【正文】 系統(tǒng)的技術(shù)與現(xiàn)有的、傳統(tǒng)的 CAD 技術(shù)相結(jié)合開發(fā)一些專用的 CAD 軟件和程序模塊是今后 CAD 發(fā)展的必然趨勢。國內(nèi)外成熟的計算機技術(shù)結(jié)合汽車行業(yè)日漸成形的汽車模塊化思想，為我們在實際設(shè)計過程中縮短開發(fā)周期與提高工作效率奠定了基礎(chǔ)，縱覽以上，我們有必要建立一套全面的設(shè)計流程。加大 CAD/CAM/CAM 軟件在汽車開發(fā)中的應(yīng)用力度，并且結(jié)合汽車設(shè)計的專業(yè)經(jīng)驗總結(jié)一些面向汽車設(shè)計的專業(yè)設(shè)計流程以幫助設(shè)計人員提高產(chǎn)品的開發(fā)效率和質(zhì)量，是縮短我國與國外汽車設(shè)計水平的差距，早日實現(xiàn)我國轎車自主開發(fā)能力的有效措施之一。 2)提供強大的可視化手段，除了虛擬顯示和多種瀏覽功能，還集成了 DMU 漫游和截面透視等先進手段。美國福特公司從 1967 年就開始開發(fā)車身設(shè)計 CAD 系統(tǒng)， 目前百分之八十以上的設(shè)計由 CAD 完成，大大降低了產(chǎn)品成本，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。中國要想從汽車制造大國發(fā)展成為汽車產(chǎn)業(yè)強國，就必須在汽車產(chǎn)品的研發(fā)上取得突破。在汽車車身設(shè)計的過程中，車門總成的布置設(shè)計除與整體設(shè)計有著協(xié)調(diào)配合關(guān)系外，可稱的上是一個相對獨立的，最具有代表性的車身總成設(shè)計。在車門設(shè)計中其安全性尤為重要，它必須保證在車輛發(fā)生碰撞時，盡可能地減少對行人和乘員造成的傷害，因此必須要求車門外覆蓋件表面光潔、有韌性；門鎖、門鉸鏈以及車門門體必須能夠按照 A 柱一 B 柱一 C 柱的路線傳遞碰撞沖擊力；碰撞后的車門必須能夠輕松地不借助于任何輔助工具用手打開。 2 因此車門的設(shè)計也越來越講究，而且使用越來越多的網(wǎng)絡(luò)和電控技術(shù)。 世界汽車發(fā)展現(xiàn)狀 早于七、八十年代，國外大型汽車公司已建立了相當(dāng)規(guī)模成套的 CAD、 CAE 和CAM 等計算機輔助系統(tǒng)，使得車身設(shè)計方法發(fā)生了根本性的變革，運用三維“CAD/CAM”技術(shù)替代了以 “主圖板，主模型 ”為主的傳統(tǒng)設(shè)計方式。 電子樣機 （ DMU： Digital MockUp） 技術(shù)主要是指在計算機平臺上，通過三維CAD/CAE/CAM 軟件，建立完整的產(chǎn)品數(shù)字化樣機，組成電子化樣機的每個部件除了 3 準(zhǔn)確定義三維幾何圖形外，還賦有相互間的裝配關(guān)系、技術(shù)關(guān)聯(lián)、工藝、公差、材料等信息，電子樣機應(yīng)具有從產(chǎn)品設(shè)計、制造到產(chǎn)品維護各階段所需的所有功能，為產(chǎn)品和流程開發(fā)提供一個平臺的電子樣機功能由專門的模塊完成，從產(chǎn)品的造型、上下關(guān)聯(lián)的并行設(shè)計環(huán)境、產(chǎn)品的功能分析、產(chǎn)品瀏覽和干涉檢查、信息交流、產(chǎn)品可維護性分析、產(chǎn)品易用性分析、支持虛擬實現(xiàn)技術(shù)的實時仿真、多 CAX 支持、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)管理等各方面提供了完整的電子樣機功能，能夠完成與物理樣機同樣的分析、模擬功能，從而減少制作物理樣機的費用，并能進行更多的設(shè)計方案驗證。