童秀芹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州，545007）

Xiuqin Tong

（SAIC GM Wuling Automobile Co.， Ltd.， Liuzhou， Guangxi， 545007， China）

汽車尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計對尾門漏水的影響分析

童秀芹

（上汽通用五菱汽車股份有限公司，廣西柳州，545007）

尾門漏水是尾門設(shè)計中需要重點關(guān)注的一個問題，尾門漏水會引發(fā)質(zhì)量問題，導(dǎo)致顧客抱怨。本文介紹了預(yù)防尾門漏水的尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計方案，詳細分析了結(jié)構(gòu)設(shè)計、內(nèi)板密封面及工藝孔結(jié)構(gòu)等關(guān)鍵要素，提出的結(jié)構(gòu)設(shè)計減少了后期問題的發(fā)生，提高了產(chǎn)品質(zhì)量。

尾門；漏水；結(jié)構(gòu)設(shè)計

Xiuqin Tong

（SAIC GM Wuling Automobile Co.， Ltd.， Liuzhou， Guangxi， 545007， China）

引言

車門漏水是車門設(shè)計的一大難題，車門在車輛進行淋雨試驗時，經(jīng)過淋雨線后發(fā)現(xiàn)水通過車門滲透進入乘員艙內(nèi)部。車門漏水現(xiàn)象嚴重影響整車產(chǎn)品質(zhì)量，引起客戶抱怨，影響公司品牌形象。因此，避免車門漏水是車門設(shè)計前期必須考慮的問題。本文主要對影響新車型尾門漏水的尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計進行介紹。

1 影響尾門漏水的原因

尾門總成系統(tǒng)由尾門板金焊合總成，如圖1所示。尾門系統(tǒng)一般包括尾門外板、尾門內(nèi)板、尾門左右件鉸鏈加強板焊合件、尾門左右窗框加強板焊合件、尾門左右限位器加強板焊合件、尾門鎖加強板焊合件、尾門鉸鏈、尾門左右氣彈簧總成、尾門左右限位器總成、尾門緩沖塊、尾門鎖、牌照、左右尾門尾燈總成、拉手飾條總成、牌照燈、攝像頭、后擋玻璃總成、后雨刮總成、高位制動燈總成、后擾流板總成零件。尾門板金是整個附件系統(tǒng)的載體，板金既要滿足整個尾門強度、剛度要求，又要滿足重量目標(biāo)要求，還要滿足附件安裝要求、工藝要求、美觀性要求、反腐要求和密封要求，所以尾門板金結(jié)構(gòu)的設(shè)計優(yōu)劣起著關(guān)鍵作用［1］。下面談?wù)勎查T板金設(shè)計結(jié)構(gòu)對尾門漏水的影響。

圖1　尾門總成系統(tǒng)

尾門板金結(jié)構(gòu)設(shè)計對尾門漏水的影響主要有幾個關(guān)鍵要素：（1）尾門密封面結(jié)構(gòu)設(shè)計不合理；（2）尾門附件無防水結(jié)構(gòu)設(shè)計或無涂膠工藝設(shè)計；（3）尾門工藝孔數(shù)量及位置設(shè)計不合理；（4）尾門附件安裝孔開口方向及安裝孔尺寸大，零件配合間隙大；（5）尾門及附件的零件與零件之前的安全間隙較小，零件與零件干涉磨損。

