【正文】 設(shè)計(jì) 9 車門外板設(shè)計(jì)是在光順好的整體造型面和車門輪廓線的切割面片基礎(chǔ)上加周邊翻邊和門鎖等特征后的車身零件。 各步驟不斷交叉進(jìn)行多方面考慮才能保證最終設(shè)計(jì)的合理 。 5)運(yùn)動(dòng)校核 車門是運(yùn)動(dòng)件 ， 在設(shè)計(jì)時(shí)必須進(jìn)行運(yùn)動(dòng)校核 ， 包括鉸鏈 、 限位器 、 門鎖的布置 ，以及車門的形狀和尺寸與車身骨架之間的運(yùn)動(dòng)關(guān)系另外要避免車門內(nèi)部附件運(yùn)動(dòng)干涉 。 所以這部分形狀較為復(fù)雜附件與操縱機(jī)構(gòu)的連接應(yīng)滿足易拆裝 不脫落不變形 ， 運(yùn)動(dòng)中不產(chǎn)生撞擊等要求 。 應(yīng)注意以下幾方面的問題 ， 要考慮零件的加工工藝 ， 設(shè)計(jì)的東西必須能夠制造出來 。 窗玻璃中心線與鉸鏈中心的位置對(duì)邊界的走向有很大影響 ， 車門與門洞之間采用幾道密封以及密封條的固定方法都直接影響邊界的確定 。 2)初步確定車門邊界 在車門類型確定后 ， 就可根據(jù)車身外表面線圖及車身總布置確定車門的尺寸和位置 。并對(duì)車門各個(gè)機(jī)能件選型，結(jié)構(gòu)布置進(jìn)行了深入的研究。但在逆向工程點(diǎn)數(shù)據(jù)處理、曲面表面光順、數(shù)學(xué)模型轉(zhuǎn)換過程等方面仍存在很多急需解決的問題。 國內(nèi)計(jì)算機(jī)用于汽車設(shè)計(jì)始于 70 年代。 CAM/CAE 乃至 CIMS 技術(shù)應(yīng)用也很普遍。車門設(shè)計(jì)兼顧的方面多、初期布置復(fù)雜、需要有豐富的知識(shí)與經(jīng)驗(yàn)，基于流程與知識(shí)的車門布置很好的解決了這個(gè)問題。 車門設(shè)計(jì)必須走流程化的道路，并且要利用先進(jìn) 的計(jì)算機(jī)平臺(tái)做早期的判斷分析、循環(huán)優(yōu)化，是目前我們公司正在努力探索的一個(gè)方向。車門設(shè)計(jì)的好壞直接影響到整車的造型效果、安全性、密封性、視野、噪聲控制以及乘坐空間等諸方面的優(yōu)劣。 在原設(shè)計(jì)基礎(chǔ)上改型和換刑比較容易。 汽車造型設(shè)計(jì) 總布置圖 設(shè)計(jì)思維 設(shè)計(jì)思維 1:5 油泥模型 平面效果圖設(shè)計(jì) 1:1 油泥模型 CAD 面表模型建構(gòu) 制定曲面分塊方案 油泥數(shù)控銑削造型確定 模擬表面數(shù)據(jù)采集 CAD 結(jié)構(gòu)模型建構(gòu) 點(diǎn)云數(shù)據(jù)分析處理 CAE 分析 曲面拼接、精修 快速原始制造 曲面數(shù)據(jù)質(zhì)量評(píng)估 模型設(shè)計(jì)及制造 最終造型審查 樣車試制生產(chǎn)準(zhǔn)備工作 5 圖 1. 2 產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì) (仿形設(shè)計(jì) ) 圖 1. 3 產(chǎn)品的正向設(shè)計(jì) (概念設(shè)計(jì) ) 現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)中大量采用 CAD/CAM 技術(shù)，這會(huì)帶來傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法比擬的優(yōu)點(diǎn)，主要表現(xiàn)在： 提高了設(shè)計(jì)精度：造型一旦完成建立了車身外表面的數(shù)學(xué)模型并存入數(shù)據(jù)庫，經(jīng)計(jì)算機(jī)管理便可以多方共享，為生產(chǎn)準(zhǔn)備、工裝設(shè) 計(jì)制造提供方便、詳細(xì)、準(zhǔn)確的原始依據(jù)，消除了中間數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，使模具加工的精度大大提高，并可消除凸凹模之間的研配，使調(diào)試、修改的工作量大為減少。 