它將來自世界范圍內(nèi)的許多汽車制造商和供應(yīng)商的廣泛的訣竅和經(jīng)驗融入其中，并采取用戶需求驅(qū)動的開 發(fā)策略，以保證提供最新的技術(shù)。 隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，消費者的消費觀念更趨理性，對汽車的需求偏好也逐步發(fā)生變化、升級，由于國內(nèi)消費者換車周期的大幅縮短， 使得汽車的更新?lián)Q代也加快了。 伴隨著汽車車身造型的設(shè)計與修改要求日趨增高，參數(shù)化設(shè)計更符合和貼近現(xiàn)代CAD 中的概念設(shè)計和并行設(shè)計思想，并可提高設(shè)計與分析的柔性，因此車身模型的參數(shù)化設(shè)計經(jīng)成為車輛制造行業(yè)發(fā)展的必然趨勢。 KBE 系統(tǒng)將重復(fù)的設(shè)計和工程任務(wù)自動化，縮短了產(chǎn)品開發(fā)時間，將設(shè)計、分析、制造集成起來實現(xiàn)并行工作。 汽車 車門 的 設(shè)計流程 車門是汽車車身結(jié)構(gòu)中重要的組成部分，同時相對獨立，是供乘員或貨物進出的必要通道。 長期以來，車門設(shè)計一直是一個難點，現(xiàn)代設(shè)計方法的應(yīng)用，使得車門設(shè)計的后期分析可以提前到設(shè)計過程中進行，使設(shè)計的難度降低。它允許尺寸欠約束的存在，設(shè)計者可以采用先形狀后尺寸的設(shè)計方式，優(yōu)先考慮滿足設(shè)計要求的幾何形狀而暫不用考慮尺寸細(xì)節(jié)，設(shè)計過程相對寬松。 2)內(nèi)、外板整體沖壓成型式車門（ Full Stamped Inner and Outer Panel）－窗框部分側(cè)向暴露（ exposed on side，相對于上面類型）。 缺點：窗玻璃的穩(wěn)定性差（當(dāng)玻璃在 full up 位置時，至少在門肚子里留有露出部 分的三分之一長度，否則容易失穩(wěn)）；門肚子里需要有額外的支架來保持玻璃的穩(wěn)定性；當(dāng)然這些都會增加產(chǎn)品成本，而且造成門密封性先天不足，為了改善其密封性，不得不花更多代價；除此之外，車身腰線（ Belt line）也被抬高。 由于門外板是一種平坦淺拉延件。在車門靠近車身 A、 B 柱一側(cè)，由于需要考慮車門的下沉及鉸鏈等結(jié)構(gòu)的安裝此處剛度和強度要求較高，為此這一部分鋼板厚度為 或 的高強板，其余部分采用了 的鋼板，這樣在保證 車門內(nèi)板必要的剛度和強度性能時又能減輕質(zhì)量，降低成本，如圖 所示 。依據(jù)美國國家公路交通安 全管理局（ NHTSA）發(fā)布的數(shù)據(jù)，車門防撞梁在 2020 年拯救了994 名事故受害者。 滾壓窗框一般要經(jīng)過滾 壓、拉彎或扭彎、沖切、點焊或氬弧焊（焊接總成）。門鎖作為汽車車身上使用最頻繁的部件之一，具有功能性和裝飾性的雙重作用。舌式鎖結(jié)構(gòu)簡單，安裝容易，易于制造，對車門 的安裝精度要求低，常見于載荷汽車和大客車，如 CA1 EQ1 NJ130 等。旋轉(zhuǎn)式外手柄結(jié)構(gòu)簡單，零件數(shù)量少，但手柄易歪斜，脫落，影響汽車外形美觀。