汽車車門鈑金設(shè)計研究

孫婷

摘要：隨著當前我國現(xiàn)代化汽車工業(yè)的快速發(fā)展，人們在日常生活中對汽車的質(zhì)量品質(zhì)也逐漸提升，在工業(yè)生產(chǎn)中汽車制造逐漸地向人性化、智能化、線條硬朗、造型和諧的方向發(fā)展。汽車車門鈑金制造設(shè)計在汽車整車開發(fā)過程中占據(jù)了極其重要的地位，通過汽車車門鈑金設(shè)計制造可以提高汽車的外觀美觀、舒適度、碰撞安全等各種附件功能的實現(xiàn)。本文主要通過分析研究汽車車門鈑金結(jié)構(gòu)設(shè)計及其性能，首先分析了汽車成本鈑金設(shè)計過程中的主要要求，然后對汽車車門鈑金外板、內(nèi)板、加強板的設(shè)計分別闡述，將為汽車車門鈑金設(shè)計開發(fā)提供些許參考。

關(guān)鍵詞：汽車車門;鈑金設(shè)計;主要要求;性能開發(fā)

中圖分類號：U465? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?文獻標識碼：A? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 文章編號：1674-957X（2020）22-0110-02

0? 引言

我國經(jīng)濟市場中的汽車產(chǎn)業(yè)鏈對國民經(jīng)濟的發(fā)展具有重要的推動性作用，并且隨著當前社會中居民人均收入水平的逐漸提高，多數(shù)家庭中都開始普及應(yīng)用家用小汽車，這也給我國汽車企業(yè)帶來了巨大的發(fā)展機遇。但是我國汽車企業(yè)在市場發(fā)展中所擁有的核心競爭力卻較為脆弱，大量實踐研究證明，在汽車市場中以市場換技術(shù)的策略并沒有為我國的汽車企業(yè)帶來大量的核心研發(fā)技術(shù)，使得我國當前汽車市場中的多數(shù)份額被合資企業(yè)所占據(jù)。因此當前需要切實提高我國汽車的自主研發(fā)能力，確保我國汽車產(chǎn)業(yè)可以在經(jīng)濟市場中長久發(fā)展。

對于整車零部件除發(fā)動機外，汽車車門鈑金設(shè)計是車身設(shè)計中的重點和難點，汽車車門設(shè)計對優(yōu)化車門系統(tǒng)非常重要。根據(jù)奇瑞汽車品牌內(nèi)部數(shù)據(jù)資料顯示，汽車在售后三包服務(wù)期內(nèi)車門系統(tǒng)出現(xiàn)的問題相對較高，且汽車車門系統(tǒng)在應(yīng)用中的返修率也較高，這都表示當前我國汽車車門設(shè)計開發(fā)能力不足。汽車車門系統(tǒng)在構(gòu)建過程中主要包括四門倆蓋，其中四門主要有兩前門和兩后門，倆蓋主要有前艙蓋和行李箱蓋。汽車車門鈑金結(jié)構(gòu)在汽車整車設(shè)計中占據(jù)著極其重要的環(huán)節(jié)，通常汽車門鈑金設(shè)計在行業(yè)內(nèi)是做一個相對獨立的模塊，該模塊也被稱之為閉合件設(shè)計。對于閉合件設(shè)計需要從前期市場調(diào)研選擇相適宜的車門設(shè)計圖紙，在對所實際的效果圖進行定稿，并進行閉合件設(shè)計造型工程可行性分析和三大運動分析，進而判斷汽車車門鈑金安全碰撞結(jié)構(gòu)是否符合汽車開發(fā)中的性能要求。

