鉸鏈時(shí)，為了避免打開車門時(shí)與其它部分干涉，鉸鏈的軸線應(yīng)盡可 能外移，使其靠近車身側(cè)面。 (3) 車門上下鉸鏈必須布置在同一直線上。從車的側(cè)面看過去，一般是一條 垂直于地面的直線；從車的正面看過去，應(yīng)為一條向內(nèi)傾的直線。 本課題所研究的車門中鉸鏈軸線在分縫線之后，稱為內(nèi)開式鉸鏈。安裝方式采用螺栓連接門和側(cè)圍的方式。確定了鉸鏈的結(jié)

36、構(gòu)型式和安裝方式后，需要初步擬定鉸鏈的傾角，然后把上下鉸鏈安放在適當(dāng)?shù)奈恢?，這期間要檢查車門旋轉(zhuǎn)到最大開度加超程角度過程中，保證車門和車身不干涉，車門外板和鉸鏈本體不干涉。 3.1.1.1車門下鉸鏈 (1) 車門下鉸鏈的最低安裝點(diǎn)Z值的確定（如圖3-1所示） 由車門的尺寸參數(shù)為已知的條件下，從車門止口邊沿Z方向向上平移距離L L=L1+L2 (3-1) L1：車門內(nèi)板的圓角R≥80mm；L2：經(jīng)驗(yàn)值 圖3-1 下鉸鏈安裝示意圖 根據(jù)微型SUV車型給定的參數(shù)定義，L1=R=96.3mm，L2經(jīng)驗(yàn)值暫取8mm，得 到L=96.3+8=1

37、04.3mm。根據(jù)L值確定車門下鉸鏈的最低安裝點(diǎn)所在的平面Z1。 (2) 車門下鉸鏈X、Y值得確定 第一步：首先作車門外板和車門外板包邊的切線，兩條切線相交于O點(diǎn)，然 后以O(shè)點(diǎn)為端點(diǎn)作一條與車門外板切線成45°的射線MN； 第二步：以車門外板切線為基線，沿Y方向向上平移L，作一條平行于XZ平 面的直線，與MN相交于P點(diǎn)，該交點(diǎn)P即為鉸鏈軸心的位置。 其中：L=車門外板厚度+G1+鉸鏈加強(qiáng)板厚度+車門內(nèi)板厚度+G2+R。 注：G1、G2為涂裝液通過間隙，且G1、G2通常為5mm左右； R為鉸鏈座的最大半徑，具體如圖3-2所示。 圖3-2

38、 鉸鏈軸心位置 根據(jù)車門參數(shù)定義，車門外板厚度為3mm，車門內(nèi)板厚度為3.5mm，鉸鏈 加強(qiáng)板厚度為0.8mm，G1、G2取5mm，R取9mm，得到L=26.3mm。 由L值可確定下鉸鏈的軸心位置的X、Y值均為26.3mm，根據(jù)已得到的Z值，可以確定下鉸鏈安裝的軸心位置，具體的位置還需要調(diào)整。 3.1.1.2車門上鉸鏈 在已確定下鉸鏈軸心的基礎(chǔ)上，由車門下鉸鏈軸心沿Z方向向上平移320mm～350mm，即可得到車門上鉸鏈軸心Z軸的坐標(biāo)值，本課題中取332mm，即Z2=Z1+332=436.3mm。 車門上鉸鏈X、Y的坐標(biāo)值同確定車門下鉸鏈的相同。 3.1.1.3車門鉸鏈位置的調(diào)整