曲面玻璃在轎車上得到了廣泛的應(yīng) 20 用，曲面玻璃可以有效的利用車內(nèi)空間，減少車門厚度，并且外形美觀，使車身更趨于流線型，車室內(nèi)的寬度也有所增大。 圖 車門玻璃 21 4)車門玻 璃升降器 在車門及其附件設(shè)計中，車門玻璃及玻璃升降器是占有空間最大的部件，也是最重要的一個子系統(tǒng)。 特點；適用于負(fù)載較大的車門玻璃，相對來說成本較低，豐田汽車多種車型應(yīng)用此設(shè)計。設(shè)計風(fēng)格的不一致，限位器的結(jié)構(gòu)型式也分為兩類，一類拉桿式限位器（傳統(tǒng)形式）是一個獨立的限位系統(tǒng)，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，如圖 所示；另一類是凸輪機構(gòu)式限位器，限位器是與鉸鏈合在一起的，凸輪機構(gòu)式限位器可以更好的解決檔位不清，較易滿足力矩要求和開啟角度要求，以及實現(xiàn)關(guān)門力 的要求，而這種限位器的成本也自然高出很多。為此，先將拉桿端部截開，在截開的截面上有拉應(yīng)力 σ，假定它是均勻分布的，其合力為 N1，由平衡條件可知： N1 = P 根據(jù)軸向拉伸強度校核公式： ][1 ?? ?? AN （ 38） 式中 A 是被切開桿的橫截面積的凈面積，為 )( dbA ??? （ 39） 將有關(guān)數(shù)據(jù)代入得： MPdb PAN 3 3 0][2 5 010)812(10 1 0 0)( 61 ?????????? ? ??? （ 310） 故所設(shè)計的限位桿滿足拉伸強度要求。 優(yōu)點：是結(jié)構(gòu)堅固，連接可靠，車門不易下沉；鉸鏈不外露，不破壞車身側(cè)面造型。 圖 鍛壓式車門鉸鏈 25 鉸鏈?zhǔn)擒囬T與車身連接的關(guān)鍵部件，同時也是車門上一個重要的活動部件。 M 8 2 由車門受力關(guān)系可得： S= 2RP? Q= bRdP ?a 見斷面 B—B, th? ，由材料力學(xué)理論可知，本結(jié)構(gòu)中的剪應(yīng)力可以忽略（即忽略 S的作用），則下鉸鏈處的應(yīng)力可表示為： σ1=yWM= lht62Q=2 )Rda(6 bht lP ? 已知： g=10 N/kg P=260 N R=0 N（掀拉式外手柄受力水平向上） 圖 鉸鏈的受力分析圖 26 則： NNS 8 8 9 01302 RP ???? NNb RdPQ 1 1 1 1 0130a ?????? σ下鉸鏈 =yWM= lht62Q=2 )Rda(6 bht lP ? 72 )(6 ???? ?????? 鉸鏈的具體結(jié)構(gòu)尺寸為：鉸鏈軸長為 46 mm，固定葉板長 74 mm、寬 80 mm，活動頁板長 116 mm、寬 32 mm，鉸鏈軸直徑 8 mm，活頁鋼板厚度 4 mm、寬度 12 mm。密實膠內(nèi)含有金屬骨架，加強定型與固定作用。使開關(guān)車門沉穩(wěn)厚重。近年來車門內(nèi)飾板為滿足耐候性和柔軟性，已開始使用熱塑性彈性體與 PP 泡沫板相疊合的結(jié)構(gòu)，日本 Chisso 公司開發(fā)了一種沖壓成型、連續(xù)生產(chǎn)全 PP 車門內(nèi)裝飾板的技術(shù)，裝飾板包括 PP 內(nèi)襯板、 PP 泡沫襯墊層和 PP/EPDM 皮層結(jié)構(gòu)。 