2 預(yù)防尾門漏水的板金結(jié)構(gòu)設(shè)計

2.1尾門內(nèi)板密封面設(shè)計

尾門密封面是由門板金和車身結(jié)構(gòu)提供給密封膠條的安裝面，密封面結(jié)構(gòu)設(shè)計是否合理直接影響密封膠條的密封效果，對汽車車門漏水的影響很大［2］。尾門密封面由尾門內(nèi)板和尾門周邊零件后側(cè)圍、頂蓋尾端梁和后地板密封膠條卡邊翻邊通過焊接相互搭接成尾門框構(gòu)成。因此，密封面的設(shè)計在尾門內(nèi)板的設(shè)計尤為重要。在設(shè)計密封面時，應(yīng)分上部、下部、左側(cè)上部、左側(cè)下部幾個部分，密封面設(shè)計成左右對稱的整圈面。根據(jù)尾門斷面T03A（尾門上部Y=0位置X-Y剖面）、T03C（尾門上部尾門鉸鏈位置X-Y剖面）、T11C（尾門側(cè)面尾門氣彈簧安裝位置Y-Z剖面）和T26（尾門下部Y=0位置X-Y剖面）形成分散的各區(qū)域密封面，通過過渡面將區(qū)域的密封面搭接起來?？紤]滿足其他尺寸功能及制造要求，上部斷面T03A/T03C設(shè)計尾門內(nèi)板密封面與Z軸的夾角為45°。左側(cè)上部斷面T11C設(shè)計尾門內(nèi)板密封面與Z軸的夾角為90°。下部斷面T26A設(shè)計尾門內(nèi)板密封面與Z軸的夾角為90°。同時還需要設(shè)計出密封膠條卡邊翻邊的參考面，參考面應(yīng)與密封面保持垂直，密封面與參考面之間的周圈距離必須滿足膠條的輸入12 mm，且位于密封面的正中。有效密封面寬度應(yīng)≥18 mm，如圖2所示。整個尾門內(nèi)板密封面無扭曲、無凸包；尾門膠條在拐彎過渡處間隙應(yīng)確保一致，整個尾門密封面走勢順暢、平順。

圖2　密封面設(shè)計

2.2尾門附件結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）尾門氣彈簧總成結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門氣彈簧在汽車尾門的布置有兩種方式：舉升式和反轉(zhuǎn)式。舉升式氣彈簧上安裝點位于尾門側(cè)，下安裝點位于車身側(cè)圍側(cè)；反轉(zhuǎn)式氣彈簧上安裝點位于車身側(cè)圍側(cè)，下安裝點位于尾門側(cè)［3］。氣彈簧上下安裝點結(jié)構(gòu)通常采用支架或球頭銷與尾門和車身側(cè)圍側(cè)連接，安裝點結(jié)構(gòu)方案的選擇通常與尾門和后側(cè)圍左右兩側(cè)的造型分縫相關(guān)。在造型允許的情況下，推薦上下安裝點采用球頭銷的連接方式，如圖3（左、中）所示。該方式可以避免氣彈簧與安裝面之間產(chǎn)生積水。如果造型不滿足要求，安裝點采用支架連接，在支架結(jié)構(gòu)設(shè)計時必須考慮支架和車身側(cè)圍安裝面有密封結(jié)構(gòu)，支架結(jié)構(gòu)設(shè)計需在支架安裝面增加具有密封防水功能墊片之類的零件，墊片厚度為0.5 mm，材料為無石棉板。墊片通過不干膠粘貼裝配在氣彈簧支架安裝面，墊片與車身側(cè)安裝面之間的距離為0 mm。整個零件系統(tǒng)裝配后具有防水密封功能，預(yù)防支架與安裝面之間產(chǎn)生積水，如圖3（右）所示。其次，在氣彈簧布置時，尾門造型應(yīng)完全遮蓋住氣彈簧，可以避免水流受到風(fēng)力的影響流到氣彈簧上面，水流沿著氣彈簧流進尾門。再次，氣彈簧與密封膠條的安全間隙距離≥8 mm，預(yù)防氣彈簧和密封膠條產(chǎn)生干涉，避免引起密封膠條局部失效和尾門漏水。