39、 將上下鉸鏈軸心連接起來，內(nèi)傾角a和外傾角p需要滿足a+p≤3°，對于不能滿足的進(jìn)行調(diào)整使其滿足。同時(shí)也可以先設(shè)定內(nèi)傾角和外傾角，再對鉸鏈軸心位置進(jìn)行適當(dāng)對微調(diào)。當(dāng)滿足角度要求后，鉸鏈的布置就基本完成了。 3.1.2限位器布置 由于限位器的布置相對來說比較獨(dú)立，而且要保證與周邊零件的安全間隙，因此，限位器的具體布置工作應(yīng)該在車門其他附件布置基本完成后進(jìn)行。 布置限位器時(shí)應(yīng)滿足以下幾點(diǎn)要求： (1) 為減小限位器的有效摩擦力，提高使用壽命，降低開發(fā)難度，一般要求 限位器相對鉸鏈中心線的最小力臂盡量大，因此，限位器中心線應(yīng)盡量遠(yuǎn)離車門鉸鏈中心線，以增大限位器的力臂； (2) 限位器的

40、最大開啟角度比車門鉸鏈開啟角度小大約5°左右； (3) 限位器旋動(dòng)軸線與鉸鏈軸線應(yīng)平行； (4) 限位器臂運(yùn)動(dòng)過程中與限位盒的夾角一般不大于8°[4]。 3.1.3限位器主臂軌跡的力臂驗(yàn)證 主臂軌跡的力臂關(guān)系如圖3-3所示，其中已知條件為： (1) 鉸鏈中心與限位器盒中心的距離R； (2) 鉸鏈中心與限位器旋轉(zhuǎn)中心的距離b； (3) ∠BAC的初始角度α0。 由圖3-3可知： X=Rsinβ （3-1） 其中

41、 所以 （3-2） 圖3-3 限位器主臂軌跡與力臂關(guān)系圖 一般要求限位器相對于鉸鏈中心線的最小力臂大于60mm，而a一般應(yīng)大于20mm，以便安裝限位器。初步設(shè)計(jì)R=192mm，b=85mm，開啟角度α設(shè)定為66°初始角度為1°，把以上數(shù)據(jù)帶入式中: 利用EXCEL軟件計(jì)算出不同角度對應(yīng)的主臂力臂值如圖3-4所示 圖3-4 不同角度對應(yīng)主臂力臂值 由圖中可知，力臂最小值為剛開啟車門時(shí)的力臂，且大于60mm，滿足要求。 第四章 車門布置檢查 3.1車門CAS檢查 當(dāng)車門的各個(gè)部件布置完成之后，就可以開始制作效果圖了。全尺寸效果圖具有等大的真實(shí)尺度感，可以更

42、真實(shí)而準(zhǔn)確的反映整車的造型效果，有助于造型師更進(jìn)一步深入推敲，為制作全尺寸模型提供更細(xì)致而準(zhǔn)確的依據(jù)。 傳統(tǒng)研發(fā)流程中效果圖繪制之后就要進(jìn)行油泥模型的制作，然而油泥模型的制作周期長，更改工作量巨大，隨著計(jì)算機(jī)技術(shù)的進(jìn)步，現(xiàn)在的研發(fā)流程中在油泥模型制作之前增加了一步CAS制作的步驟，CAS是英文COMPUTER AIDED STYLING的縮寫，意思是計(jì)算機(jī)輔助造型設(shè)計(jì)。CAS步驟通過計(jì)算機(jī)，把效果圖所表達(dá)的設(shè)計(jì)意圖在三維尺度上再現(xiàn)，是繼續(xù)深化的設(shè)計(jì)。效果圖與工程布置是大方向宏觀上的統(tǒng)一，是定性的設(shè)計(jì)；相比較而言，CAS與工程布置的聯(lián)系更加詳細(xì)，是定量的設(shè)計(jì)。 本課題通過上文對車門的布置所確

43、定下來的相關(guān)數(shù)據(jù)為輸入條件，對輸出的CAS模型進(jìn)行細(xì)節(jié)的檢查和進(jìn)一步的設(shè)計(jì)，使車門和車身的配合更加完善，以防止后期工程設(shè)計(jì)階段出現(xiàn)過多的設(shè)計(jì)更改工作量。 (1) 問題一 CAS車門窗框部分寬度約為20mm, 由于該車門定義為整體式車門開發(fā)，考慮到該處車門內(nèi)板密封面的設(shè)計(jì)，存在較大設(shè)計(jì)風(fēng)險(xiǎn)，加寬CAS窗框處寬度至32mm。 A-A A A 圖4-1 CAS問題一 (2) 問題二 門窗隔板過窄（僅12.3mm），無法設(shè)計(jì)玻璃倒槽，參考其他車型將隔板加寬到15mm。 圖4-2 CAS問題二 3.2