1? 車門的類型和功能要求

1.1 車門類型

車門有多種類型，車門可分為車門本體和車門附件兩部分，車門本體可歸于白車身范疇，指作為一個整體涂漆，未裝備狀態(tài)的鈑金焊接總成，包括車門內(nèi)外板，內(nèi)外腰線加強板，防撞梁，鎖加強板和鉸鏈加強板（有些采用激光拼焊門板無單獨的鎖加強板和鉸鏈加強），玻璃導(dǎo)軌等，是實現(xiàn)車門整體造型效果，強度，剛度及附件安裝的基礎(chǔ)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和總成，其中包括車門鎖、鉸鏈、限位器、玻璃、拉手、操作紐、密封件及內(nèi)外裝飾件等。

1.2 車門及附件的功能要求

一方面，車門作為車身結(jié)構(gòu)中的重要組成部分，其造型風格、強度、剛度、可靠性及工藝等必須滿足車身整體性能要求，另一方面，車門開關(guān)及上下車的方便性又是車門結(jié)構(gòu)首要滿足的要求，而車門結(jié)構(gòu)自身的視野、安全性、密封降噪等性能，又對整個車身結(jié)構(gòu)影響較大，也是車門功能安全的重要組成部分。

2? 汽車車門鈑金設(shè)計的主要要求

汽車車門鈑金在設(shè)計過程中，需要從實際出發(fā)，確保汽車車門可以承擔整車的密封性、碰撞安全性和乘坐人員的舒適性等。因此對于汽車車門鈑金在設(shè)計過程中需要滿足以下幾點要求：第一，對于汽車車門在設(shè)計中需要保證擁有足夠的開度，確保乘客和貨物的進出方便，同時汽車車門還需要在設(shè)計中實現(xiàn)半開和全開;第二，汽車車門鈑金在設(shè)計過程中需要具有良好的密封性，通過汽車車門可以將內(nèi)部乘坐人員與外界進行隔離，將降低汽車在行駛過程中所發(fā)出的噪聲，使汽車外部環(huán)境中的雨水廢氣或是灰塵進行阻隔，避免汽車在使用過程中出現(xiàn)雨水積沉于門縫中的問題發(fā)生;第三，汽車車門鈑金在設(shè)計過程中還需要具備足夠的強度和剛度，確保汽車車門在使用中不會出現(xiàn)易變形、下沉等問題。同時對于汽車車門扣鎖位置和外板位置，還需要提高該特殊部件的剛度和強度，避免汽車在開門或行駛過程中出現(xiàn)異常響動;第四，汽車車門鈑金在制造過程中還需要采用合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計，優(yōu)先選用易于沖壓成型，方便后期車門附件安裝的鈑金結(jié)構(gòu)，提高用戶在汽車使用過程中的舒適性;第五，汽車車門在鈑金設(shè)計過程中，需要優(yōu)先選擇輕量化的結(jié)構(gòu)設(shè)計類型，通過采用該類型的鈑金結(jié)構(gòu)并可以減輕汽車成本整體的重量，這樣降低汽車在行駛過程中所損耗的油量，提高用戶在汽車使用中的經(jīng)濟性和動力性;第六，汽車成本在鈑金設(shè)計過程中需要對同一平臺、車型采用同一車門鈑金結(jié)構(gòu)和附件類型，確保汽車車門鈑金結(jié)構(gòu)在后期維護過程保持其通用性。