繪制 1:5 的車身總布置圖 繪制縮小比例的色彩效果圖 制作縮小比例的油泥模 型 繪制 1:1 油泥模型并繪制 1:1 黑板圖 繪制 1:1 的內(nèi)板模型圖 繪制車身主圖版 繪制車身工作圖 繪制主模型 4 模具設(shè)計(jì)和制造 樣式試制、生產(chǎn)準(zhǔn)備 圖 1. 1 傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)方法流程圖 現(xiàn)代車身外形設(shè)計(jì)方法 近幾年來，由于計(jì)算機(jī)技術(shù) (CAD/CAM/CAE/CIMS 等 )的迅猛發(fā)展，車身外形設(shè)計(jì)方法己經(jīng)發(fā)生了質(zhì)的突破。 車身定型過早且不能進(jìn)行并行設(shè)計(jì)。傳統(tǒng)設(shè)計(jì)方法無法克服的缺點(diǎn)土要體現(xiàn)在以下幾個(gè)方面： 人力物力消耗大。 傳統(tǒng) 車身外形設(shè)計(jì)方法 汽車車身外形是汽車結(jié)構(gòu)中與底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)并列的三大部分之一，其開發(fā)和生產(chǎn)準(zhǔn)備周期最長，圖紙及工藝準(zhǔn)備的工作量最人，并且還經(jīng)常要改型，不像底盤和發(fā)動(dòng)機(jī)那樣容易做到系列化、通用化。一部汽車的地盤生存周期一般在 10 年左右，而車身的生命周期只有 3~5 年。 本設(shè)計(jì)將依據(jù)轎車前車門的結(jié)構(gòu)現(xiàn)狀做進(jìn)一步改進(jìn)，充分考慮影響車門開度的各種因素（ H點(diǎn)、人體模型尺寸、頭部間隙、高寬度、 A柱視野障礙角等） ， 采用 Y型防撞梁 、三道密封條等設(shè) 計(jì)，優(yōu)化 門鉸鏈、門鎖及門窗附件 等的布置，將傳統(tǒng)設(shè)計(jì)與逆向造型設(shè)計(jì)在汽車車門設(shè)計(jì)中的應(yīng)用技術(shù)相結(jié)合，進(jìn)行及車門各附件的功能、結(jié)構(gòu)等的分析、計(jì)算和校核，總成及零部件的布置，車門密封、通風(fēng)設(shè)計(jì)等，最后應(yīng)用 Auto CAD等軟件進(jìn)行繪圖。隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，汽車的優(yōu)化設(shè)計(jì)包括車 門的輕量化設(shè)計(jì)都成為研究的重點(diǎn)，其中逆向設(shè)計(jì)技術(shù)也得到 2 了廣泛應(yīng)用。 全套圖紙，加 153893706 過去的車型主要以整體式車門為主， 如 桑塔納、富康、賽歐、派力奧等等 ， 只有在部分高端車型上才使用分體式車門 ； 從不同車系來看，日韓車系更多的采用分體式車門，而一些歐美車型依然沿用整體式車門的結(jié)構(gòu) ；從車門內(nèi)部構(gòu)件 來看，防撞梁由鈑金件代替過去的管梁結(jié)構(gòu)，限位器由 凸輪機(jī)構(gòu)式 替代了傳統(tǒng)形式的 拉桿式 ，玻璃升降器由 雙導(dǎo)軌繩輪式結(jié)構(gòu) 取代了傳統(tǒng)的 齒輪式 結(jié)構(gòu)等等。 1 第 1章 緒 論 汽車車門設(shè)計(jì)行業(yè)形勢(shì) 車門是轎車車身設(shè)計(jì)中十分重要而又相對(duì)獨(dú)立的一個(gè)部件，其質(zhì)量直接關(guān)系到整車的舒適性和安全性 ，其性能直接影響著 車身結(jié)構(gòu) 性能的好壞。 