44、車門間隙及面差檢查 車門是汽車車身的外觀開啟件，在車身制造中所具有的普遍性和工藝上的特殊性越來越引起人們的重視。車門要與周圍零件保持圓滑過渡和均勻的裝配間隙，以達(dá)到良好的互換性。 車門間隙的定義主要是考慮到美觀性和工藝性，面差的定義主要是考慮空氣動(dòng)力學(xué)。外觀間隙值越小，對于工藝保證能力的要求也就越高，質(zhì)量控制難度也就越大，同時(shí)所要求的運(yùn)動(dòng)間隙也就越難滿足要求。下文針對上文中的車門CAS模型進(jìn)行間隙及面差的檢查 (1) 問題一 A 車門上部與側(cè)圍間隙（A-A）定義為5mm，考慮到門下垂，建議調(diào)整為4mm。 A 圖4-3 間隙問題一 (2

45、) 問題二 缺少車門窗框前部與側(cè)圍的間隙定義（下圖紅色圈處），同時(shí)建議1、2、3處間 隙由4.5mm調(diào)整為4mm，增加美觀。 2 1 3 圖4-4 間隙問題二 通過以上分析，對汽車車門與側(cè)之間的間隙進(jìn)行了驗(yàn)證，發(fā)現(xiàn)不利于造型美觀和制造的間隙要求，并提出完善建議，保證了數(shù)據(jù)的可制造性，為達(dá)到向生產(chǎn)基地提供可以生產(chǎn)、確保質(zhì)量、面向制造的數(shù)據(jù)，全面、深入開展同步工程工作起到很大作用。 第五章 車門CAE分析 5.1車門外板抗凹CAE分析 在前文中已經(jīng)對車門的布置進(jìn)行了具體的

46、分析，布置完成后車門總成的初步設(shè)計(jì)階段已經(jīng)基本完成。前期的設(shè)計(jì)都是基于造型的要求來進(jìn)行的，符合車型開發(fā)的外觀定義，但進(jìn)入工程設(shè)計(jì)階段之后，還有很多工程分析步驟需要完成。在工程分析階段最主要的工作是對車門的剛度和強(qiáng)度性能進(jìn)行分析，以達(dá)到車門的制造要求和提高安全性能。 本課題在此階段主要對車門外板的抗凹性能進(jìn)行具體分析，車門外板尺寸相對比較大，帶有曲率，有一定的預(yù)變形，在用戶使用過程中常常會受到外載荷作用，如人為的觸摸按壓、行進(jìn)過程中的振動(dòng)以及碎石沖擊等，這些載荷往往使車門外板發(fā)生凹陷撓曲，甚至產(chǎn)生局部的永久變形，這些將直接影響到車輛的外觀品質(zhì)。此外，出于減重節(jié)能，節(jié)省成本的目的，更薄的高強(qiáng)度鋼

47、板在汽車鈑金件中的應(yīng)用越來越多，已成為一大趨勢，在車門外板采用高強(qiáng)板后，會導(dǎo)致外板變軟，從而引發(fā)板材局部剛度不足等一系列問題。 對于汽車外覆蓋件在承受外部載荷作用下，抵抗凹陷屈曲和局部凹痕變形的能力稱為抗凹性。解決好覆蓋件的抗凹性能，對提高整車綜合性能非常重要，而對車門外板等覆蓋件進(jìn)行抗凹性數(shù)值模擬分析，對預(yù)測和評價(jià)板材的抗凹性具有重要意義。 5.1.1有限元模型建立 抗凹性分析一般會涉及到材料的非線性與邊界非線性（接觸）問題。本課題以Abaqus6.9為求解器，對車門進(jìn)行靜態(tài)凹痕變形過程的數(shù)值模擬分析，以檢驗(yàn)車門材料及結(jié)構(gòu)的合理性。 建立有限元模型時(shí)，車門外板、內(nèi)板及其他附件均采用殼

