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1、 本科畢業(yè)設計 （20XX屆） 題 目 一種汽車車門的設計 學 院 專 業(yè) 班 級 學 號 學生姓名 指導教師 完成日期 摘 要 車門作為汽車的重要組成部分，是車身側面最富變化和最受人關注的對象。一方面，車門作為車身結構中的重要組成部分，其造型風格、強度、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，車門結構自身的視野性、安全性、密封等性能，既對整個車身結構性能影響較大，也是車門功能要求的重要部分。 本文的汽車車門以微型SUV（運動型多用途汽車）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構和工藝的角度，對車門的設計進行了全面的分析和探討，并對車門的整體布置和運動校核進行了一定的分析和探討。課題的研究步驟基本分三個步驟：首先是根據微型SUV的使用特點及結構特性對車門的型式和結構進行確定，再根據已知的參數及性能目標對車門的整體布置進行分析，最后根據得出的車門參數進行工藝設計及強度校核。最終設計的車門為整體式車門結構。 關鍵詞：車門；整體布置；工藝設計；微型SUV 全套圖紙，加153893706 朗讀 顯示對應的拉丁字符的拼音 字典 - 查看字典詳細內容 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 1 1.1.3窗框形式與車門結構的關系 2 1.2課題相關研究的國內外發(fā)展狀況 3 1.3課題研究的目的 3 1.4課題研究內容 4 1.4.1微型SUV的類型、結構特點 4 1.4.2車門布置 4 1.4.3各零部件強度校核 4 1.4.4圖紙繪制 4 1.5課題研究的設計路線 4

9、 1.5.1前期策劃階段 4 1.5.2造型設計階段 4 1.5.3工程設計階段 4 第二章 車門結構型式選擇 5 2.1車門總成的結構方案選擇 5 2.1.1全尺寸車門內外板板金結構 5 2.1.2滾壓窗框結構 5 2.1.3半開放式車門結構 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凸輪機構式限位器 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計算結果 18 第六章 車門工藝方案設計 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焊接工藝設計 23 6.2.2涂膠工藝設計 25 第七章 總結 27 致 謝 28 參考文獻 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 車門的結構設計與優(yōu)化是整車開發(fā)設計中的重要環(huán)節(jié)，對車門的結構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、強度與良好的振動性能的要求。 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，指作為一個整體涂漆、未裝備狀態(tài)的飯金焊接總成，包括車門內外板、加強板和窗框等，是實現車門整體造型效果、強度、剛度及附件安裝的基礎框架。而附件則是為滿足車門的各項功能要求，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、出風口、密封件及內外裝飾件等，另外還有一些其它的在車門上裝備的附件，如煙灰盒、揚聲器、放物袋、限位塊和行程開關等[1]。車門總成的組成，由車門內外板，加強板，車門鎖，鉸鏈及限位器，玻璃長降器，內外飾裝飾件及其它附件。其中鉸鏈的布置對車門運動的影響非常重要。 1.1.2課題的研究依據 車門作為汽車的重要組成部分，是車身側面最富變化和最受人關注的對象。一方面，車門作為車身結構中的重要組成部分，其造型風格、強度、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，車門結構自身的視野性、安全性、密封等性能，既對整個車身結構性能影響較大，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：足夠的強度、剛度，不允許因變形、下沉而影響車門開關可靠性；車門開關時不允許有振動噪聲；部件性能可靠、不干涉；撞翻車時不能自行開門，以確保乘員安全；滿足側撞時對乘員的保護要求。 第四，對密封性來說，要求：雨、雪、塵不能進入車內，應具備良好的氣密封性。 第五，對工藝性維修性來

14、說，要求：易于生產制造，拆裝方便。 1.1.3窗框形式與車門結構的關系 窗框的結構形式對車門整體結構影響較大，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，在對車門結構形式進行分析時，車門窗框的結構形式及特點很關鍵。 (1) 分開式車門及窗框特點 分開式車門的窗框通常為輥壓型材，經成型焊接等工序制成獨立的窗框總成，再與內板焊接，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具備玻璃導軌并可嵌裝橡膠導槽、密封條安裝槽，并具有足夠的強度、剛度。由于分開式車門內、外板沖壓件明顯減小、窗框較窄、視野性好，因此普遍應用。 但由于該窗框為等斷面型材制成，外