3? 汽車車門鈑金外板設(shè)計

汽車車門鈑金結(jié)構(gòu)主要是由車門本體和車門附件組合而成，汽車車門鈑金外板在設(shè)計過程中，可以選擇構(gòu)建出整體式的車門鈑金外板。該結(jié)構(gòu)的車門外板在設(shè)計過程中可以使車門車窗部分的造型不會受到車門結(jié)構(gòu)的限制，這樣設(shè)計師便可以在車門設(shè)計過程中充分地發(fā)揮出個人的想象力。并且在車門鈑金外板的設(shè)計中采用整體式結(jié)構(gòu)，由于所選擇的沖壓件尺寸較大且車門車窗框架部位結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，因此通常鈑金材料的可利用率較低，就會提高成本鈑金在制造設(shè)計中的成本。除此之外由于車門外板采用整體式結(jié)構(gòu)，便會使車門上窗框部位的結(jié)構(gòu)和剛度略微下降，這會增大車門在關(guān)閉過程中的噪聲，易使汽車在行駛過程中產(chǎn)生較大噪聲。過輥壓成型工藝生產(chǎn)車門窗框，在生產(chǎn)中首先需要將車門窗框與內(nèi)板進行焊接，然后再將已焊接的部件與外板壓合進而形成整體結(jié)構(gòu)。對于該結(jié)構(gòu)的車門設(shè)計較為簡單，在制造中需要耗費的成本較低，并且該結(jié)構(gòu)車門窗框有利于密封安裝，提高車門在使用中的防震能力和減噪能力。但是由于采用分體式設(shè)計，車門窗框在使用過程中的裝配精度要求較高，設(shè)計人員為了提高車門裝配精度的準確性，首先需要優(yōu)先固定窗框和內(nèi)板位置，其次再通過焊接夾具進行車門內(nèi)外板安裝。

設(shè)計人員在車門外板鈑金的設(shè)計選擇過程中，主要是通過汽車的車身結(jié)構(gòu)造型進行決定。通常所選擇的汽車車門外鈑金質(zhì)量要求較高，對于采用高級精準表面的低碳鋼板優(yōu)先選擇，并將薄鋼板的厚度控制在0.65～0.85mm，并一次性沖壓成型。此外在汽車鈑金的設(shè)計制造過程中還需要在外板內(nèi)側(cè)部位通過增加加強貼的方式，提高汽車鈑金的外板剛度。

4? 汽車車門鈑金內(nèi)板設(shè)計

對于汽車車門鈑金內(nèi)板在設(shè)計過程中，設(shè)計人員首先需要考慮到汽車內(nèi)板在車門中的具體作用。通常汽車內(nèi)板在車門中主要承擔汽車附件載體的作用，因此在對汽車車門鈑金內(nèi)板進行設(shè)計時首先采用厚度在0.7～0.85mm的低碳鋼板，并將該厚度的低碳鋼板采用機器設(shè)備一次沖壓成型。對于汽車車門鈑金內(nèi)板在結(jié)構(gòu)分布中可以劃分為分體式門內(nèi)板和整體式門內(nèi)板，但是在實際的生產(chǎn)中，多數(shù)汽車生產(chǎn)廠商會優(yōu)先選擇整體式門內(nèi)板，該型號的車門門內(nèi)板所選用的模具成本較高，在沖壓過程中使汽車車窗框部位受力截面積較小，因此會導(dǎo)致車門整體剛度相對于分體式門內(nèi)板較差。設(shè)計人員為了保證汽車車門門內(nèi)板中附件在安裝中的穩(wěn)定性，會在門內(nèi)板基面制造大量的小孔，并采用加強筋和凸臺配合門內(nèi)板內(nèi)飾板面安裝。此外還需要在車身直口面上，通過加裝車門密封條與車門密封面形成人為制造的壓縮量，對汽車整體結(jié)構(gòu)進行密封，確保汽車在行駛過程中可以達到防塵、防水和隔音的功能。

在汽車車門鈑金內(nèi)板設(shè)計中，設(shè)計人員為了減輕成本自身的重量降低成本制造中的成本，通常會采用激光焊接制作工藝對分體式車門采用沖壓成型的制造模式。在對汽車車門進行設(shè)計制造的過程中，會將汽車車門內(nèi)板分為兩個部分，分別將其中一個部分安裝在鉸鏈和限位器的一側(cè)，并在該側(cè)采用厚度較大的高強度鋼板，對于車門的另一側(cè)需采用低碳鋼板，通過這樣的設(shè)計便可以保證車門鈑金在滿足使用高度的要求下，使車門可以滿足輕量化的結(jié)構(gòu)理念。

