【正文】 本，提高了產(chǎn)品的生產(chǎn)能力。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。 基于知識工程的汽車設(shè)計的發(fā)展 人工智能技術(shù)，特別是專家系統(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。車門從布置到設(shè)計再到制造，每一個環(huán)節(jié)考慮的因素都比較多，既要保證車門與整車的協(xié)調(diào)一致，還要保證車門本身的技術(shù)要求。 車門的結(jié)構(gòu)類型 一 般 來 講 ， 乘 用 車 車 門 分 為 帶 窗 框 車 門 和 無 窗 框 車 門 （ Frameless GlassConstruction，多見于高檔跑車，俗稱硬頂車）兩大類，其中帶窗框車門又可以分為整體式（ Full Stamped Inner and Outer Panel Construction，即內(nèi)外門板帶著窗框部分一起沖壓成型）和獨立窗框（ Loose Upper Frame Construction，即窗框部分與窗口線以下的內(nèi)外板分別成型）兩大類，如圖 所示。車門附件均參照現(xiàn)有成熟結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計，設(shè)計的具體部件包括：鉸鏈、限位器、后視鏡、外板 、內(nèi)板、門鎖、門玻璃、玻璃升降器、防撞梁及密封等。當(dāng)然也有的車中取消了該加強板，如圖 、圖 所示。 1)車門鎖 一個完整的汽車門鎖系統(tǒng)必須能實現(xiàn)內(nèi)開啟、外開啟、內(nèi)鎖止保險、外鎖止保險及鎖緊車門的功能，因此汽車門鎖是 一個結(jié)構(gòu)復(fù)雜、功能要求多的組合系統(tǒng)。按門腔外部的鎖拴與門柱上的擋塊形式不同，又可分為轉(zhuǎn)子鎖和卡板鎖。 車門玻璃（如圖 所示）的形狀、大小、位置的確定是順利實現(xiàn)玻璃升降布置的前提，也是車門布置的重要內(nèi)容。 玻璃升降器是車門上主要附件之一，它帶動玻璃上下運動占據(jù)門內(nèi)大量空間，在選擇玻璃升降器時應(yīng)考慮以下因素：車門造型特點、車窗開口大小、玻璃形狀和安裝方式等。 a)明鉸鏈 ——明鉸鏈的旋轉(zhuǎn)軸心在車身外表面的外面。結(jié)構(gòu)簡單也是鉸鏈設(shè)計的發(fā)展趨勢。如有彩色膠構(gòu)成或貼有織物，色調(diào)更加美觀，如圖 所示。 31 車門設(shè)計的相關(guān)標(biāo)準(zhǔn) 以及設(shè)計方案的選擇 車門設(shè)計時需要考慮的幾個設(shè)計或試驗標(biāo)準(zhǔn)： GB 1508494 汽車后視鏡的性能和安裝要求 QC/T 6362020 汽車電動玻璃升降器 繩輪 式 QC／ T 6261999 汽車玻璃升降器 齒輪臂式 GB 96561996 汽車用安全玻璃 GB 184082020 汽車及掛車后牌照板照明裝置配光性能 GB 汽車外廓尺寸界限 QC/T 4902020 汽車車身制圖 QC/T 2652020 汽車零部件編號規(guī)則 GB 150862020 汽車門鎖及車門保持件的性能要求和試驗方法 GB1574395 汽車側(cè)門強度 QC／ T 2071996 汽車用普通氣彈簧 TB 196487 《客車門窗用密封條檢驗方法》 HG/T 30881987 《車輛門窗橡膠密封條》 本章小結(jié) 本章主要討論了車門的結(jié)構(gòu)構(gòu)成，主要分為鈑金、機能件、密封件、內(nèi)飾件、電器件五大類。