門飾板與窗框配合間隙的設(shè)計(jì)研究

李新，王旭初，鄒剛

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門飾板與窗框配合間隙的設(shè)計(jì)研究

李新，王旭初，鄒剛

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

為提高汽車內(nèi)飾的感知質(zhì)量設(shè)計(jì)，目前市場上中高檔車一般配置有窗框飾條遮蔽車身鈑金顏色。出于成本考慮，也有一少部門車型采用窗框增加黑膜的方案遮蔽車身鈑金顏色。文章就是以某款車型為例說明門飾板與窗框黑膜的間隙設(shè)計(jì)，除了考慮經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)值，還要考慮各配合零部件之間的公差累積及門飾板PP材料的熱脹冷縮變形。文章通過對(duì)門飾板尺寸公差計(jì)算及高溫環(huán)境下膨脹量進(jìn)行試驗(yàn)驗(yàn)證，對(duì)門飾板與窗框黑膜間隙設(shè)計(jì)進(jìn)行研究，解決門飾板與窗框黑膜干涉的問題，為后續(xù)車型規(guī)避此問題提供參考依據(jù)。

門飾板；窗框黑膜；高溫膨脹

前言

一般汽車門飾板與窗框的配合形式有三種類型：1）窗框上帶有窗框飾條，門飾板與窗框飾條配合；2）窗框上貼黑膜，門飾板與窗框黑膜配合；3）窗框不做任何處理，門飾板與窗框配合。從汽車內(nèi)飾感知質(zhì)量設(shè)計(jì)方面來講，帶有窗框飾條的感知質(zhì)量最佳、窗框貼黑膜感知質(zhì)量次之、窗框不做任何處理感知質(zhì)量最差。本文所涉及的車型是第2種類型窗框上貼有黑膜，門飾板與窗框黑膜配合。

某車型汽車經(jīng)夏日高溫暴曬后出現(xiàn)門飾板與窗框黑膜干涉的問題，經(jīng)排查，門飾板與窗框黑膜設(shè)計(jì)間隙1mm，公差±1.0，新車裝配下線后實(shí)車裝配間隙與設(shè)計(jì)保持一致，未出現(xiàn)門飾板與窗框黑膜干涉的問題，但新車經(jīng)高溫暴曬后90%車輛出現(xiàn)門飾板與窗框黑膜干涉現(xiàn)象，如圖1所示。本文將從這一問題的產(chǎn)生原因、解決方案及措施展開研究，為后續(xù)車型規(guī)避此問題提供參考依據(jù)。

圖1 門飾板與窗框黑膜干涉

1 門飾板與窗框配合的尺寸設(shè)計(jì)

為保證良好的外觀效果，提升產(chǎn)品感知質(zhì)量，門飾板與窗框設(shè)計(jì)間隙不宜過大，目前市場上的車型門飾板與窗框配合的經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)間隙一般為1.0mm，公差±1.0。若為門飾板與窗框直接配合，該設(shè)計(jì)一般不會(huì)出現(xiàn)質(zhì)量問題，在高溫環(huán)境下門飾板會(huì)受熱膨脹（材料本身物理屬性），門飾板與窗框間隙減小甚至接觸，門飾板兩端有窗框鈑金限制，會(huì)抑制門飾板的高溫變形量，不允許門飾板自由膨脹變形。

1.1 門飾板與窗框間隙尺寸公差計(jì)算

圖2 門飾板與窗框間隙尺寸鏈

圖2為門飾板與窗框間隙尺寸鏈，各標(biāo)注字母尺寸表示如下：

a：門飾板匹配面公差±0.5；

b：窗框匹配面公差±0.6；

c：門飾板安裝定位孔公差±0.5；

d：尺寸公差及孔銷浮動(dòng)±0.2；

e：門飾板與窗框間隙公差，計(jì)算公式為：

1.2 門飾板PP材料高溫膨脹試驗(yàn)