5? 汽車車門加強板設(shè)計

在對汽車車門加強板進行設(shè)計的過程中，設(shè)計人員首先需要考慮到汽車車門加強板在汽車車門中的安裝位置，進而對加強板進行合理設(shè)計，提高汽車車門附件安裝位置的強度和剛度。汽車車門加強板在設(shè)計過程中主要包括鉸鏈加強板、車門內(nèi)外鈑金加強板、門鎖加強板等，采用車門鉸鏈加強板便可以將汽車車門所承受的負荷轉(zhuǎn)移到汽車內(nèi)板上方，進而增大汽車車門的受力面積。對于汽車車門鉸鏈加強板的用料選擇，須優(yōu)先選擇厚度在1.2～1.6mm的材料，同時隨著當前激光焊接板的廣泛應(yīng)用，對于汽車車門鉸鏈加強板的設(shè)計位置，可以選用兩段式的門內(nèi)板來取代傳統(tǒng)的鉸鏈加強板，這樣便可以在提高車門整體剛度和強度的基礎(chǔ)上，減輕車門的整體重量，同時還可以省去安裝鉸鏈加強板和模夾檢具過程中耗費的成本。

對于車門門鎖與門內(nèi)板的設(shè)計配合安裝中，需要將門鎖與門內(nèi)板安裝在較薄的后半部分，現(xiàn)在該部分通過安裝門鎖加強板，保證車門門內(nèi)板在滿足使用要求的前提下，增加其自身的加強筋結(jié)構(gòu)，進而最大限度地提高車門整體結(jié)構(gòu)的剛度和強度。對于車門內(nèi)外板加強板進行設(shè)計制造時，就要將該結(jié)構(gòu)的車門內(nèi)外板安裝在車門腰線及窗臺位置，在設(shè)計制造中須要保證車門內(nèi)外板的焊接精度，進而確保車門玻璃的密封性良好。由于車門窗臺部位是實現(xiàn)汽車車門升降的一個必備玻璃運動通道，因此該通道是非密封結(jié)構(gòu)，所以設(shè)計人員為了減少由于玻璃升降對車門鈑金帶來的變形影響，通常會在該結(jié)構(gòu)部位合理添加加強筋。此外由于加強板與內(nèi)外板的焊接方式會根據(jù)實際情況出現(xiàn)差異化的選擇，因此在焊接過程中需要將加強板與內(nèi)板沿接觸面周圍進行焊接，加強板與外板之間需采用包邊形式進行焊接，通過該形式便可以在確保加強板外表面外觀整體一致性的基礎(chǔ)上，減小汽車側(cè)門加強板與外板下部的振動參數(shù)。

6? 結(jié)束語

汽車車門鈑金在設(shè)計中所呈現(xiàn)出的結(jié)果，對汽車的整體舒適性具有較大的影響。在汽車車門鈑金的設(shè)計過程中，設(shè)計人員需要充分地考慮撐門結(jié)構(gòu)在使用過程中的舒適性和安全性，因此需要通過收集人體模型、用戶頭部間隙、汽車a柱視野障礙腳、汽車門鉸鏈設(shè)計、汽車門窗附件布置、汽車遮陽簾設(shè)計等相關(guān)因素，將汽車傳統(tǒng)設(shè)計與逆向造型設(shè)計進行完美的結(jié)合，并在汽車車門鈑金的設(shè)計中充分的展現(xiàn)，才可以提高汽車車門系統(tǒng)的操作舒適性。

在汽車車門鈑金結(jié)構(gòu)的設(shè)計過程中，需要對影響碰撞的安全結(jié)構(gòu)進行系統(tǒng)性的研究，并對不同車型的車門采用不同類型的安全碰撞結(jié)構(gòu)，這樣才可以通過結(jié)合車身的整體結(jié)構(gòu)選擇出與之相匹配的車門類型，減少汽車車門鈑金設(shè)計中的開發(fā)時間和開發(fā)成本，提高汽車車門鈑金的設(shè)計品質(zhì)。

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