15、表面形狀變化受到限制，與車身外表面隨行性不好，而且，為實現玻璃順利升降，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構 整體式車門是指車門內、外板都是板料整體沖壓件，再合成車門總成框架。這種車門框架結構因內、外板都是板料整體沖壓件，隨形性好、精度高、強度和剛度均較好，但在窗框部分結構上處理不佳，如玻璃導軌及密封條嵌槽的結構需另外設計裝配結構件，使結構比較復雜。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經常被踩踏，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、沖壓件同時并用的結構，這樣既可解決玻璃導軌、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。一般具體結構處理時，都采用外板為整體沖壓件，窗框主體為輥壓成型件，而內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) 無窗框車門的結構 一般敞篷車、硬頂車、運動車上采用無窗框車門結構，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，但其結構難度較大，必須使玻璃牢靠地貼緊密封條，并且不能影響外表面形狀，又要兼顧行車時安全可靠性，有時在工藝上采取將玻璃預先向車內傾斜的辦法，以保證玻璃關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、靠連接在窗框內部的滑動滾輪引導玻璃升降的結構，從車外看有無框的感覺，稱作隱藏式窗框車門。 1.2課題相關研究的國內外發(fā)展狀況 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重要組成部分，又發(fā)揮著它所特定的功能。 車門的結構型式很多，有旋轉門，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，大多采用旋轉門，開門時旋轉方向可以是往前（順開門）或往后（逆開門），順開門在行車中比較安全。 車門結構設計對車身乃至整車都有重大的影響，

18、隨著經濟全球化進程的加快，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計與開發(fā)，由于發(fā)動機、底盤設計制造技術基本成熟，新車型便主要體現在電子設備和車身造型的更新上。同時，為減少新車型的開發(fā)成本、縮短新車型的開發(fā)周期、提高新產品的市場競爭力，全球各大汽車公司普遍實施了“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)項目中，40％的設計師和工程師是在從事與車身相關的開發(fā)。車身與汽車電子一起己經成為目前汽車整車產品中最活躍的因素[2]。而車門作為車身的重要組成部分，其設計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，在汽車設計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。設計出一種造型美觀、工作可靠、造價低廉的車門，能大大降低整車生產的總成本，推動汽車產業(yè)的革新。而車門的性能好壞不僅取決于個部件的性能好壞，而且很大程度上取決于各個部件是否相互協(xié)調和配合，因此車門的布置設計好壞也是保證車門的功能和使用要求的關鍵。設計出的車門要符合國家各項標準，保證質量和安全性，為此車門剛度和強度等性能的校核也是車門設計完成制造之前的必要環(huán)節(jié)。 本課題為開發(fā)設計微型SUV的車門總成，作為汽車車身總成的重要組成部分，在設計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課題研究內容 1.4.1微型SUV的類型、結構特點 了解國內外主要的微型SUV，確定質量目標車，分析其技術要求及車門的各種參數。以這些已有數據作為參考對比，確定匹配車型所要達到的技術要求，根據要求確定車門及附件的類型及技術參數。 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，進行車門的布置。車門的布置設計首先應該確定其外部條件，即車門與門框周邊的結構件的關系，只有滿足了車門和周邊結構正常配合的要求，才能保證車門的功能和使用要求。 1.4.3各零部件強度校核 各部件設計要求達到標準強度，材料運用科學合理，重量輕噪音小同時也控制成本。使

21、該總成達到最佳性價比，這對整車的整體品質貢獻很大。 1.4.4圖紙繪制 根據初步設計結果，根據設計參數繪制主要零件圖紙，包括車門的裝配圖及車門鈑金件及鉸鏈、限位器的零件圖。運用AUTOCAD軟件繪制各類圖紙，機械制圖是反映設計成果的直接寫照，零件圖是零件生產加工的唯一參照，標準清晰地繪制零件圖能直接影響生產效率。 1.5課題研究的設計路線 1.5.1前期策劃階段 (1) 根據開發(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系 1.5.2造型設計階段 (1) 根據產品定義描述進行草圖、效果圖繪制 (2) 設計前期的布