圖3　球頭銷的連接方式及預(yù)防支架與安裝面

（2）尾門鉸鏈總成結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門鉸鏈?zhǔn)俏查T與車身頂蓋之間的連接件，尾門鉸鏈開啟或關(guān)閉時按固定的運動軌跡運動。一部分外界的水流從頂蓋流水槽無法全部流出車外，水流沿著尾門鉸鏈、尾門內(nèi)板鉸鏈安裝螺栓墊片缺口流入尾門內(nèi)外板和鉸鏈加強板之間，水流從尾門內(nèi)板其他位置的開孔流入車內(nèi)，引起尾門漏水。進行鉸鏈結(jié)構(gòu)設(shè)計，鉸鏈與尾門側(cè)安裝面、車身頂蓋側(cè)安裝面增加具有密封防水功能墊片之類的零件或涂密封膠進行防水密封。墊片為復(fù)合材料，墊片上下表面材料為橡膠+玻璃纖維混合物；中間層為厚度0.2 mm，材料SPCC的鐵片。墊片上中下三層采用硫化工藝合成。墊片厚度為0.8 mm，墊片與車身側(cè)安裝面之間的距離為0.5 mm。該墊片經(jīng)過涂裝烘烤融化為密封膠起防水密封作用，如圖4所示。其次，在進行尾門運動校核，需要滿足尾門與附件、附件與附件之間的安全距離滿足要求：非運動件與非運動件之間的安全距離≥6mm；運動件與非運動件之間的安全距離≥8 mm；運動件與運動件之間的安全距離≥12mm。安全距離若不滿足要求，尾門運動過程中引起尾門及附件干涉，從而零件功能失效，導(dǎo)致尾門漏水。

圖4　尾門鉸鏈總成結(jié)構(gòu)及密封防水功能墊片

（3）尾門限位器總成結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門限位器總成包括安裝在尾門側(cè)的限位器和安裝在車身側(cè)圍側(cè)的限位器。尾門關(guān)閉時，尾門側(cè)和車身側(cè)的限位器相互貼合，限制尾門X、Y和Z方向的運動。尾門側(cè)的限位器根據(jù)尾門和側(cè)圍造型分縫方式的不同，通常在尾門側(cè)有兩種布置方式：布置在尾門側(cè)面（X-Z平面）或尾門正面（Y-Z平面）。尾門限位器布置在尾門側(cè)面時，尾門外側(cè)的水流一部分被限位器阻擋，無法進入尾門里側(cè)；另一部分進入限位器的水流沿著尾門側(cè)面流出車外。尾門限位器布置在尾門正面時，尾門外側(cè)的水流一部分進入尾門里側(cè)，水流進入乘員艙；另一部分水流沿著限位器安裝孔間隙流入尾門內(nèi)外板，從尾門裝飾板流入乘員艙。進行尾門限位器總成結(jié)構(gòu)設(shè)計，尾門側(cè)限位器與尾門的安裝面增加具有密封防水功能墊片之類的零件，墊片結(jié)構(gòu)設(shè)計參考氣彈簧支架防水墊片，如圖5所示。其次，尾門側(cè)限位器材料采用具有防水功能的橡膠材料。