由于分體式車門顯而易見的優(yōu)勢(shì)，而其缺點(diǎn)也可以通過一些工藝手段輕易的解決，越來越多的車型上開始采用分體式車門，目前幾乎所有檔次的車型都開始采用。然而， 從每年交通事故比例看，側(cè)撞要占 1/3左右，其致死率僅次于正面碰撞，而致傷率則居第一位。 在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，車身作為汽車的三大總成之一和新車型的象征，其研制與生產(chǎn)技術(shù)的水平是汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志。一個(gè)國家沒有高水平的車身研制與生產(chǎn)技術(shù)，就沒有自主發(fā)展的汽車工業(yè)，就難以在競(jìng)爭中獲勝。 車身結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)在于組成車身外形的各個(gè)零部件多為尺寸大而形狀復(fù)雜的空間曲面 (即所謂人型覆蓋件 )，這些空間曲面無法用一般的機(jī)械制圖方法將其完整地表現(xiàn)出來，因而不得不建立立體模型作為依據(jù)。傳統(tǒng)的車身設(shè)計(jì)開發(fā)需要美工人員、工程技術(shù)人員及其工人通力合作，如二維工程圖 (車身曲線圖的繪制 )、土模型的制作和保存、模具設(shè)計(jì)、制造、研配和調(diào)試、生產(chǎn)準(zhǔn)備中的工藝設(shè)計(jì)等都將耗費(fèi)人量的人力和物力。傳統(tǒng)車身設(shè)計(jì)基本上是一種單向不可逆設(shè)計(jì)狀態(tài)，產(chǎn)品一旦定型，修改或改型非常困難，通用化、系列化程度低。在具體的設(shè)計(jì)過程中，按照產(chǎn)品設(shè)計(jì)信息來源的不同采用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)的流程上要分為以下幾大類： 產(chǎn)品的逆向設(shè)計(jì) (仿形設(shè)計(jì) )，如圖 所示，產(chǎn)品信息來源土要是實(shí)物 (樣車 )、二維圖紙等。 提高了設(shè)計(jì)和加工效率，縮短了設(shè)計(jì)和制造周期：一方面表面數(shù)學(xué)模型可直接用來進(jìn)行沖模設(shè)計(jì)，提高沖模設(shè)計(jì)的成功率，另一方面模具的制造可以通過直接引用CAD 模烈進(jìn)行數(shù)控加工，從而大大提高了模具制造的速度?？梢员苊獯舐柗辨i重復(fù)性的工作，縮短設(shè)計(jì)開發(fā)周期、提高效率。 車門主要由車門內(nèi)外板、內(nèi)飾板、加強(qiáng)梁、加強(qiáng)板、車門玻璃及升降器、門鎖、內(nèi)外手柄、車門鉸鏈、限位器、車門密封條和車門開關(guān)機(jī)構(gòu)組成。車門結(jié)構(gòu)分析的早期介入，可以及早解決因結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不合理造成的機(jī)能件運(yùn)動(dòng)干涉、鈑金成型性差、總成的振動(dòng)特性無法滿足整車 NVH 的需要，避免后期修改造成的資金與時(shí)間上的大量浪費(fèi)。所以本課題以某款新車的開發(fā)為例，在該領(lǐng)域做一些研究是很有意義的。各大汽車制造公司都擁有自己龐大的車身開發(fā)隊(duì)伍， 而且不惜投入巨額資金建立先進(jìn)的實(shí)驗(yàn)室，開發(fā)或引進(jìn)專門的軟件進(jìn)行車身設(shè)計(jì)。