22、置方案的制定 (3) 設計前期的布置檢查 (4) 初版CAS制作并分析問題 1.5.3工程設計階段 (1) 車門CAE分析，進行強度及安全的校核 (2) 車門工藝分析，制定車門內外板的工藝方案 (3) 分析校核各部件的布置，形成工藝問題報告，提出設計變更方案并執(zhí)行 (4) 零部件數據凍結 (5) 開模具 4 第二章 車門結構型式選擇 2.1車門總成的結構方案選擇 目前主流的門結構有三種，它們分別是全尺寸車門內外板板金結構、滾壓窗框結構和半開放式車門結構。 2.1.1全尺寸車門內外板板金結構 全尺寸車門內外板主要由全尺寸的沖壓外板、全尺寸

23、的沖壓內板和嵌在內外板間的窗框導軌組成，導軌為U 字形滾壓成型件，焊接在內板上，最后外板與內板總成通過包邊方式閉合起來，如圖2-1所示。 圖2-1 全尺寸車門結構 這種車門板金結構在許多早期的車型被普遍采用，它的優(yōu)點是有比較好的完整性，整個門的剛性比較好，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，所以整個門板金總成的制造精度相對容易控制。同樣這種結構也存在一些缺陷，比如它的窗框外邊框通常比較寬大，窗框的可裝飾性不強，對造型有限制，不太符合現代造型的要求，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構的越來越少，目前市面上的代表車型有：大眾寶來、標致307、老款蒙迪歐和斯柯達明銳等。 2.1.2滾壓窗框結構 在這種車門結構中，整個窗框部分從內外板中被分離出來，門內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軌和一些小沖壓件拼焊而成的一個總成件，然后窗框總成與門內板在窗臺位置通過焊接的方式連接成一個完整的車門，如圖2-2所示。 圖2-2 滾壓窗框結構 這種結構的優(yōu)勢是窗框寬度可以不受沖壓和焊接工藝的限制設計得比較窄，

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密封條或者造型的需要設計成很多樣子。由于內外板尺寸縮小了一半，所以相應模具成本降低了許多，同時內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軌的截面形狀還可以設計成統(tǒng)一的截面，被多個車型采用，增強了通用性，節(jié)省了重復開發(fā)成本。滾壓窗框結構的缺點是，滾壓件受彎曲工藝影響，容易出現徑縮現象，而且彎曲半徑不能過小，否則會出現褶皺，造型受到制約。窗框與門內板在窗臺區(qū)域焊接時需要有較長的交疊部分，設計時需考慮留出空間避免出現干涉，同樣也會影響門分縫線設計。另外，滾壓窗框本身是多段導軌拼焊而成的，

26、并且整個窗框總成也是和門內板焊接連接的，制造精度比較難控制。這種滾壓窗框的結構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半開放式車門結構 這種結構的門板金主要由全尺寸的沖壓內板、窗框加強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，意味著整個窗框內部結構是暴露于車外的（如圖2-3所示），通過安裝一些裝配件到窗框內板上將形成窗框外表面，比如導軌飾板和密封條。 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，同時窗框外側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的裝飾性，有利于車身造型設計

27、。這種車門結構的缺點有，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 半開放式車門結構 通過分析對比，由于微型SUV強調的越野性能，需要高強度的車門才能承擔，因此選用全尺寸車門內外板板金結構來匹配車身，使整個車身的剛度得以提升，并同時提高安全性能。 2.2車門鉸鏈的類型選擇 汽車門鉸鏈是鏈接汽車車門與汽車車身的一種零部件，是汽車上一種關鍵的零部件，國家規(guī)定汽車的四門鉸鏈必須做強檢的零部件，是一種安全功能件。 汽車鉸鏈按結構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。它的特點是強度高、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、國內采用較多的鉸鏈類型。它的特點是制造成本低、一致性高、設備要求不高，它的劣勢就是易變形、強度較低。; k) (3) 整體單軸軸承式鉸鏈現在它

29、使用不是很廣泛，現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。它的特點一致性高、開關靈活、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整體限位式鉸鏈是一種常見的鉸鏈結構，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。它的特點是制造成本低、一致性高、設備要求不高，它的劣勢就是容易產生異響。: N- D& q$ y3 (5) 四連桿鉸鏈是一種常用的鉸鏈類型，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車型對于強度的高要求，宜采用整體樞軸式鉸鏈，提升越野性能的同時也可提高安全性能。 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)，防止車門自動關閉。 車門限位器按其結構和是否和鉸鏈聯(lián)接在一起可以分為拉桿式限位器和凸輪機構式限位器兩種。 2.3.1拉桿式限位器 車門內板