圖5　尾門限位器總成結(jié)構(gòu)及密封防水墊片

2.3尾門工藝孔結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門工藝孔包括制造涂裝區(qū)域使用的排氣孔、排液孔、空腔注蠟孔和沖壓、焊接和包邊工裝使用的定位孔。通常布置在尾門上部中間位置和尾門側(cè)面上部的排氣孔，以及尾門下部的排液孔主要是為了滿足電泳液的制造要求設(shè)計的。不合理的排氣孔和排水孔會導(dǎo)致油漆效果差或引起尾門進水、積水，導(dǎo)致防腐效果和密封效果差。根據(jù)整車電泳制造要求，排氣孔布置在尾門板金最高點位置，開孔尺寸≥18 mm2的有效排氣面積。將排水孔布置在尾門板金最低點位置，確保電泳液都能從排水孔流出，每個排水孔直徑≥6 mm，而且每個孔至少要有≥50mm2的有效排水面積。排氣孔和排水孔的面積尺寸要求取決與各汽車廠的制造要求。車身外界的水若無法從頂蓋流水槽全部排出車外，一部分水流將從尾門上部和尾門側(cè)面上部的排氣孔進入尾門內(nèi)外板之間或尾門內(nèi)板與尾門裝飾板之間，引起尾門漏水。在進行尾門排氣孔和排水孔結(jié)構(gòu)設(shè)計時，既要考慮滿足電泳液制造要求，又要考慮開孔引起尾門漏水的存在的風(fēng)險。尾門排氣孔通常布置在尾門板金Y=0的平面最高位置，開孔方向為Z向，數(shù)量為1個，形狀為3 mm×6 mm長孔。尾門排氣孔過完磷化電泳后，該孔失去用途功能，考慮將排氣孔采用膠或堵塞進行密封，防止水流從該孔進入尾門，避免引起尾門漏水。尾門排水孔數(shù)量根據(jù)尾門造型分析確定，通常尾門板金最低點布置3個排水孔，尾門中間和兩側(cè)各布置一個排水孔，排水孔形狀為6 mm×12 mm長孔。由于各汽車廠對尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計和制造水平存在差異，有些汽車廠尾門排水孔過完磷化電泳后，還具有將尾門內(nèi)外板之間的水流排出車外的功能，排水孔不能進行堵塞，以免引起尾門內(nèi)部積水，導(dǎo)致尾門漏水。

2.4尾門附件安裝孔結(jié)構(gòu)設(shè)計

（1）尾門可調(diào)緩沖膠塞尾門安裝面的結(jié)構(gòu)設(shè)計

為了防止尾門竄動及Over Slam，通常在尾門內(nèi)板左右各布置一個尾門可調(diào)緩沖膠塞。尾門內(nèi)板緩沖膠塞安裝孔型面結(jié)構(gòu)為上型面凸、下型面凹，且安裝孔缺口開口方向朝上，如圖6（上）所示。一部分水流至安裝口缺口上部凸型面后再流至安裝口下凹型面，從尾門裝飾板流入乘員艙；另一部分水流無法全部從安裝孔進入尾門內(nèi)外板，水流直接流入乘員艙。再者，安裝孔缺口開孔尺寸大，緩沖膠塞和安裝孔間隙大，尾門內(nèi)外板之間的流水將從間隙流入尾門裝飾板流入乘員艙。尾門可調(diào)緩沖膠塞內(nèi)板安裝面結(jié)構(gòu)設(shè)計：安裝孔上型面凹、下型面凸，且安裝缺口朝下，緩沖膠塞與安裝孔缺口間隙為2 mm，如圖6（下）所示。該結(jié)構(gòu)水流可以從安裝孔進入尾門內(nèi)外板，從尾門內(nèi)板排水孔將水排出車外。

圖6　尾門可調(diào)緩沖膠塞內(nèi)板安裝面結(jié)構(gòu)

（2）尾門牌照安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門牌照安裝孔的作用是提供后牌照安裝。安裝孔結(jié)構(gòu)由尾門外板上的安裝凸臺六邊形開孔和鉚接螺母通過鉚接工藝組成。由于該鉚接方式鏈接不牢固，外界的水流容易從尾門牌照安裝孔間隙進入尾門內(nèi)外板，一部分水流從尾門裝飾板進入乘員艙；另一部分水流從尾門鎖安裝孔流至尾門鎖扣。尾門牌照安裝孔結(jié)構(gòu)設(shè)計需在安裝孔增加防水皺紋膠紙或橡膠類的塞子進行密封，如圖7所示。皺紋膠紙為復(fù)合材料，其材料為美紋紙+天然橡膠，厚度為0.14 mm。皺紋膠紙在總裝區(qū)域粘貼在外板牌照安裝孔起防水密封功能。

圖7　尾門牌照安裝孔結(jié)構(gòu)