門飾板為PP+EPDM-T20材料，在高溫環(huán)境下必定會(huì)受熱膨脹，這是材料的物理屬性，但膨脹變形量會(huì)根據(jù)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)不同而變化，下面通過高溫環(huán)境倉驗(yàn)證某車型門飾板在高溫環(huán)境下的膨脹變形量。

通過歷年汽車高溫環(huán)境試驗(yàn)總結(jié)，在夏季吐魯番高溫暴曬下，汽車門飾板的溫度可達(dá)到70℃左右，模擬實(shí)際高溫試驗(yàn)環(huán)境，我們將高溫環(huán)境倉的溫度設(shè)置為80℃。為保證試驗(yàn)結(jié)果的準(zhǔn)確性，將門飾板安裝到車門鈑金上，將門飾板與車門鈑金一起放進(jìn)高溫環(huán)境倉進(jìn)行試驗(yàn)，用間隙尺測量記錄試驗(yàn)前、試驗(yàn)中、試驗(yàn)后的數(shù)據(jù)，以下圖3、圖4分別為左前門、右前門的測量數(shù)據(jù)，其中第一行為門飾板與窗框黑膜前端間隙，第二行為門飾板與窗框黑膜后端間隙。

圖3 左前門飾板前、后端與窗框間隙試驗(yàn)數(shù)據(jù)

圖4 右前門飾板前、后端與窗框間隙試驗(yàn)數(shù)據(jù)

對(duì)以上試驗(yàn)數(shù)據(jù)進(jìn)行總結(jié)：

1）門飾板與窗框黑膜前端間隙：試驗(yàn)前均為1mm，高溫狀態(tài)下間隙變?yōu)?.25mm，試驗(yàn)結(jié)束后冷卻狀態(tài)下門飾板收縮間隙變?yōu)?mm；高溫狀態(tài)下前端間隙保持0.25mm的原因?yàn)槊芊鈼l的翻邊夾在門飾板與窗框黑膜之間起到支撐作用，密封條翻邊的厚度為0.25mm。

2）門飾板與窗框黑膜后端間隙：試驗(yàn)前均為1.5mm，高溫狀態(tài)下門飾板均與窗框黑膜接觸，試驗(yàn)結(jié)束后冷卻狀態(tài)下門飾板收縮間隙變?yōu)?mm；

可以看出，門飾板在80℃高溫環(huán)境下的受熱膨脹量為1.5mm，為保證門飾板與窗框黑膜不接觸，門飾板與窗框黑膜的設(shè)計(jì)間隙必須大于1.5mm。

上述1.1中門飾板與窗框間隙尺寸公差計(jì)算為±1.13，門飾板80℃高溫環(huán)境下膨脹量為1.5mm，故門飾板與窗框黑膜的設(shè)計(jì)間隙應(yīng)該為2.63±1.13，這樣才能保證高溫環(huán)境下門飾板不會(huì)與窗框黑膜接觸。

2 門飾板與窗框黑膜配合方案分析研究

按照上述門飾板與窗框配合的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，門飾板與窗框黑膜間隙的設(shè)計(jì)值2.63±1.13，汽車內(nèi)飾感知評(píng)價(jià)外觀視覺效果太差，且門飾板受熱膨脹冷卻后又會(huì)收縮，按此設(shè)計(jì)冷卻狀態(tài)下門飾板與窗框黑膜的間隙可達(dá)3mm左右，用戶感知質(zhì)量差，為解決此問題有以下三種方案。

2.1 門飾板與窗框黑膜之間支撐設(shè)計(jì)

門飾板與窗框黑膜間隙設(shè)計(jì)為1.5mm，將密封條翻邊夾在門飾板與窗框黑膜之間起支撐作用，如圖5所示。

圖5 門飾板與窗框黑膜間隙設(shè)計(jì)狀態(tài)

在高溫環(huán)境下門飾板受熱膨脹，密封條翻邊被擠壓在門飾板與窗框黑膜之間，保證門飾板與窗框黑膜間隙0.5mm，如圖6所示，不會(huì)出現(xiàn)門飾板與窗框黑膜干涉的問題。

圖6 門飾板與窗框黑膜間隙高溫狀態(tài)