1)定義階段，首先需要確認(rèn)車門的結(jié)構(gòu)型式，包括車門、窗框、升降器、鉸鏈、門鎖、限位器、內(nèi)外手柄選型，密封型式定義，鈑金材料定義等等，在這一階段，主要是根據(jù)從整車分解下來的車門成本以及車門安全等級來定 義這些結(jié)構(gòu)型式，一旦確定之后，在布置階段主要就圍繞這些結(jié)構(gòu)型式來做工作。 玻璃面校核確認(rèn) 對過程外表面切斷面測量主要是對玻璃和車門外板面的成立性進行探討，對玻璃升降器需要的空間做初步分析。 外手柄斷面還應(yīng)對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。 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)計過程中出現(xiàn)問題，牽一發(fā)而動全身。 就像鉸鏈位置斷面一樣，要對圖中所有位置進行斷面分析，找出對應(yīng)的限界點，然后將點光滑連接，即為車門開口線對鉸鏈和前翼子板的限界區(qū)間。 各種間隙應(yīng)是用作分析的參考，而不應(yīng)作為設(shè)計的標(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)計中，包含了盡可能多的信息：來自各個方面的概念設(shè)計數(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)計規(guī)則；繼承件信息；部件的設(shè)計形狀趨勢描述，等等方面。 43 b)前車門下鉸鏈斷面 斷面位置：切平面與前車門鉸鏈中心線垂直，切平面位置經(jīng)過鉸鏈中心面。） 10) 鈑金料厚大小、方向； 11) 車門回轉(zhuǎn)及限位器運動軌跡線； 12) 與玻璃的位置關(guān)系； 13) 各個部件的間隙、位置關(guān)系； 14) 密封膠條斷面位置； 15) 各個部位的倒角大小。 e)前車門窗框主斷面 斷面位置：切平面垂直于開口線，在開口線的中間位置。 斷面內(nèi)容： 1) 前車門窗框； 2) 車門玻璃（帶料厚）； 3) 密封膠條； 4) 側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)型面； 5) A 柱裝 飾板結(jié)構(gòu)型面； 6) 各部件料厚大小、方向； 。 斷面內(nèi)容： 1) 前后車門窗框； 2) 車門玻璃（帶料厚）； 3) 密封膠條； 4) 側(cè)圍外板結(jié)構(gòu)型面； 5) 中柱裝飾板結(jié)構(gòu)型面； 6) 各部件料厚大小、方向； 7) 各部件間隙、位置關(guān)系； 8) 各部件倒角信息。 5) 鉸鏈轉(zhuǎn)角： 前車門 ——78176。 斷面內(nèi)容：同前車門上鉸鏈斷面。外表面的變動能夠直接引起主斷面的快速更新。至此，工程分析對前車門外表面的定義已經(jīng)基本結(jié)束。 2)鉸鏈布置 車門開口線限界的確定是以鉸鏈中心為基礎(chǔ)進行的，前面提到過鉸鏈的配置，但只是為了分析外板成立性而 進行的簡單分析。開口線的限界通過斷面分析可以做出。 39 車門開口線定義與鉸鏈中心定義 車身外表面數(shù)據(jù)在經(jīng)過造型與質(zhì)量檢查確認(rèn)之后，會發(fā)布到工程部門，作為工程設(shè)計的基礎(chǔ)。 37 1)頂蓋斷面 A 此斷面主要對噪音等級做探討。 2)布置階段，主斷面設(shè)計是一個主要內(nèi)容，車門的密封條斷面、窗框斷面以及部分 33 機能件的布置是與主斷面設(shè)計同時進行的，其他的機能件布置、內(nèi)外板作業(yè)孔、乘降性分析、安全性、工藝分析等工作也在這一期間進行。 圖 車門內(nèi)飾件主要構(gòu)成 車門電器件 車門電