1背景

汽車(chē)側(cè)門(mén)的垂直剛度是汽車(chē)門(mén)系統(tǒng)的一項(xiàng)重要的性能指標(biāo)，門(mén)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)必須在滿足該項(xiàng)性能指標(biāo)的前提下，才能通過(guò)汽車(chē)鉸鏈側(cè)門(mén)子系統(tǒng)耐久試驗(yàn)規(guī)范，才能保證車(chē)門(mén)的正常閉合及密封等方面的基本性能。LSR=前門(mén)鉸鏈分布律HS/門(mén)長(zhǎng)度DL（如圖1所示），對(duì)乘用車(chē)一般要求LSR值小于等于2.5，而商用車(chē)一般要求LSR值小于等于2.7，LSR對(duì)門(mén)的垂直剛度起決定性作用，而鉸鏈加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)對(duì)增加前門(mén)垂直剛度起著至關(guān)重要的作用。

在門(mén)系統(tǒng)存在前期布置缺陷的時(shí)候，如果前門(mén)的鉸鏈分布律過(guò)大及前門(mén)的限位器安裝面為一大半鈑金平面無(wú)加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如何通過(guò)鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)果設(shè)計(jì)來(lái)彌補(bǔ)門(mén)系統(tǒng)布置缺陷，通過(guò)鉸鏈加強(qiáng)板的加強(qiáng)作用滿足整個(gè)門(mén)系統(tǒng)的剛度指標(biāo)，并同時(shí)滿足鉸鏈及限位器安裝區(qū)域的防水防灰及防銹性能，這是本文研究的問(wèn)題。

2現(xiàn)有技術(shù)結(jié)構(gòu)缺陷

傳統(tǒng)的前門(mén)鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)為一塊鉸鏈螺母板焊接螺母焊接，與門(mén)內(nèi)板用兩個(gè)焊點(diǎn)搭接起來(lái)，如圖l所示。此種結(jié)構(gòu)與門(mén)內(nèi)板鉸鏈安裝面的搭接面較小，此種結(jié)構(gòu)存在的缺陷如下：在鉸鏈分布律相對(duì)門(mén)的長(zhǎng)度較小的情況下，前門(mén)內(nèi)板與鉸鏈加強(qiáng)板搭接面較小，存在應(yīng)力集中，內(nèi)板鈑金容易因受力而變形，從而造成前門(mén)的垂直剛度不足，車(chē)門(mén)在經(jīng)常使用開(kāi)關(guān)門(mén)的過(guò)程中會(huì)由于安裝面鈑金變形而下垂，整個(gè)門(mén)鈑金的錯(cuò)位會(huì)影響門(mén)正常的開(kāi)關(guān)性能及整個(gè)門(mén)系統(tǒng)的密封性。

從圖l可以看出，由于前門(mén)系統(tǒng)的布置問(wèn)題，前門(mén)鉸鏈側(cè)的鈑金的安裝空間不足已在前門(mén)限位器安裝面位置做特征加強(qiáng)限位器安裝面強(qiáng)度，此時(shí)前門(mén)的限位器安裝面只能為一大鈑金平面，限位器安是運(yùn)動(dòng)件，限位器安裝面位置在限位器運(yùn)動(dòng)的過(guò)程中受力，容易應(yīng)力集中導(dǎo)致內(nèi)板鈑金變形開(kāi)裂；此時(shí)為解決限位器安裝面的鈑金強(qiáng)度不足問(wèn)題需要增加1個(gè)限位器加強(qiáng)板零件，圖1中單個(gè)鉸鏈加強(qiáng)板已經(jīng)不能滿足整個(gè)門(mén)系統(tǒng)的性能要求，單個(gè)鉸鏈加強(qiáng)板不能解決垂直剛度不足及門(mén)內(nèi)板變形問(wèn)題，需要增加鉸鏈加強(qiáng)板及限位器加強(qiáng)板兩個(gè)零件，從而重新增加兩套模具，增加成本?，F(xiàn)有鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)如圖2所示。

3現(xiàn)有結(jié)構(gòu)缺陷的解決方案

3.1新結(jié)構(gòu)需要解決的技術(shù)問(wèn)題

現(xiàn)有的鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)存在以下缺陷：當(dāng)前門(mén)的鉸鏈的分布率較大的情況下，新結(jié)構(gòu)需解決前門(mén)的垂直剛度不足，導(dǎo)致門(mén)下垂，影響整個(gè)門(mén)系統(tǒng)性能的問(wèn)題；同時(shí)當(dāng)門(mén)系統(tǒng)的布置導(dǎo)致前門(mén)限位器安裝面為一個(gè)大平面的時(shí)候，新結(jié)構(gòu)需解決限位器安裝面位置鈑金受力導(dǎo)致內(nèi)板鈑金變形開(kāi)裂問(wèn)題；同時(shí)新結(jié)構(gòu)還需要解決增加的零件模具開(kāi)發(fā)及運(yùn)輸成本的問(wèn)題；門(mén)系統(tǒng)限位器安裝面位置的防塵防灰問(wèn)題；加強(qiáng)板與內(nèi)板搭接的防銹問(wèn)題。