31、側圍 轉銷 彈性體 輥子 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構簡單，成本低得到廣泛應用，一般轎車上都使用此類。其缺點是：對制造和裝配要求較高，當裝配不良時，容易產生異響；另外，它的檔位感不是很清晰。 這類限位器在布置時應考慮如下事項： (1) 限位器旋動軸線與鉸鏈軸線應平行； (2) 在車門開啟限位角（要求60°~70°）與門的寬度有關，門越寬，設計的 角度可以越??； (3) 限位器在高度方向上的布置應盡量布置在上、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、玻璃導軌、升降器之間的最小距離 為6mm； (5) 在限位器布置后要進行運動模擬分析。 這類限位器設計的難點在于限位桿形狀的確定，理想的限位器是在限位器運動過程中，限位桿始終與限位室垂直，但實際上是達不到的，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）運動校核來進行驗證。 2.3.2凸輪機構式限位器 這類限位的結構特點是：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，以及實現關門力的要求。缺點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，滾柱沿齒板滾動并卡在相應的限位槽里，從而控制車門的開度位置。 本課題中的限位器出于結構簡單、降低成本的考慮，采用廣泛運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 在汽車車身設計過程中，汽車總布置設計是汽車設計開發(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部件是否

34、相互協(xié)調和配合。總布置基本繪制完成后，便可以從主圖板上提取車門信息，進行車門的布置，車門的布置設計首先應該確定其外部條件，即車門與門框周邊結構件的關系。這些關系的確定，應考慮下面的原則： (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動與立柱不干涉； (3) 保證門鎖與后立柱上的鎖扣配合以及門鎖的開關運動不干涉。 這些要求是車門布置設計的依據，也是門框結構件設計的技術條件。只有同時滿足了這些要求，才能保證車門的功能和使用要求。 3.1.1鉸鏈布置 鉸鏈是車門總成中的受力構件，當車門關閉時，

35、車門上的承力件為門鎖和鉸鏈，當打開車門時，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,應注意以下幾方面的問題： (1) 在結構允許的情況下，車門上下兩鉸鏈之間的距離應盡可能大。 (2) 布置鉸鏈時，為了避免打開車門時與其它部分干涉，鉸鏈的軸線應盡可 能外移，使其靠近車身側面。 (3) 車門上下鉸鏈必須布置在同一直線上。從車的側面看過去，一般是一條 垂直于地面的直線；從車的正面看過去，應為一條向內傾的直線。 本課題所研究的車門中鉸鏈軸線在分縫線之后，稱為內開式鉸鏈。安裝方式采用螺栓連接門和側圍的方式。確定了鉸鏈的結

36、構型式和安裝方式后，需要初步擬定鉸鏈的傾角，然后把上下鉸鏈安放在適當的位置，這期間要檢查車門旋轉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Z值的確定（如圖3-1所示） 由車門的尺寸參數為已知的條件下，從車門止口邊沿Z方向向上平移距離L L=L1+L2 (3-1) L1：車門內板的圓角R≥80mm；L2：經驗值 圖3-1 下鉸鏈安裝示意圖 根據微型SUV車型給定的參數定義，L1=R=96.3mm，L2經驗值暫取8mm，得 到L=96.3+8=1

37、04.3mm。根據L值確定車門下鉸鏈的最低安裝點所在的平面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，然 后以O點為端點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，該交點P即為鉸鏈軸心的位置。 其中：L=車門外板厚度+G1+鉸鏈加強板厚度+車門內板厚度+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 根據車門參數定義，車門外板厚度為3mm，車門內板厚度為3.5mm，鉸鏈 加強板厚度為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整。 3.1.1.2車門上鉸鏈 在已確定下鉸鏈軸心的基礎上，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軸的坐標值，本課題中取332mm，即Z2=Z1+332=436.3mm。 車門上鉸鏈X、Y的坐標值同確定車門下鉸鏈的相同。 3.1.1.3車門鉸鏈位置的調整