48、單元模擬，基本單元尺寸10mm，對于涉及接觸的關(guān)鍵區(qū)域進(jìn)行局部細(xì)化網(wǎng)格的方法，基本尺寸調(diào)整為2.5mm。膠粘采用體單元模擬，焊點(diǎn)采用acm單元模擬，用于加載載荷的剛性壓頭模型采用離散剛體進(jìn)行模擬。對于所用材料，車門外板材料為B180H1，厚度T=0.7mm，壓頭模型與外板接觸端為橡膠，施加載荷端為金屬鋼。分析中，采用單位制為：長度—mm，力—N、時(shí)間—s。由此建立的有限元模型如圖5-1所示： 圖5-1 車門有限元模型 5.1.2約束條件及載荷條件 根據(jù)試驗(yàn)條件，在關(guān)門狀態(tài)時(shí)有門鎖的約束和車身對車門邊框的約束，這些力學(xué)邊界條件在進(jìn)行有限元分析時(shí)是必須加以考慮的，同時(shí)進(jìn)行

49、必要適當(dāng)?shù)暮喕?。每個(gè)固定鉸鏈約束了六個(gè)自由度中的五個(gè)：三個(gè)位移、兩個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)；車門邊框約束了一個(gè)位移，門鎖約束了前后方向和垂直方向兩個(gè)位移自由度。 車門所受到的外界載荷是壓頭結(jié)構(gòu)在各加載點(diǎn)處施加的載荷，大小為400N，方向垂直于車門外板向內(nèi)，然后卸載。 根據(jù)車門結(jié)構(gòu)，加載點(diǎn)的個(gè)數(shù)及位置如圖5-2所示： 圖5-2 載荷加載點(diǎn)的個(gè)數(shù)及位置 5.1.3計(jì)算結(jié)果 對于計(jì)算結(jié)果，本課題通過考察加載點(diǎn)處最大變形量和卸載后殘余變形量來評估車門抗凹性能。 針對所選加載點(diǎn)進(jìn)行加載、卸載過程后，得到了這些加載點(diǎn)的最大變形量和殘余變形量數(shù)據(jù)，結(jié)果如表5-1所示

50、。 表5-1 CAE分析結(jié)果 加載點(diǎn) 加載 卸載 初始剛度評價(jià) 最大變形（mm） 目標(biāo)（mm） 評價(jià) 殘余變形（mm） 目標(biāo)（mm） 評價(jià) P1 3.2 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK OK P2 3.4 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK OK P3 3.5 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK OK P4 3.5 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK OK P5 3.1 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK OK P6 10.1 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK

51、 OK P7 15.7 ≤15 NG 0.1 ≤0.7 OK NG P8 16.8 ≤15 NG 0.1 ≤0.7 OK NG P9 16.0 ≤15 NG 0.1 ≤0.7 OK NG P10 12.5 ≤15 OK 0.1 ≤0.7 OK NG P11 6.5 ≤15 OK 0.2 ≤0.7 OK OK P12 11.2 ≤15 OK 0.2 ≤0.7 OK OK P13 13.9 ≤15 OK 0.4 ≤0.7 OK OK P14 11.1 ≤15 OK 0.3 ≤