2.2 門飾板與窗框黑膜配合下部增加支撐筋

門飾板支撐筋與窗框黑膜的間隙為1.0mm，門飾板與窗框黑膜的間隙為1.5mm，在受熱膨脹狀態(tài)下支撐筋結(jié)構(gòu)早于門飾板接觸窗框黑膜，即使黑膜被破壞也不在外觀視覺區(qū)域，保證門飾板與窗框黑膜間隙為0.5mm，如圖7所示。

圖7 門飾板與窗框黑膜配合支撐筋設(shè)計(jì)

2.3 門飾板底部增加泡棉遮擋間隙

按照上述門飾板與窗框配合的尺寸進(jìn)行設(shè)計(jì)，門飾板與窗框黑膜間隙的設(shè)計(jì)值2.63±1.13，外觀視覺可見間隙大，可采用門飾板底部增加泡棉的措施進(jìn)行彌補(bǔ)，消除可見的視覺孔洞，如圖8所示。

圖8 門飾板底部增加泡棉遮擋間隙

通過以上三種方案分析研究，某車型選用2.1方案來解決門飾板與窗框黑膜間隙的問題，其他車型設(shè)計(jì)時(shí)可根據(jù)本車型具體情況選擇合適的方案，在以后的車型設(shè)計(jì)中需要充分考慮，避免此類問題發(fā)生。

3 結(jié)束語

門飾板與窗框黑膜的配合間隙設(shè)計(jì)，除了考慮經(jīng)驗(yàn)設(shè)計(jì)值，還要考慮各配合零部件之間的公差累積及門飾板PP材料的熱脹冷縮變形，通過理論計(jì)算與試驗(yàn)驗(yàn)證，設(shè)計(jì)合理的結(jié)構(gòu)及配合尺寸，為后續(xù)車型規(guī)避此問題提供參考依據(jù)。

窗框增加黑膜遮蔽車身鈑金是為了更好地提升汽車內(nèi)飾感知質(zhì)量設(shè)計(jì)，應(yīng)需充分考慮該設(shè)計(jì)引發(fā)的各種失效模式，做好DFMEA預(yù)防。隨著汽車市場的蓬勃發(fā)展，自主品牌汽車與合資品牌汽車的差距往往體現(xiàn)在精細(xì)化設(shè)計(jì)上，這就需要工程師對(duì)于每個(gè)設(shè)計(jì)尺寸都要深入研究、分析透徹，希望本文的研究能夠?qū)︻愃圃O(shè)計(jì)問題有一定的幫助。

[1] 崔慶泉.汽車尺寸感知質(zhì)量評(píng)價(jià)的研究與應(yīng)用[J].汽車工程師2014(3).

[2] 陸飛.汽車感知質(zhì)量評(píng)價(jià)的方法與應(yīng)用[J].汽車工程師2017(5).

Design research on the tolerance clearance between door trim and window frame

Li Xin, Wang Xuchu, Zou Gang

( Beijing Automotive Technology Center, BAIC MOTOR Co., Ltd, Beijing 101300 )

In order to improve the perceived quality design of the automobile interior, currently the medium-high grade automobiles on the market are generally equipped with window frame strips to shield the body sheet metal color. For cost reasons, there is also a small department model that uses window frame black film to shield the body sheet metal color. This article is to illustrate the clearance design between the door trim and the window frame black film by taking a certain model as an example. In addition to considering common practices, it is also necessary to consider the tolerance accumulation between mating parts, PP material heat-expansion and cold-contraction deformation of the door trim. In this paper, through the calculation of the dimensional tolerance of the door trim and heat-expansion in high temperature environment, design research on the tolerance clearance between door trim and window frame is to solve the interference problem of the door trim and the window frame black film, provide references to avoid this problem for the subsequent models.

Door trim; Window frame black film; Expansion in high temperature

U463.8

B

1671-7988(2018)21-120-03

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李新，女，碩士，汽車內(nèi)飾工程師，現(xiàn)就職于北京汽車股份有限公司汽車研究院。

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