39、 將上下鉸鏈軸心連接起來，內傾角a和外傾角p需要滿足a+p≤3°，對于不能滿足的進行調整使其滿足。同時也可以先設定內傾角和外傾角，再對鉸鏈軸心位置進行適當對微調。當滿足角度要求后，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該在車門其他附件布置基本完成后進行。 布置限位器時應滿足以下幾點要求： (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，限位器中心線應盡量遠離車門鉸鏈中心線，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) 限位器旋動軸線與鉸鏈軸線應平行； (4) 限位器臂運動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證 主臂軌跡的力臂關系如圖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一般應大于20mm，以便安裝限位器。初步設計R=192mm，b=85mm，開啟角度α設定為66°初始角度為1°，把以上數據帶入式中: 利用EXCEL軟件計算出不同角度對應的主臂力臂值如圖3-4所示 圖3-4 不同角度對應主臂力臂值 由圖中可知，力臂最小值為剛開啟車門時的力臂，且大于60mm，滿足要求。 第四章 車門布置檢查 3.1車門CAS檢查 當車門的各個部件布置完成之后，就可以開始制作效果圖了。全尺寸效果圖具有等大的真實尺度感，可以更

42、真實而準確的反映整車的造型效果，有助于造型師更進一步深入推敲，為制作全尺寸模型提供更細致而準確的依據。 傳統(tǒng)研發(fā)流程中效果圖繪制之后就要進行油泥模型的制作，然而油泥模型的制作周期長，更改工作量巨大，隨著計算機技術的進步，現在的研發(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，意思是計算機輔助造型設計。CAS步驟通過計算機，把效果圖所表達的設計意圖在三維尺度上再現，是繼續(xù)深化的設計。效果圖與工程布置是大方向宏觀上的統(tǒng)一，是定性的設計；相比較而言，CAS與工程布置的聯(lián)系更加詳細，是定量的設計。 本課題通過上文對車門的布置所確

43、定下來的相關數據為輸入條件，對輸出的CAS模型進行細節(jié)的檢查和進一步的設計，使車門和車身的配合更加完善，以防止后期工程設計階段出現過多的設計更改工作量。 (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)，考慮到該處車門內板密封面的設計，存在較大設計風險，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），無法設計玻璃倒槽，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力學。外觀間隙值越小，對于工藝保證能力的要求也就越高，質量控制難度也就越大，同時所要求的運動間隙也就越難滿足要求。下文針對上文中的車門CAS模型進行間隙及面差的檢查 (1) 問題一 A 車門上部與側圍間隙（A-A）定義為5mm，考慮到門下垂，建議調整為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圍的間隙定義（下圖紅色圈處），同時建議1、2、3處間 隙由4.5mm調整為4mm，增加美觀。 2 1 3 圖4-4 間隙問題二 通過以上分析，對汽車車門與側之間的間隙進行了驗證，發(fā)現不利于造型美觀和制造的間隙要求，并提出完善建議，保證了數據的可制造性，為達到向生產基地提供可以生產、確保質量、面向制造的數據，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 在前文中已經對車門的布置進行了具體的

46、分析，布置完成后車門總成的初步設計階段已經基本完成。前期的設計都是基于造型的要求來進行的，符合車型開發(fā)的外觀定義，但進入工程設計階段之后，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度性能進行分析，以達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、行進過程中的振動以及碎石沖擊等，這些載荷往往使車門外板發(fā)生凹陷撓曲，甚至產生局部的永久變形，這些將直接影響到車輛的外觀品質。此外，出于減重節(jié)能，節(jié)省成本的目的，更薄的高強度鋼

47、板在汽車鈑金件中的應用越來越多，已成為一大趨勢，在車門外板采用高強板后，會導致外板變軟，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行抗凹性數值模擬分析，對預測和評價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，對車門進行靜態(tài)凹痕變形過程的數值模擬分析，以檢驗車門材料及結構的合理性。 建立有限元模型時，車門外板、內板及其他附件均采用殼

48、單元模擬，基本單元尺寸10mm，對于涉及接觸的關鍵區(qū)域進行局部細化網格的方法，基本尺寸調整為2.5mm。膠粘采用體單元模擬，焊點采用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 根據試驗條件，在關門狀態(tài)時有門鎖的約束和車身對車門邊框的約束，這些力學邊界條件在進行有限元分析時是必須加以考慮的，同時進行

49、必要適當的簡化。每個固定鉸鏈約束了六個自由度中的五個：三個位移、兩個轉動；車門邊框約束了一個位移，門鎖約束了前后方向和垂直方向兩個位移自由度。 車門所受到的外界載荷是壓頭結構在各加載點處施加的載荷，大小為400N，方向垂直于車門外板向內，然后卸載。 根據車門結構，加載點的個數及位置如圖5-2所示： 圖5-2 載荷加載點的個數及位置 5.1.3計算結果 對于計算結果，本課題通過考察加載點處最大變形量和卸載后殘余變形量來評估車門抗凹性能。 針對所選加載點進行加載、卸載過程后，得到了這些加載點的最大變形量和殘余變形量數據，結果如表5-1所示