52、0.7 OK OK 由上表可得出以下結(jié)論： (1) 加載時(shí)各加載點(diǎn)的最大變形除7、8、9點(diǎn)外均小于目標(biāo)值（15mm），滿足 抗凹設(shè)計(jì)要求； (2) 卸載時(shí)各加載點(diǎn)的殘余變形均小于目標(biāo)值（0.7mm），滿足抗凹設(shè)計(jì)要求； (3) 各加載點(diǎn)的加載曲線除7、8、9、10點(diǎn)外，均在目標(biāo)剛度曲線上方，滿足 初始剛度設(shè)計(jì)要求； (4) 加載點(diǎn)7、8、9、10處剛度不足，可在此位置增加外板加強(qiáng)襯板，設(shè)計(jì)完 善后，再做進(jìn)一步分析。 車門外板的抗凹CAE分析結(jié)果對車門的進(jìn)一步設(shè)計(jì)具有極大地參考價(jià)值和指導(dǎo)意義，CAE工程分析應(yīng)用在在指導(dǎo)設(shè)計(jì)、提

53、高質(zhì)量、降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期上發(fā)揮著日益顯著的作用。CAE應(yīng)用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強(qiáng)度、NVH分析、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動(dòng)力學(xué)分析的精度有進(jìn)一步提高，已投入實(shí)際使用，完全可以用于定性分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)。 第六章 車門工藝方案設(shè)計(jì) 6.1沖壓工藝制定 車門的CAE分析完成后，在車門強(qiáng)度和剛度等方面的設(shè)計(jì)有了保障，到此設(shè)計(jì)出來的車門數(shù)據(jù)已經(jīng)初步成型，理論上可以把數(shù)據(jù)輸出到生產(chǎn)基地進(jìn)行后續(xù)的加工制造了。但基于生產(chǎn)成本和制造技術(shù)方面的考慮，很多設(shè)計(jì)出來的數(shù)據(jù)如直接用來加工會給制造工序帶來很多意想不到的困難。因此，在設(shè)計(jì)數(shù)

54、據(jù)凍結(jié)之前還需要進(jìn)行車門工藝方案的設(shè)計(jì)，保證工藝制造的可行性，才能真正的完成車門的設(shè)計(jì)工作。 汽車車身外形是由許多輪廓尺寸較大且具有空間曲面形狀的覆蓋件焊接而成，因此對覆蓋件的尺寸精度和表面質(zhì)量有較高要求。車身覆蓋件要求表面平滑、按線清晰，不允許有皺紋、劃傷、拉毛等表面缺陷，此外還要求具有足夠的剛性和尺寸穩(wěn)定性。車門是重要的車身覆蓋件之一，為了滿足其性能要求，其制造過程也需要制定合理的工藝方案。一個(gè)車門的制造過程為：沖壓、焊接、包邊等，以下將以此對車門的各個(gè)工藝步驟進(jìn)行具體的方案設(shè)計(jì)，并從中發(fā)現(xiàn)一些前期設(shè)計(jì)過程中產(chǎn)生的影響后期制造的工藝性問題，形成問題報(bào)告，對后期的設(shè)計(jì)更改提供依據(jù)。 6.

55、1.1沖壓工藝制定 車門具有尺寸大，相對厚度小，形狀復(fù)雜等特點(diǎn)，決定了在沖壓成形中板料變形的復(fù)雜性，變形規(guī)律不易被掌握，不能定量地對主要工藝參數(shù)和模具參數(shù)進(jìn)行計(jì)算，在工程實(shí)踐中還主要運(yùn)用經(jīng)驗(yàn)類比來進(jìn)行沖壓工藝設(shè)計(jì)。[8]本課題根據(jù)車門的工藝性和本身的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，結(jié)合實(shí)際生產(chǎn)情況，制定了車門內(nèi)板鈑金件的工藝過程如下：拉延+切角；二次拉延+切邊；切邊+沖孔；側(cè)切+側(cè)沖孔翻孔+沖孔+整形；整形+沖孔。 工序一，拉延+切角，拉延工序是覆蓋件沖壓成形的關(guān)鍵工序，覆蓋件的大部分形狀是在此工序形成的，拉延成形的好壞將直接影響覆蓋件質(zhì)量。該工序一方面將成形出零件的大部分形狀，同時(shí)在拉延過程中還將對坯料進(jìn)行切