長春汽研所研制了曲面光順程序車身專用功能板，建立了其車身設(shè)計(jì)用的圖形庫，開發(fā)了基于逆向工程基礎(chǔ)上的汽車車身表面造型及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)程序系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有繪制車身土圖板和車身零件圖，提供加工主模型 NC 數(shù)據(jù)，制作土模型的能力。國內(nèi)很多中小汽車企業(yè)由于資金、設(shè)備和人員的限制，使得對(duì) UG 的應(yīng)用水平不高，未能對(duì)基于逆向 I 程基礎(chǔ)上的車身設(shè)計(jì)方法進(jìn)行比較系統(tǒng)的研究和應(yīng)用，或者僅應(yīng)用逆向工程的某一領(lǐng)域，應(yīng)用得最多的也只是對(duì)產(chǎn)品做局部或少黃的改動(dòng)。 第 2 章 車門設(shè)計(jì)流程及主要硬點(diǎn) 在本章里，我們將以威馳車的開發(fā)為例，從車門外表面建立發(fā)布開始，到車門生產(chǎn)裝車為止，介紹車門鈑金、密封與機(jī)能件的前期布置方法、設(shè)計(jì)流程以及簡單介紹后期的技術(shù)處理。 車身骨架與車門的相對(duì)關(guān)系 ， 鉸鏈及門鎖的位置 、 窗玻璃中心線等 。 3)車門附件布置 8 關(guān)于車門附件 ， 除了門鎖 、 鉸鏈 、 玻璃升降器三個(gè)主要部件外 ， 車門后視鏡 車燈 、 空調(diào)裝置 、 音響設(shè)備等也可能布置在車門上 。 無論汽車外形設(shè)計(jì)如何漂亮 ，但如果制造不出來 ， 它只是一幅藝術(shù)畫 ， 沒有任何實(shí)際功用 。 車門本體也要密封 ， 它可保護(hù)附件不受腐蝕 。 6)安全性校核 為了保證安全性 ， 車門必須具有足夠的強(qiáng)度 ， 包括車門與骨架連接的鉸鏈和門鎖在內(nèi)都要進(jìn)行強(qiáng)度校核 。 一旦發(fā)現(xiàn)有不合格的一定要回到前面程序進(jìn)行修改 ， 切不可馬虎草率以免造成不可挽回的損失 。分縫線和鎖機(jī)構(gòu)等是門外板的設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。 門鎖設(shè)計(jì) 車門內(nèi)板設(shè)計(jì)是先建立門鎖。 車門內(nèi)板設(shè)計(jì) 車門內(nèi)板設(shè)計(jì)首先依靠主斷面來進(jìn)行，預(yù)先考慮車門密封要求，確定好設(shè)計(jì)斷面，斷面便成為設(shè)計(jì)硬點(diǎn)。(2)斷面平移。如果設(shè)計(jì)得較小，在公差較大的情況下，將出現(xiàn)關(guān)門力過大關(guān)不上或者密封條壓縮量太小關(guān)不緊的情況。密封面密封條處于干涉狀態(tài)，干涉不能太大或太少，一般為有效壓縮尺寸的 1/3～ 1/2，這樣既保證了密封效果，又不至于運(yùn)動(dòng)件在運(yùn)動(dòng)過程中產(chǎn)生過大的噪聲和關(guān)門力。 鉸鏈軸線一般設(shè)計(jì)成具有內(nèi)傾角和后傾角。 車門玻璃以及車門玻璃升降器的設(shè)計(jì) 玻璃要設(shè)計(jì)為雙圓環(huán)面，可以和外造型匹配，達(dá)到玻璃升降的平順性，圓環(huán)面的數(shù)學(xué)方程如下，當(dāng) R 足夠大且圓柱半徑 r遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于 R 時(shí)，從圓環(huán)面上截取的玻璃曲面仍近似為柱面。玻璃升降器在設(shè)計(jì)過程中，關(guān)鍵在于安裝和玻璃導(dǎo)軌的曲線確定。為了提高升降器的壽命，應(yīng)使運(yùn)動(dòng)過程中升降臂和平衡臂的變形量盡可能小。 第 3 章 車門布置 車門玻璃面校核確認(rèn) 對(duì)過程外表面切斷面測(cè)量主要是對(duì)玻璃和車門外板面的成立性進(jìn)行探討，對(duì)玻璃升降器需要的空間做初步分析。 