50、。 表5-1 CAE分析結果 加載點 加載 卸載 初始剛度評價 最大變形（mm） 目標（mm） 評價 殘余變形（mm） 目標（mm） 評價 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論： (1) 加載時各加載點的最大變形除7、8、9點外均小于目標值（15mm），滿足 抗凹設計要求； (2) 卸載時各加載點的殘余變形均小于目標值（0.7mm），滿足抗凹設計要求； (3) 各加載點的加載曲線除7、8、9、10點外，均在目標剛度曲線上方，滿足 初始剛度設計要求； (4) 加載點7、8、9、10處剛度不足，可在此位置增加外板加強襯板，設計完 善后，再做進一步分析。 車門外板的抗凹CAE分析結果對車門的進一步設計具有極大地參考價值和指導意義，CAE工程分析應用在在指導設計、提

53、高質量、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應用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強度、NVH分析、機構運動分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動力學分析的精度有進一步提高，已投入實際使用，完全可以用于定性分析和改進設計。 第六章 車門工藝方案設計 6.1沖壓工藝制定 車門的CAE分析完成后，在車門強度和剛度等方面的設計有了保障，到此設計出來的車門數據已經初步成型，理論上可以把數據輸出到生產基地進行后續(xù)的加工制造了。但基于生產成本和制造技術方面的考慮，很多設計出來的數據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，在設計數

54、據凍結之前還需要進行車門工藝方案的設計，保證工藝制造的可行性，才能真正的完成車門的設計工作。 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工藝步驟進行具體的方案設計，并從中發(fā)現一些前期設計過程中產生的影響后期制造的工藝性問題，形成問題報告，對后期的設計更改提供依據。 6.

55、1.1沖壓工藝制定 車門具有尺寸大，相對厚度小，形狀復雜等特點，決定了在沖壓成形中板料變形的復雜性，變形規(guī)律不易被掌握，不能定量地對主要工藝參數和模具參數進行計算，在工程實踐中還主要運用經驗類比來進行沖壓工藝設計。[8]本課題根據車門的工藝性和本身的結構特點，結合實際生產情況，制定了車門內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；側切+側沖孔翻孔+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量。該工序一方面將成形出零件的大部分形狀，同時在拉延過程中還將對坯料進行切

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壁圓角處，這樣由于臺階對板料的進料阻力較大，易導致零件在拉延過程中可能產生破裂;(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，在徑向拉應力和切向壓應力的作用下，材料集中收縮到此處，可能導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行二次拉延。其他局部區(qū)域進行整形，切邊時由于窗框內廢料較大，將其

57、分為三塊進行切除，本工序先切出窗框兩端的兩塊。 圖6-1 車門內板 工序三：切邊+沖孔，將余下全周邊進行切邊，同時沖出部分孔。 工序四：側邊+側沖孔翻孔+沖孔+整形，窗框內邊整形，側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。由于車門內板的法蘭邊要與外板進行包邊扣合，法蘭邊的平展度將直接影響扣合的質量，故在此工序安排了法蘭邊全周的整形。 以上為以車門內板為例進行沖壓工藝方案的設計，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據進行檢查分析，找出不適合直接進行沖壓工藝的設

58、計，推過工藝問題報告的形式提出問題，進行設計更改，以達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發(fā)現1處零件孔與圓角距離不到1mm，不滿足沖壓工藝要求，為達到工藝要求，把孔邊與圓角具體設計成5mm以上；2處零件翻邊結構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)涂裝工序提供質量保證；另外一個方面，由于車門是活動裝配件，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、外板總成的整體尺寸精確穩(wěn)定，強度和剛度好，不易變形。 車門的裝配是多個薄板沖壓零件在多個工位上進行層級裝配的復雜工藝過程。其裝配過程一般是在若干個焊接工位、涂膠工位和一個包邊工位上完成的。根據本課題研究的微型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。 后視鏡加強板 外板加強板 外板 玻璃導軌 內板加強板 內 板

