后舉門(mén)氣彈簧變形驗(yàn)證方法

彭?xiàng)睿_帥

后舉門(mén)氣彈簧變形驗(yàn)證方法

彭?xiàng)?，羅帥

（上汽通用汽車(chē)有限公司 尺寸工程科，上海 201206）

在諸多影響后舉門(mén)尺寸狀態(tài)的因素中，氣彈簧力導(dǎo)致的后舉門(mén)變形糅合了舉門(mén)位置的整體移動(dòng)以及舉門(mén)本身的局部變形，成為影響后舉門(mén)尺寸狀態(tài)的一大難點(diǎn)。文章在綜合已有的后舉門(mén)氣彈簧變形驗(yàn)證方法的基礎(chǔ)上，結(jié)合掃描技術(shù)，研究了一種新方法，借助于軟件，可以有效地將局部變形和整體變形分離開(kāi)來(lái)，為零件的調(diào)整和優(yōu)化提供了可靠依據(jù)。

后舉門(mén)；氣彈簧；尺寸匹配；掃描技術(shù)

前言

后舉門(mén)的設(shè)計(jì)滿足了客戶對(duì)大后備箱容積、大開(kāi)合空間的要求，也是SUV等高度較大的車(chē)型的必要配置[1]。為了提升用戶的使用體驗(yàn)，結(jié)合后舉門(mén)的重量和結(jié)構(gòu)，配置了相應(yīng)的氣彈簧輔助后舉門(mén)的開(kāi)閉。這一設(shè)計(jì)使得后舉門(mén)在閉合狀態(tài)下始終承受著氣彈簧力的載荷，且由于其結(jié)構(gòu)，氣彈簧力在后舉門(mén)閉合狀態(tài)下達(dá)到最大值。這種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，使得后舉門(mén)周邊及自身的靜態(tài)匹配狀態(tài)受到氣彈簧力的影響，除了導(dǎo)致后舉門(mén)整體向后向下移動(dòng)，還會(huì)導(dǎo)致后舉門(mén)自身發(fā)生局部變形，具體表現(xiàn)在舉門(mén)頂部中央向上拱起，舉門(mén)兩側(cè)向前微卷。其中，后舉門(mén)的整體位移是可以通過(guò)調(diào)整舉門(mén)鉸鏈在車(chē)身上的位置加以克服的，對(duì)零件自身的尺寸沒(méi)有影響；而后舉門(mén)本身的變形則無(wú)法通過(guò)調(diào)整舉門(mén)鉸鏈位置加以克服，而是需要求得具體的變形量后，在必要的情況下通過(guò)修模實(shí)現(xiàn)零件的預(yù)變形。因此，正確地評(píng)估后舉門(mén)在氣彈簧下的整體位移和局部變形，是達(dá)成后舉門(mén)匹配目標(biāo)的關(guān)鍵。

本文結(jié)合掃描技術(shù)[2]，通過(guò)巧妙設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程，結(jié)合后舉門(mén)氣彈簧力仿真[3]驗(yàn)證了可以通過(guò)Polyworks操作掃描點(diǎn)云將后舉門(mén)因氣彈簧力導(dǎo)致的整體位移和局部變形分解開(kāi)來(lái)，有效地指導(dǎo)了車(chē)身后舉門(mén)整體位置地調(diào)整，明確后舉門(mén)自身需要進(jìn)行的預(yù)變形量。

圖1 后舉門(mén)氣彈簧力變形趨勢(shì)

2 實(shí)驗(yàn)方案

通過(guò)有無(wú)氣彈簧兩種狀態(tài)的后舉門(mén)周邊匹配測(cè)量以及掃描點(diǎn)云，結(jié)合特定的操作流程，獲得整體位移及局部變形，指導(dǎo)零件調(diào)整。由于緩沖塊、密封條以及鎖扣都會(huì)對(duì)舉門(mén)姿態(tài)產(chǎn)生影響，故選擇白車(chē)身+舉門(mén)+緩沖塊+鎖扣+密封條與白車(chē)身+舉門(mén)+緩沖塊+鎖扣+密封條+氣彈簧兩種狀態(tài)進(jìn)行比較。具體操作分為實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證和軟件操作。

2.1 實(shí)物操作步驟

在實(shí)物驗(yàn)證階段，主要是通過(guò)標(biāo)記確定舉門(mén)的姿態(tài)，確保安裝氣彈簧前后舉門(mén)沒(méi)有因?yàn)榘惭b動(dòng)作而發(fā)生額外的移動(dòng)。