首先確定 a 值，如在威馳車中， a=，噪音等級為 8 級（豐田標(biāo)準(zhǔn)）；同時還要對車門開口線點相對密封膠條的位置做初步確定，并據(jù)此對頂蓋、窗框斷面 做出初步設(shè)想，對開口線的間隙做初步確認(rèn)，如圖 所示。 前車門應(yīng)分析上、下鉸鏈、限位器、一般位置等幾個斷面，從而確定開口線的限界。 設(shè)計 布置階段 外表面、鉸鏈中心發(fā)布后，就進(jìn)入詳細(xì)布置階段。 c)前車門限位器斷面 斷面位置：切平面與前車門鉸鏈中心線垂直， 切平面經(jīng)過限位器中心面。 f)前車門 L20 斷面 斷面位置：切平面為 L20 位置（ x=2020），分別分析上窗框、下窗框、下邊梁。以下。）； 9) 鈑金料厚大小、方向； 10) 車門及鉸鏈回轉(zhuǎn)包絡(luò)線； 11) 與玻璃的位置關(guān)系； 12) 各個部件的間隙、位置關(guān)系； 13) 密封膠條斷面位置； 14) 各個部位的倒角大小。鉸鏈安裝位置的密封條線要光滑。 40 設(shè)計目標(biāo)值如表 所示： 這些經(jīng)驗值僅作為設(shè)計時的參考，重要的是斷面分析，防止干涉。 表 36 在以上定義完成后 ,接下來需要定義鈑金以及部件的材料、料厚與所有涉及到的標(biāo)準(zhǔn)件等，最終形成車門設(shè)計的指導(dǎo)書，作為以下設(shè)計的依據(jù)。 在美國，門內(nèi)飾板用 ABS 或 PP 注塑成形的居多數(shù)，部分汽車內(nèi)飾板采用織物；歐洲汽車一般采用增強聚丙烯板材放填充物，再包皮的結(jié)構(gòu)，填充材大多數(shù)采用薄的聚氨脂泡沫塑料片，表皮材料為 PVC，也有使用織物的趨向。 圖 車門玻璃密封條 車門口密封條安裝在車身側(cè)圍門口位置，主要由密實膠基體和海綿泡管組成。壓鑄式鉸鏈剛度強，承載能力大，通用性好，但是成本比較高，在歐美一些比較大型的轎車上有應(yīng)用；鍛壓成型鉸鏈在日韓系車上比較常見 ，通用性也很好，但是剛度不如壓鑄式鉸鏈。 限位器的拉伸強度校核 由于限位拉桿圓孔對桿的截面面積的削弱，所以要對桿進(jìn)行拉斷校核。 b)叉臂式 由開關(guān)改變直流微電機極性，由電機傳動軸上的小齒輪帶動長臂上的扇形齒輪在一定角度內(nèi)旋轉(zhuǎn)，從而改變長臂與短臂的夾角，起到升降玻璃的作用。 圖 掀拉式車門外手柄 圖 手摳式車門內(nèi)手柄 3)車門玻璃 目前幾乎所有車門玻璃都采用鋼化曲面玻璃。在車外只有使用鑰匙才能打開車門，在車內(nèi)只有先拉起鎖止按鈕才能打開車門； 7)當(dāng)車門開著，鎖止按鈕按下時，此時關(guān)閉車門撞動鎖爪，即可通過聯(lián)動桿來解除鎖止?fàn)顟B(tài)，同時可以防止由于鑰匙遺忘在車內(nèi)而打不開車門； 8)當(dāng)車門處于全鎖緊狀態(tài)時，車門鎖能經(jīng)受一定的縱向載荷、橫向載荷和沖擊慣性力的 作用，從而不因汽車碰撞、翻車、顛簸而使門鎖失靈 ； 根據(jù)車門鎖的結(jié)構(gòu)類型，門鎖按其結(jié)構(gòu)大致可分為舌式、棘輪式和凸輪式。 滾壓窗框（如圖 所示）的滾壓截面較為復(fù)雜，而且歐美日德的結(jié)構(gòu)各不相同，如很多日系車沒有 belt pnl，即窗框加強板，前后兩個腳沒有加強板連接，剛度和安全性都不太好；歐美系車大多數(shù)車窗框都帶有加強板窗框。 