56、角，減少落料模具，降低成本。 工序二，二次拉延+切邊，由于在圖6-1中標(biāo)注橢圓處存在大約12mm高的臺階，此部分若在第一次拉延過程中直接成形，則壓料面可能有以下兩種分法：(1)將橢圓部分作為壓邊面的一部分，即將分模線分在零件側(cè)壁圓角處，這樣由于臺階對板料的進(jìn)料阻力較大，易導(dǎo)致零件在拉延過程中可能產(chǎn)生破裂;(2)將橢圓部分作為凸模的一部分，即將分模線分在橢圓部分外側(cè)的法蘭上，則在拉延過程中該區(qū)域的板料是懸空的，在徑向拉應(yīng)力和切向壓應(yīng)力的作用下，材料集中收縮到此處，可能導(dǎo)致零件的該部分起皺，甚至有迭料的可能，所以該工序需對橢圓部分進(jìn)行二次拉延。其他局部區(qū)域進(jìn)行整形，切邊時(shí)由于窗框內(nèi)廢料較大，將其

57、分為三塊進(jìn)行切除，本工序先切出窗框兩端的兩塊。 圖6-1 車門內(nèi)板 工序三：切邊+沖孔，將余下全周邊進(jìn)行切邊，同時(shí)沖出部分孔。 工序四：側(cè)邊+側(cè)沖孔翻孔+沖孔+整形，窗框內(nèi)邊整形，側(cè)向門鎖安裝孔在此工序全部完成。 工序五：整形+沖孔，沖切余下的孔。由于車門內(nèi)板的法蘭邊要與外板進(jìn)行包邊扣合，法蘭邊的平展度將直接影響扣合的質(zhì)量，故在此工序安排了法蘭邊全周的整形。 以上為以車門內(nèi)板為例進(jìn)行沖壓工藝方案的設(shè)計(jì)，而沖壓工藝能否順利完成，除了需要有明確合理的工序步驟以外，還需要對車門的原始數(shù)據(jù)進(jìn)行檢查分析，找出不適合直接進(jìn)行沖壓工藝的設(shè)

58、計(jì)，推過工藝問題報(bào)告的形式提出問題，進(jìn)行設(shè)計(jì)更改，以達(dá)到滿足工藝要求的目的。 如圖6-2所示，在檢查車門防撞梁固定板時(shí)發(fā)現(xiàn)1處零件孔與圓角距離不到1mm，不滿足沖壓工藝要求，為達(dá)到工藝要求，把孔邊與圓角具體設(shè)計(jì)成5mm以上；2處零件翻邊結(jié)構(gòu)不滿足沖壓工藝要求，需將該區(qū)域處圓角半徑由5mm改為20mm。 1 2 圖6-2 車門防撞梁固定板 6.2車門裝配工藝制定 車門的沖壓件生產(chǎn)完成以后，車門的主要零部件制作就基本完成了，接下來就可以進(jìn)行車門總成的裝配過程了。車門的裝配過程中，首先要求車門外板總成和車門內(nèi)板總

59、成表面光滑平整，沒有壓痕、凹陷、凸包等缺陷，為后續(xù)涂裝工序提供質(zhì)量保證；另外一個(gè)方面，由于車門是活動(dòng)裝配件，為保證車門與門框保持均勻的門縫間隙和面差超差，要求車門內(nèi)、外板總成的整體尺寸精確穩(wěn)定，強(qiáng)度和剛度好，不易變形。 車門的裝配是多個(gè)薄板沖壓零件在多個(gè)工位上進(jìn)行層級裝配的復(fù)雜工藝過程。其裝配過程一般是在若干個(gè)焊接工位、涂膠工位和一個(gè)包邊工位上完成的。根據(jù)本課題研究的微型SUV車門的零件組成,車門總成的裝配流程如圖6-3所示。 車門裝配工藝主要包括焊接、涂裝、包邊等。 后視鏡加強(qiáng)板 外板加強(qiáng)板 外板 玻璃導(dǎo)軌 內(nèi)板加強(qiáng)板 內(nèi) 板