（1）調(diào)整鉸鏈位置，確保在不安裝鎖扣的前提下，舉門(mén)姿態(tài)左右間隙均勻。

（2）調(diào)整鎖扣及緩沖塊，按照DTS（整車(chē)技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)）調(diào)整后舉門(mén)與車(chē)頂、側(cè)圍的平整度和間隙。

（3）在車(chē)身上放置4個(gè)磁性靶球，放置于后部鋼板位置（如下圖），用來(lái)確認(rèn)過(guò)程中整車(chē)未發(fā)生位移；若發(fā)生偏移量較大，可通過(guò)4個(gè)靶球數(shù)據(jù)擬合將點(diǎn)云糾正回來(lái)做比較。

圖2 車(chē)身靶球位置

（4）探測(cè)靶球，掃描后舉門(mén)，獲取初始數(shù)據(jù)。之所以需要獲取初始數(shù)據(jù)，是因?yàn)楹笈e門(mén)零件不可能與數(shù)模完全一致，由于制造工藝和能力的限制，后舉門(mén)零件本身會(huì)存在著偏差，所以需要掃描不帶氣彈簧力的后舉門(mén)，后續(xù)通過(guò)有無(wú)氣彈簧力的點(diǎn)云對(duì)比，就可以排除后舉門(mén)零件原有尺寸偏差的影響。探測(cè)車(chē)身上的4個(gè)靶球，記錄初始坐標(biāo)位置掃描后舉門(mén)，獲取點(diǎn)云。

（5）安裝氣彈簧，掃描后舉門(mén). 安裝氣彈簧，輕輕合上后舉門(mén)（避免車(chē)子因震動(dòng)而位移）；探測(cè)車(chē)身上的4個(gè)靶球，確認(rèn)車(chē)身未發(fā)生位移，需要控制在0.1mm以?xún)?nèi)；掃描安裝氣彈簧后的后舉門(mén)獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，在軟件中對(duì)點(diǎn)云繼續(xù)操作。

2.2 軟件操作步驟

（1）以車(chē)身上的4個(gè)靶球?yàn)閿M合點(diǎn)，進(jìn)行數(shù)據(jù)分析。數(shù)據(jù)分析，以安裝氣彈簧前的后舉門(mén)點(diǎn)云為基準(zhǔn)，分析氣彈簧安裝前后的后舉門(mén)變形，得出氣彈簧引起的后舉門(mén)變形量，此時(shí)包含位移和變形。

（2）調(diào)整安裝氣彈簧后的后舉門(mén)點(diǎn)云。在Polyworks軟件中，根據(jù)項(xiàng)目情況調(diào)整安裝氣彈簧后的后舉門(mén)點(diǎn)云。建議方法如下：

1）調(diào)整U/D（高低）向，使后舉門(mén)與車(chē)頂U(kuò)/D平整度（1處）接近于0；

2）繞鉸鏈軸轉(zhuǎn)動(dòng)點(diǎn)云使后舉門(mén)下端與后保F/A（前后）向平整度（2處）接近于0；如果2處為C/C（進(jìn)出）向型面（F/A配合），可以選擇底部。

圖3 安裝氣彈簧后調(diào)整參考點(diǎn)

（3）分析安裝氣彈簧前后的后舉門(mén)變形量。數(shù)據(jù)分析，以安裝氣彈簧前的后舉門(mén)點(diǎn)云為基準(zhǔn)，分析氣彈簧安裝前后并進(jìn)行位移調(diào)整后的后舉門(mén)變形，得出氣彈簧引起的后舉門(mén)變形量，此時(shí)為去除整體位移的局部變形量。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在某車(chē)型項(xiàng)目中，按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。首先通過(guò)掃描獲得了有無(wú)氣彈簧力的后舉門(mén)點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，在Polyworks中，以無(wú)氣彈簧的后舉門(mén)點(diǎn)云為參考數(shù)據(jù)，將有氣彈簧的后舉門(mén)點(diǎn)云通過(guò)車(chē)身上的四個(gè)基準(zhǔn)球擬合，獲得偏差云圖如下圖所示。（云圖中為面法向偏差，面法向偏外為正，偏內(nèi)為負(fù)，對(duì)應(yīng)的云圖顏色分別為紅色，藍(lán)色，偏差在+/-0.5范圍內(nèi)為綠色。）