車門內(nèi)板是車門中所有主要部件的安裝載體，其結(jié)構(gòu)形狀的構(gòu)建也是我們本課題研究的重點之一。 無窗框車門（ Frameless Glass） 優(yōu)點：造型前衛(wèi)時尚，且外觀上各處配合對消費者很是養(yǎng)眼；因為沒有窗框部分的金屬板材，內(nèi)外板沖壓成型不必考慮此處廢料損失，可將廢料率降至最低；左右內(nèi)（外）板可以在一個模具中成型；該類型車門具備整形能力。參數(shù)化設(shè)計的關(guān)鍵是幾何約束關(guān)系的提取和表 達(dá)、約束求解以及參數(shù)化幾何模型的構(gòu)造。其基本流程：經(jīng)過市場調(diào)研，形成車型的整體要求；制作手繪效果圖，也可利用計算機輔助軟件繪制；制作縮比例模型及 1:1 主模型；以三坐標(biāo)掃描或激光掃描的方式在計算機中構(gòu)建車身數(shù)字模型；進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計，構(gòu)建 A 級模型；生成 NC 代碼，生產(chǎn)樣車。在國內(nèi)，一汽、二汽、上汽等大的汽車企業(yè)集團(tuán)都已經(jīng)建立起了比較完善的產(chǎn)品設(shè)計流程，在國內(nèi)愈演愈烈的汽車產(chǎn)品 競爭中，這些企業(yè)的產(chǎn)品競爭力有著明顯的優(yōu)勢，產(chǎn)品更新速度快，質(zhì)量可靠，深得用戶的信賴，可見研發(fā)流程的建立對企業(yè)的重要意義。 AUTOFOUM 軟件包是 AUTOFORM 工程有限公司包括瑞士研發(fā)與全球市場中心和德國工業(yè)應(yīng)用與技術(shù)支持中心推出的板料成形模擬軟件包。本課題的研究內(nèi)容就是 在這樣的情況下產(chǎn)生的。車門是汽車車身設(shè)計中的一個相對獨立的零部件。歐美日的汽車企業(yè)之所以能夠如此強勢，與他們幾十年甚至上百年的技術(shù)革新與經(jīng)驗積累是分不開的，翻開他們汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展的歷史，我們都能夠清晰的感受到他們相同的企業(yè)發(fā)展脈絡(luò)：明確 的市場定位，堅定不移的技術(shù)研發(fā)，引領(lǐng)潮流的戰(zhàn)略方向，這一切，做足了他們的原始積累。 3)具備各種功能性檢 測手段，如安裝 /拆卸、機構(gòu)運動、干涉檢查、截面掃描等。 根據(jù)實驗室試驗車對車門進(jìn)行的布置 豐田汽車 的 現(xiàn)代 背景 如今汽車產(chǎn)品的更新?lián)Q代速度很快， 尤其是豐田轎車。 在計算機中不但可以對車身外觀及內(nèi)飾建立數(shù)字模型，而且可以對發(fā)動機、底盤等其它零部件建立模型，并直接進(jìn)行有限元分析、結(jié)構(gòu)設(shè)計 /分析、甚至虛擬裝配、虛擬風(fēng)洞試驗等，使得設(shè)計人員可以在計算機中構(gòu)建虛擬的電子樣車并進(jìn)行試驗，能在實際生產(chǎn)前預(yù)先發(fā)現(xiàn)設(shè)計中存在的問題，提高了效率，降低了成本。 7 第 2 章 車門的相類型與相關(guān)的組成要求 花冠轎車 車門參數(shù)化設(shè)計 要求 汽車車門的參數(shù)化設(shè)計方法，是通過參數(shù)化設(shè)計采用幾何約束控制產(chǎn)品形狀的幾何特征，改變約束可迅速獲得不同的設(shè)計結(jié) 果，提高設(shè)計效率，有助于減輕設(shè)計人員的工作強度。