60、 產(chǎn)品檢測 膠合固化 補(bǔ)焊 包邊 內(nèi)外板裝配 涂膠 涂膠 內(nèi)板分總成 外板分總成 圖6-3 車門裝配流程圖 6.2.1焊接工藝設(shè)計(jì) 焊接是目前國內(nèi)車門裝配中應(yīng)用最廣泛的連接方式，是將車門柔性薄板件裝配成車門的重要工藝。車門的焊接工藝包括點(diǎn)焊、弧焊、凸焊、螺柱焊以及激光焊等。目前車門焊接工藝以點(diǎn)焊為主。 點(diǎn)焊是電阻焊的一種，是利用在焊件之間形成一個(gè)個(gè)焊點(diǎn)來連接焊件的，其原理是利用電流通過焊接區(qū)產(chǎn)生的電阻熱來熔化金屬。焊接區(qū)域形成的總電阻R為： R=2R件+R觸+2R極 (6-1) 式

61、中R件是焊件本身電阻（假設(shè)兩板件厚度一致）；R觸是焊件的接觸電阻；R極是電極與焊件的接觸電阻。 根據(jù)焦耳定律，點(diǎn)焊的總發(fā)熱量W為： W=Iw2Rtw (6-2) 式中Iw是通過焊接區(qū)域的平均電流值；tw是通電時(shí)間。 通常，焊接電流Iw和通電時(shí)間tw都是根據(jù)焊接規(guī)范選定的，在焊接控制器中選定，而總電阻是焊件內(nèi)部熱源的基礎(chǔ)?？傠娮枋怯山佑|電阻和焊件電阻組成，在點(diǎn)焊過程中起著不同的作用。接觸電阻對焊點(diǎn)的形成起到極其重要的作用，點(diǎn)焊時(shí)，由于接觸電阻的作用，使焊件間接觸表面的金屬達(dá)到焊接溫度，從而形成均勻分布在接觸面兩邊的焊點(diǎn)。焊件電阻是形成焊點(diǎn)的主要熱源，為焊點(diǎn)的形成提供足夠的熱量。 車門

62、主要是靠若干個(gè)合格的焊點(diǎn)實(shí)現(xiàn)連接的，焊點(diǎn)質(zhì)量要求表面壓坑淺、平滑呈均勻過渡，無明顯的鼓起，外表面無環(huán)狀或徑向裂紋。因此，車門點(diǎn)焊的質(zhì)量需要一定的工藝條件來保證，主要包括點(diǎn)焊工藝參數(shù)、焊點(diǎn)位置、焊點(diǎn)間距和點(diǎn)焊順序等。 (1) 工藝參數(shù) 點(diǎn)焊工藝參數(shù)主要有焊接電流、電極壓力、焊接時(shí)間等。參數(shù)的設(shè)定主要取決于焊接件的材料特性、厚度、結(jié)構(gòu)形式以及焊接設(shè)備的特點(diǎn)。常見的焊接工藝規(guī)范如表6-1所示。 表6-1 點(diǎn)焊工藝參數(shù)表 板厚 （mm） 電極工作表直徑（mm） 最佳規(guī)范 中等規(guī)范 焊接時(shí)間 （周波） 電極壓力（MP） 焊接電流 （KA） 焊接時(shí)間 （周波） 電極壓力

63、（MP） 焊接電流（KA） 0.5 4.3-5.3 5 1.35 6.0 9 0.90 5.0 0.8 4.5-5.3 7 1.90 7.8 13 1.25 6.5 1.0 5.5-6.0 8 2.25 8.8 17 1.50 7.2 1.2 5.8-6.2 10 2.70 9.8 19 1.75 7.7 1.5 6.0-7.0 13 3.60 11.5 25 2.40 9.1 2.0 7.0-8.0 17 4.70 13.3 30 3.00 10.3 3.2 8.0-10．0 27 8.