圖4 位移調(diào)整前后云圖對(duì)比

可見(jiàn)在氣彈簧力的作用下，點(diǎn)云數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來(lái)的狀態(tài)是舉門(mén)上端兩肩下沉0.6mm，兩側(cè)內(nèi)卷，整個(gè)后舉門(mén)下部偏后。而這個(gè)變形量是綜合了氣彈簧導(dǎo)致的整體位移和局部變形之后的量。整體位移則包括整個(gè)后舉門(mén)的下沉量以及繞著鉸鏈軸的整體旋轉(zhuǎn)。實(shí)際匹配中，如果按照該偏差給后舉門(mén)輸入更改，會(huì)導(dǎo)致改動(dòng)量過(guò)大而無(wú)法實(shí)施。而舉門(mén)的U/D向是可以通過(guò)鉸鏈面及鉸鏈孔位置調(diào)整的，后舉門(mén)的整體轉(zhuǎn)動(dòng)可以通過(guò)下端的鎖扣以及緩沖塊調(diào)整，這兩個(gè)量都不需要對(duì)后舉門(mén)零件進(jìn)行改動(dòng)。如圖所示，是將后舉門(mén)整體向上移動(dòng)0.6mm，整體旋轉(zhuǎn)0.08°的點(diǎn)云狀態(tài)。由此獲得后舉門(mén)的整體位移量和局部變形量。

后舉門(mén)的局部變形量主要體現(xiàn)在車(chē)頂中間向上凸起以及兩側(cè)向內(nèi)卷。在該項(xiàng)目中，工程師將局部變形量輸入給生產(chǎn)部門(mén)，確定后舉門(mén)的預(yù)變形量；將整體變形輸入給車(chē)身，確定后舉門(mén)初始姿態(tài)的調(diào)整位置，最終實(shí)車(chē)后部匹配狀態(tài)穩(wěn)定且滿足要求。

4 結(jié)論

本文通過(guò)掃描技術(shù)與Polyworks軟件相結(jié)合，研究了一種評(píng)估后舉門(mén)受氣彈簧力影響導(dǎo)致的整體位移和變形，其中整體位移可以通過(guò)鉸鏈和鎖扣調(diào)整抵消，分離整體位移的剩余變形就是后舉門(mén)本身的局部變形。將整體位移輸入給車(chē)身，可以提前通過(guò)后舉門(mén)鉸鏈孔位置調(diào)整和鉸鏈位置調(diào)整抵消氣彈簧影響；將后舉門(mén)局部變形輸入給后舉門(mén)零件生產(chǎn)商，為零件預(yù)變形提供數(shù)據(jù)支持。

[1] 蒲蕾,楊明華.氣彈簧在汽車(chē)后背門(mén)上的優(yōu)化布置[J].汽車(chē)工程師, 2016,000(002):47-50.

[2] 趙國(guó)初,唐立宇.激光掃描系統(tǒng)在后舉門(mén)受氣彈簧作用力變形分析中的應(yīng)用[J].機(jī)械工程師,2018,000(004):136-138.

[3] 羅帥,彭?xiàng)?張磊,等.氣彈簧力導(dǎo)致后舉門(mén)變形的有限元模擬方法[J].汽車(chē)零部件, 2018(6).

A Verification method of gas spring deformation of lift gate

Peng Yang, Luo Shuai

（Dimension engineering, SAIC-GM, Shanghai 201206）

In many factors that affect the size of the rear lift gate, the deformation of the rear lift gate caused by the air spring force combines the overall movement of the liftgate position and the local deformation of the liftgate itself, which has become a major difficulty affecting the size state of the rear lifter. In this paper, based on the existing verification methods of gas spring deformation of rear lift gate, combined with scanning technology, a new method is studied. With the help of software, the local deformation can be effectively separated from the overall deformation, which provides a reliable basis for the adjustment and optimization of parts.

Rear lift door; Gas spring; Size matching; Scanning technology

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.031

U463

A

1671-7988(2021)02-96-03

U463

A

1671-7988(2021)02-96-03

彭?xiàng)?，男，本科，尺寸認(rèn)證項(xiàng)目經(jīng)理，就職于上汽通用汽車(chē)有限公司尺寸工程科，研究方向：尺寸認(rèn)證，CAE。