但凡獨立窗框，裝配時產(chǎn)生的問題是無法避免的，而且因為滾壓的窗框，使得密封形式的選擇有限，會導(dǎo)致潛在的密封性能問題 獨立窗框式車門（ Loose Upper Frame） 優(yōu)點：廢料率同樣能降至最少；左右內(nèi)（外）板可以在一個模具中成型 ；該類型車 9 門具備整形能力；門質(zhì)量好。 車門外板采用強度適當(dāng)、沖壓性能好的薄鋼板材料（厚度為 1 mm）經(jīng)沖壓、輥壓等工藝制成。 5)鉸鏈支座 車門鉸鏈支座是安裝在車門內(nèi)板上的鉸鏈座凸焊螺母的安裝載體，通常形狀簡單，板材比較厚，如圖 所示。其二是防止外人侵入的鎖緊作用。門鎖的內(nèi)手柄有旋轉(zhuǎn)式、掀拉式、按鈕式和手摳式。根據(jù)結(jié)構(gòu)型式的不同，升降器可以分為繩輪式 ， 軟軸式 ， 叉臂式（如圖 所示）。目前應(yīng)用的限位器類型有兩種：拉 桿式限位器（傳統(tǒng)形式）和凸輪機構(gòu)式限位器（與鉸鏈一體）。臂式鉸鏈的鉸鏈軸安裝在門柱上，要求門柱粗大，優(yōu)點是開門時車門外移，發(fā)生干涉的可能性小。 車門密封條 車門密封條是車門的重要內(nèi)容，車門密封條一般可以分為：車門口密封條、車門頭道密封條、車門玻璃導(dǎo)條、車門外擋水條、車門內(nèi)擋水條、車門頂部密封海綿膠條等，如圖 所示。 圖 車門頂部密封海綿膠條 車門裝飾件 車門裝飾件主要包括車門內(nèi)飾板、內(nèi)扣手、喇叭罩等。 4)分析階段，主要有性能與安全分析、成 型性工藝分析工作。現(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)計的詳細(xì)分析，反饋到外表面調(diào)整上，做最終定型。 在 L 方向以車身開口線為基準(zhǔn)，確定鉸鏈。 42 圖 前車門斷面分布 a)前車門上鉸鏈斷面 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。 斷面目的： 1) 確認(rèn)門鎖的安裝位置，生成門鎖在側(cè)圍（鎖鉤）與車門上的安裝面； 2) 門鎖位置的密封膠條趨勢； 3) 門鎖的安裝與車門內(nèi)部件（玻璃、內(nèi)板、外板、玻璃導(dǎo)槽）的關(guān)系； 4) 門鎖的安裝固定方案定義； 5) 確認(rèn)各個部位的間隙是否合理。 \ g)前車門上窗框主斷面 斷面位置：切平面垂直于上窗框前端靠近風(fēng)窗玻璃處開口線。）； 9) 限位器兩次限位角度（ 35176。布置階段的主要工作有：主斷面設(shè)計、升降器布置、車門內(nèi)外手柄布置、外板及窗框剛性設(shè)計、內(nèi)板操作孔布置、內(nèi)飾安裝孔布置、安全性設(shè)計、工藝分析等。后不發(fā)生干涉，與鉸鏈座面 (側(cè)圍安裝 )間隙為 0mm 時，確定相對鉸鏈的限界點。對此間隙要做三種分析，如圖 所示： 外手柄動 ——玻璃動 b 大于 8mm 外手柄動（靜） ——玻璃動（靜） b 大于 5mm 外手柄靜 ——玻璃靜 b 大于 3mm 對外手柄的分析還有一項重要內(nèi)容：危 險感的分析（在后面詳細(xì)討論）。 第 3 章 車門布置與設(shè)計 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、密封與機能件的前期布置方法、設(shè)計流程以及簡單介紹后期的技術(shù)處理。 +