3.2新結(jié)構(gòu)的技術(shù)方案

根據(jù)新結(jié)構(gòu)需要解決的關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題，我們制訂了以下的技術(shù)方案：新的鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)將前門(mén)鉸鏈加強(qiáng)板與前門(mén)限位器加強(qiáng)板集成為1個(gè)加強(qiáng)板設(shè)計(jì)，鉸鏈安裝面位置增加前門(mén)鉸鏈螺母板的焊接搭接，以上設(shè)計(jì)增加了鉸鏈加強(qiáng)板與內(nèi)板的搭接面積，同時(shí)增加了鉸鏈安裝面的材料厚度，防止應(yīng)力集中，加強(qiáng)了前門(mén)鉸鏈安裝面的剛度，同時(shí)提高了門(mén)的垂直剛度。另外，此結(jié)構(gòu)解決限位器安裝面位置鈑金受力導(dǎo)致內(nèi)板鈑金變形開(kāi)裂問(wèn)題；該設(shè)計(jì)將兩個(gè)加強(qiáng)板零件集成為一個(gè)零件設(shè)計(jì)，減少限位器加強(qiáng)板零件的模具開(kāi)發(fā)及包裝運(yùn)輸和工序及人力成本。新鉸鏈加強(qiáng)板改進(jìn)結(jié)構(gòu)如圖3所示。

 

加強(qiáng)板的限位器安裝面根據(jù)限位器的運(yùn)動(dòng)包絡(luò)安裝面要求設(shè)計(jì)與限位器完全貼合，與內(nèi)板限位器安裝面位置離空，防止此位置的內(nèi)板及加強(qiáng)板無(wú)電泳液通過(guò)而導(dǎo)致內(nèi)板及加強(qiáng)板的限位器安裝面生銹。另外，加強(qiáng)板限位器安裝面按照設(shè)計(jì)要求安裝設(shè)計(jì)加強(qiáng)板與內(nèi)板周?chē)嫱耆N合，焊點(diǎn)布置在加強(qiáng)板與內(nèi)板焊接完全貼合位置，防止門(mén)內(nèi)板此位置漏水漏灰。非焊接面位置，加強(qiáng)板與內(nèi)板之間預(yù)留3mm以上電泳液通過(guò)的空間，形成電泳液流通腔體，使得電泳液能附著在門(mén)內(nèi)板及加強(qiáng)板上，防止加強(qiáng)板與門(mén)內(nèi)板完全貼合，電泳液無(wú)法通過(guò)，導(dǎo)致內(nèi)板及加強(qiáng)板的鈑金生銹。此結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完全考慮的門(mén)系統(tǒng)CAE性能指標(biāo)及防銹、防水、防灰功能，并將零件的模具設(shè)計(jì)成本、運(yùn)輸成本及人工操作成本充分考慮，集成了以上設(shè)計(jì)。

3.3新結(jié)構(gòu)的應(yīng)用實(shí)例

某車(chē)型的前門(mén)LSR（=鉸鏈的跨度／門(mén)長(zhǎng)度）為994/322=3.09，如圖3所示，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)了門(mén)的鉸鏈分布律小于等于2.7的要求，對(duì)于在此情況下傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的鉸鏈加強(qiáng)板，用CAE軟件計(jì)算后發(fā)現(xiàn)，前門(mén)的垂直剛度指標(biāo)的各項(xiàng)指標(biāo)都不滿足企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)閉。使用新結(jié)構(gòu)鉸鏈加強(qiáng)板后，通過(guò)CAE計(jì)算，得出結(jié)果見(jiàn)表1，門(mén)垂直剛度的各項(xiàng)指標(biāo)均接近滿足企業(yè)設(shè)定的標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)表l對(duì)比結(jié)果可以得出結(jié)論，新改進(jìn)的鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)可以有效彌補(bǔ)前門(mén)的系統(tǒng)的前期布置LSR值過(guò)大的缺陷，有效提高前門(mén)的垂直剛度，提高整個(gè)門(mén)系統(tǒng)使用性能。

4新結(jié)構(gòu)的經(jīng)濟(jì)效益

將前門(mén)鉸鏈加強(qiáng)板與前門(mén)限位器加強(qiáng)板集成為一個(gè)加強(qiáng)板設(shè)計(jì)消除鈑金位置應(yīng)力集中，避免內(nèi)板限位器安裝面鈑金變形開(kāi)裂；新的結(jié)構(gòu)增加鈑金強(qiáng)度的同時(shí)，提高側(cè)門(mén)的垂直剛度；有效提高門(mén)系統(tǒng)的防水、防灰性能及防銹性能。同時(shí)，新的鉸鏈加強(qiáng)板集側(cè)門(mén)鉸鏈加強(qiáng)板加強(qiáng)作用與限位器加強(qiáng)板功能于一體，減少限位器加強(qiáng)板零件的模具開(kāi)發(fā)成本及包裝運(yùn)輸成本和增加工序?qū)е碌臅r(shí)間及人力成本。加強(qiáng)板的設(shè)計(jì)從提高門(mén)系統(tǒng)的性能和降低零件開(kāi)發(fā)成本方面完成了整個(gè)加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)改進(jìn)。

5結(jié)語(yǔ)

在前門(mén)的鉸鏈分布律相對(duì)門(mén)的長(zhǎng)度較大，前門(mén)的垂直剛度不足，及前門(mén)限位器安裝面布置空間不足導(dǎo)致鈑金容易應(yīng)力集中而受力變形的情況下，通過(guò)對(duì)鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)改進(jìn)彌補(bǔ)了前門(mén)體統(tǒng)的布置缺陷，完成了整個(gè)門(mén)體統(tǒng)性能的質(zhì)量提升，并將零件成本及人工成本方面控制融人到加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，總結(jié)了新的前門(mén)鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為新車(chē)型開(kāi)發(fā)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供參考。