64、20 17.4 50 5.00 12.9 根據(jù)前期設(shè)計(jì)，本課題的微型SUV車門內(nèi)外板厚度均為3mm左右，所以工藝參數(shù)根據(jù)表中厚度3.2mm的參數(shù)來確定，焊接時(shí)間為27個(gè)周波，電極壓力為8.2MP，焊接電流為17.4KA。在實(shí)際生產(chǎn)過程中，可根據(jù)實(shí)際情況，通過試片剝離實(shí)驗(yàn)檢測點(diǎn)焊焊接工藝規(guī)范的正確性，調(diào)整各工藝參數(shù)，若選取的參數(shù)不符合焊點(diǎn)質(zhì)量技術(shù)要求，可再選取中等規(guī)范參數(shù)。 (2) 點(diǎn)焊位置 設(shè)計(jì)焊點(diǎn)位置時(shí)，應(yīng)該考慮焊接技術(shù)要求，焊點(diǎn)載荷均衡、焊槍電極可達(dá)性等因素。 車門設(shè)計(jì)和制造過程中，焊接搭接邊寬度的減小有利于車門的質(zhì)量和美觀，以及輕量化，搭接邊寬度的增加則有利于制造中保證點(diǎn)

65、焊焊接質(zhì)量，一個(gè)合理的搭接邊寬度范圍對產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造工藝都非常重要。點(diǎn)焊接頭的最小搭邊寬度可由以下公式確定： b=4ζ+8 (6-3) 其中b是搭邊寬度（mm）；ζ是兩焊接板中較厚的板厚（mm），如圖6-4所示。 圖6-4 點(diǎn)焊位置示意圖 根據(jù)前期設(shè)計(jì)，本課題中微型SUV車門總成中車門內(nèi)板和各種加強(qiáng)板的焊接搭邊寬度可由上述公式確定。因?yàn)檐囬T內(nèi)板的厚度在各零件中厚度最大，因此ζ為3.5mm，由此可得搭邊寬度： b=4ζ+8=4×3.5+8=22mm (3) 焊點(diǎn)間距 焊點(diǎn)間距為相鄰兩焊點(diǎn)的中心距。在保證連接強(qiáng)度的前提下，焊點(diǎn)間距應(yīng)該以較大為好，這不僅能減少焊點(diǎn)數(shù)量

66、，提高生產(chǎn)率，而且能減少點(diǎn)焊時(shí)的分流，有利于提高焊接質(zhì)量。同時(shí)焊點(diǎn)間距應(yīng)均勻，偏差一般為±3mm。點(diǎn)焊接頭的最小搭邊寬度和焊點(diǎn)的最小點(diǎn)距如表6-2所示。 表6-2 焊點(diǎn)位置及間距表 項(xiàng)目 參數(shù) 最薄板件厚度 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.3 3.2 焊點(diǎn)最小搭邊寬度 11 11 12 14 16 18 20 22 焊點(diǎn)的最小點(diǎn)距 9 12 18 20 27 35 40 50 根據(jù)前期設(shè)計(jì)，本課題研究的微型SUV車門內(nèi)板焊點(diǎn)按板件厚度3.2mm確定焊點(diǎn)的最小間距為50mm。 (4) 焊接順序 焊點(diǎn)的焊接順序需考慮工藝性問題，不恰當(dāng)?shù)狞c(diǎn)焊順序會造成焊接件變 形，焊接順序應(yīng)根據(jù)具體結(jié)構(gòu)條件合理確定，按工藝文件執(zhí)行。車門的焊點(diǎn)通常成排出現(xiàn)，生產(chǎn)中點(diǎn)焊順序一般以中心分散到邊或順著同一方向。若從兩側(cè)向中間的順序，則容易造成板件的變形且變形無法消除。 6.2.2涂膠工藝設(shè)計(jì) 涂膠是實(shí)現(xiàn)車門粘結(jié)密封的重要輔助工藝，可以提高車門的強(qiáng)度、防腐蝕性、抗沖擊性、隔熱減振性能等。根據(jù)車門功能要求，車門裝配中應(yīng)用的粘膠劑