60、 產品檢測 膠合固化 補焊 包邊 內外板裝配 涂膠 涂膠 內板分總成 外板分總成 圖6-3 車門裝配流程圖 6.2.1焊接工藝設計 焊接是目前國內車門裝配中應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焊、弧焊、凸焊、螺柱焊以及激光焊等。目前車門焊接工藝以點焊為主。 點焊是電阻焊的一種，是利用在焊件之間形成一個個焊點來連接焊件的，其原理是利用電流通過焊接區(qū)產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。 根據焦耳定律，點焊的總發(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是通電時間。 通常，焊接電流Iw和通電時間tw都是根據焊接規(guī)范選定的，在焊接控制器中選定，而總電阻是焊件內部熱源的基礎。總電阻是由接觸電阻和焊件電阻組成，在點焊過程中起著不同的作用。接觸電阻對焊點的形成起到極其重要的作用，點焊時，由于接觸電阻的作用，使焊件間接觸表面的金屬達到焊接溫度，從而形成均勻分布在接觸面兩邊的焊點。焊件電阻是形成焊點的主要熱源，為焊點的形成提供足夠的熱量。 車門

62、主要是靠若干個合格的焊點實現連接的，焊點質量要求表面壓坑淺、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，車門點焊的質量需要一定的工藝條件來保證，主要包括點焊工藝參數、焊點位置、焊點間距和點焊順序等。 (1) 工藝參數 點焊工藝參數主要有焊接電流、電極壓力、焊接時間等。參數的設定主要取決于焊接件的材料特性、厚度、結構形式以及焊接設備的特點。常見的焊接工藝規(guī)范如表6-1所示。 表6-1 點焊工藝參數表 板厚 （mm） 電極工作表直徑（mm） 最佳規(guī)范 中等規(guī)范 焊接時間 （周波） 電極壓力（MP） 焊接電流 （KA） 焊接時間 （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 根據前期設計，本課題的微型SUV車門內外板厚度均為3mm左右，所以工藝參數根據表中厚度3.2mm的參數來確定，焊接時間為27個周波，電極壓力為8.2MP，焊接電流為17.4KA。在實際生產過程中，可根據實際情況，通過試片剝離實驗檢測點焊焊接工藝規(guī)范的正確性，調整各工藝參數，若選取的參數不符合焊點質量技術要求，可再選取中等規(guī)范參數。 (2) 點焊位置 設計焊點位置時，應該考慮焊接技術要求，焊點載荷均衡、焊槍電極可達性等因素。 車門設計和制造過程中，焊接搭接邊寬度的減小有利于車門的質量和美觀，以及輕量化，搭接邊寬度的增加則有利于制造中保證點

65、焊焊接質量，一個合理的搭接邊寬度范圍對產品設計和制造工藝都非常重要。點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 點焊位置示意圖 根據前期設計，本課題中微型SUV車門總成中車門內板和各種加強板的焊接搭邊寬度可由上述公式確定。因為車門內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) 焊點間距 焊點間距為相鄰兩焊點的中心距。在保證連接強度的前提下，焊點間距應該以較大為好，這不僅能減少焊點數量

66、，提高生產率，而且能減少點焊時的分流，有利于提高焊接質量。同時焊點間距應均勻，偏差一般為±3mm。點焊接頭的最小搭邊寬度和焊點的最小點距如表6-2所示。 表6-2 焊點位置及間距表 項目 參數 最薄板件厚度 0.5 0.8 1.0 1.2 1.5 2.0 2.3 3.2 焊點最小搭邊寬度 11 11 12 14 16 18 20 22 焊點的最小點距 9 12 18 20 27 35 40 50 根據前期設計，本課題研究的微型SUV車門內板焊點按板件厚度3.2mm確定焊點的最小間距為50mm。 (4) 焊接順序 焊點的焊接順序需考慮工藝性問題，不恰當的點焊順序會造成焊接件變 形，焊接順序應根據具體結構條件合理確定，按工藝文件執(zhí)行。車門的焊點通常成排出現，生產中點焊順序一般以中心分散到邊或順著同一方向。若從兩側向中間的順序，則容易造成板件的變形且變形無法消除。 6.2.2涂膠工藝設計 涂膠是實現車門粘結密封的重要輔助工藝，可以提高車門的強度、防腐蝕性、抗沖擊性、隔熱減振性能等。根據車門功能要求，車門裝配中應用的粘膠劑