（3）尾門攝像頭安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計

尾門攝像頭安裝孔提供后部攝像頭安裝。在新產(chǎn)品開發(fā)過程中，同一款車，由于高低配置影響，高配尾門帶攝像頭，低配尾門不帶攝像頭?？紤]到?jīng)_壓模具成本、生產(chǎn)零件的時間節(jié)拍以及尾門外板零件管理，設(shè)計階段高低配尾門外板采用同一零件，低配尾門外板攝像頭開孔通常采用堵塞方式進行密封。由于堵塞和板金配合存在一些間隙，外界的一部分水流將從間隙進入到尾門內(nèi)外板之間，水流從尾門裝飾板流入乘員艙。在進行堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計需要考慮防水密封，堵塞結(jié)構(gòu)設(shè)計增加可壓縮的防水海綿，防水海綿厚度為2mm；尾門外板安裝面周圈提供防水海綿密封面進行密封。尾門外板密封面與防水海面的距離干涉量為0.8 mm～1.0 mm，防止水流從安裝孔間隙流入乘員艙。

（4）尾燈安裝

尾門為尾燈B燈提供定位孔和安裝孔。外界的一部分水流從定位孔和安裝孔流入尾門內(nèi)外板腔體，從尾門裝飾板流入乘員艙。進行尾門尾燈B燈安裝結(jié)構(gòu)設(shè)計需考慮密封防水功能。尾門結(jié)構(gòu)可采用三種結(jié)構(gòu)方案。第一種方案：尾門外板安裝結(jié)構(gòu)提供尾燈B燈密封面，尾燈B燈結(jié)構(gòu)帶防水海綿，防水海綿和外板密封面的壓縮量距離為1.5 mm～2 mm，尾燈密封面周圈寬度≥8 mm，如圖8（左）所示。第二種方案：尾燈加強板提供尾燈B燈密封面，尾燈B燈結(jié)構(gòu)帶防水海綿，防水海綿和外板密封面的壓縮量距離為1.5 mm～2 mm，尾燈密封面周圈寬度≥8 mm。尾燈加強板與尾門外板通過翻邊焊接和涂密封膠工藝連接，如圖8（中）所示。第三種方案：尾門外板或尾燈外板提供尾燈安裝孔和定位孔，安裝孔和定位孔結(jié)構(gòu)提供密封面，尾燈B燈定位銷和安裝螺栓增加EPDM橡膠類密封膠進行防水密封，密封面和密封圈距離為2 mm，如圖8（右）所示。

圖8　尾燈安裝防水設(shè)計

3 結(jié)束語

引起尾門漏水的原因多種多樣，如尾門的結(jié)構(gòu)設(shè)計、密封膠條的材料/防水特征、尾門附件零件的結(jié)構(gòu)設(shè)計、零件與板金配合的質(zhì)量、制造工藝過程的質(zhì)量控制等。本文介紹了尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計對尾門漏水的影響因素，并提出預(yù)防尾門漏水的尾門優(yōu)化結(jié)構(gòu)設(shè)計方法。優(yōu)化的尾門結(jié)構(gòu)設(shè)計能提高尾門設(shè)計質(zhì)量，很大程度上有效預(yù)防尾門漏水。

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Analysis Impact of Structure Design on Tall-gate Leakage

Tail gate leakage is a problem that needs to be focused on in the design of the tail gate. The leakage of the tail gate will cause the quality problems， leading to customer complaints. This paper introduces preventing tail gate leakage tail gate structure design， detailed analysis of the structure design，plate sealing surface and the process of pore structure and key factors， which puts forward the structure design， reduces the later problems and improves the quality of the products.

Tail Gate； Leakage； Structure Design

U260.6

A

2095-8412 （2016） 04-671-05

工業(yè)技術(shù)創(chuàng)新 URL： http://www.china-iti.com 10.14103/j.issn.2095-8412.2016.04.024

童秀芹（1980-），女，本科，云南大理人，工程師，現(xiàn)工作于上汽通用五菱汽車股份有限公司，主要從事車門前后蓋設(shè)計工作。

E-mail: Xiuqin.Tong@sgmw.com.cn