圖 頂蓋斷面 A 2)腰線斷面 B 此斷面主要對(duì)內(nèi)、外板及加強(qiáng)板在此處相對(duì)玻璃的關(guān)系作出分析，對(duì)玻璃升降器的安裝面也要確認(rèn)，據(jù)此內(nèi)板一般面也可以有初步的定位，如圖 所示。 13 外手柄斷面還應(yīng)對(duì)所初選的門鎖作出一定的分析，主要也是分析與玻璃面的間隙?，F(xiàn)在我們需要將發(fā)布過來的外表面數(shù)據(jù)做工程設(shè)計(jì)的詳細(xì)分析，反饋到外表面調(diào)整上，做最終定型。 車門開口線的確定直接與造型有關(guān)，一定要首先做 好，以免在設(shè)計(jì)過程中出現(xiàn)問題，牽一發(fā)而動(dòng)全身。一般做法為：切鉸鏈位置的斷面，車門的活動(dòng)余量為 （前門），因此，以此余量為基礎(chǔ)，將外板向外、向前移動(dòng) ，然后以鉸鏈中心為軸回轉(zhuǎn) 78176。 就像鉸鏈位置斷面一樣，要對(duì)圖中所有位置進(jìn)行斷面分析，找出對(duì)應(yīng)的限界點(diǎn)，然后將點(diǎn)光滑連接，即為車門開口線對(duì)鉸鏈和前翼子板的限界區(qū)間。 在 L 方向以車身開 口線為基準(zhǔn)，確定鉸鏈。 各種間隙應(yīng)是用作分析的參考，而不應(yīng)作為設(shè)計(jì) 的標(biāo)準(zhǔn)，前后車門鉸鏈配置不要把目標(biāo)值作為限界，而應(yīng)以斷面分析為主要依據(jù)。在主斷面設(shè)計(jì)中，包含了盡可能多的信息：來自各個(gè)方面的概念設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)：外板、內(nèi)板、鉸鏈、限位器、手柄、內(nèi)飾、升降器等；部件的安裝點(diǎn)表示、與相鄰部件之間的位置關(guān)系以 及相鄰部件的料厚關(guān)系等；設(shè)計(jì)目標(biāo)品質(zhì)；材料信息；料厚信息估算的重量、重心；估算的成本；設(shè)計(jì)規(guī)則；繼承件信息；部件的設(shè)計(jì)形狀趨勢(shì)描述，等等方面。 16 圖 前車門斷面分布 車門剛性設(shè)計(jì) a)車門窗框的剛性設(shè)計(jì)與膠條壓縮量定義 窗框剛性設(shè)計(jì)主要考慮的問題如下： 1)前車門：高速運(yùn)行時(shí)的負(fù)壓影響；結(jié)構(gòu)本身剛性（用密封條反作用力來計(jì)算 ）。密封條的壓縮量要大于 ，密封條線要光 滑，最小圓角不得小于R90。所以在設(shè)計(jì)中就應(yīng)把這兩點(diǎn)作為最大位移來調(diào)整窗框，即向車內(nèi)偏轉(zhuǎn)。 表 剛性等級(jí)推薦值 測(cè)試力： 10kgf 等級(jí) 4 級(jí) 5 級(jí) 6 級(jí) 7 級(jí) 8 級(jí) 變形（ mm） — — — — — 對(duì)于測(cè)試結(jié)果不合格的點(diǎn)，有以下幾項(xiàng)對(duì)策： 1)增加板厚，如圖中 ② 、 ④ （前門）不合格，板厚增加到 ， ② 點(diǎn)變形量為 ， ④ 點(diǎn)變形量為 ，由此可知， t= 時(shí)，基本滿足 8 級(jí)要求。 18 車門玻璃升降器布置 a)W 方向升降器壓縮、引張量的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì) 如圖 所示： 圖 升降器壓縮、引張量 1)上止點(diǎn)壓縮量： a≤ 12mm 2)最大引張量： b≤ 3)下止點(diǎn)壓縮量： c≤ 25mm b)擠出力計(jì)算 如圖 所示： 圖 擠 出力計(jì)算 1） 上升力 F1 1c os)21(1 ?LlDDTF m ??? ( mT ：上升最大扭矩 D1：齒板直徑 D2：齒輪直徑 )