徐宏平 周士智

摘 要：目前，絕大多數(shù)車(chē)門(mén)都設(shè)計(jì)有外板支撐板，對(duì)提高車(chē)門(mén)外板抗凹性起到重要作用。結(jié)合某車(chē)型車(chē)門(mén)外板支撐板的設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)，介紹通過(guò)提高外板支撐板結(jié)構(gòu)達(dá)到提升汽車(chē)車(chē)門(mén)外板的一些方法與技巧。提出了一種利用優(yōu)化結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)車(chē)身輕量化設(shè)計(jì)思路。

關(guān)鍵詞：車(chē)門(mén)外板支撐板;汽車(chē)零部件;車(chē)身性能

中圖分類(lèi)號(hào)：U467 ?文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A ?文章編號(hào)：1671-7988（2019）12-80-03

Abstract： At present， most doors are designed with outer plate reinforcement plate， which plays an important role in improving the anti-concave performance of the door plate. Combined with the design and development of the reinforcement plate of a certain type of car， this paper introduces some methods and techniques of improving the structure of the reinforce -ment plate of the outside plate to improve the outside plate of the car. This paper presents an idea of using the optimized structure to realize the lightweight design of BIW.

Keywords： Door outer plate reinforcement plate; Auto parts; Body performance

CLC NO.： U467 ?Document Code： A ?Article ID： 1671-7988（2019）12-80-03

前言

隨著汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的飛速發(fā)展，工藝技術(shù)水平日益提高，性能提升與輕量化均衡已經(jīng)成為推動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)進(jìn)步的重點(diǎn)課題。車(chē)門(mén)作為汽車(chē)外覆蓋件的重要組成部分，充當(dāng)外觀、性能兼并的重要作用。

由于車(chē)門(mén)抗凹作為用戶主觀評(píng)價(jià)車(chē)門(mén)的重要因素之一。在使用過(guò)程中，車(chē)門(mén)外板抗凹性能強(qiáng)弱將直接導(dǎo)致客戶的購(gòu)買(mǎi)選擇性和使用滿意度等指標(biāo)下降。在高速行駛過(guò)程中外板會(huì)因抗凹性能差，而出現(xiàn)肉眼可見(jiàn)的變形，抖動(dòng)。為了保證車(chē)門(mén)外板具有足夠的剛度抵抗外力的變形，我們可通過(guò)優(yōu)化車(chē)門(mén)性能，以此提高車(chē)門(mén)外板的抗凹能力。

1 車(chē)門(mén)外板抗凹方案

1.1 提升車(chē)門(mén)外板抗凹性的方法

提升車(chē)門(mén)外板抗凹性能的方法主要有：

（1）增加車(chē)門(mén)外板鈑金料厚

通過(guò)增加車(chē)門(mén)外板的料厚，可以提高零件自身剛度，以此提高整體抗凹的目的。雖然可以提高車(chē)門(mén)抗凹性能。但是，一方面會(huì)大大增加車(chē)門(mén)整體的重量，另一方面，車(chē)門(mén)制造成本也會(huì)有一定上升。既不符合汽車(chē)輕量化設(shè)計(jì)理念，也不利于整車(chē)成本控制。故不建議采取此種方式提升外板抗凹性能。

（2）提高車(chē)門(mén)外板鋼材牌號(hào)

通過(guò)提高車(chē)門(mén)外板鋼材牌號(hào)的方法，就是選擇屈服強(qiáng)度更高的鋼材，增加零件自身性能入手，進(jìn)而提升車(chē)門(mén)的抗凹性能。但由于高牌號(hào)的鋼材存在加工成本提高、成型困難、鋼材采購(gòu)成本上升等諸多因素影響，僅作為備選解決方案，不建議在造型犀利且復(fù)雜的車(chē)型上選用。

（3）于車(chē)門(mén)外板內(nèi)面增加補(bǔ)強(qiáng)膠片

通過(guò)在車(chē)門(mén)外板內(nèi)表面增加補(bǔ)強(qiáng)膠片，實(shí)現(xiàn)外板局部料厚增加的效果，以達(dá)到提高車(chē)門(mén)局部抗凹剛度的目的。但是此方式受操作空間、成本目標(biāo)等限制，增強(qiáng)范圍有限，故一般作為輔助增強(qiáng)手段，配合其他增強(qiáng)方案共同作用。

（4）外板支撐板的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)

優(yōu)化外化外板支撐板的加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，如：增加加強(qiáng)筋數(shù)量、增加翻邊數(shù)量、加深主要特征深度、優(yōu)化減重孔布局、優(yōu)化涂膠槽布局、優(yōu)化連接結(jié)構(gòu)等手段，可以達(dá)到提升車(chē)門(mén)抗凹性能的前提下，車(chē)門(mén)外板與外板支撐板的料厚和材料可以進(jìn)一部選用更加輕量化的方案，達(dá)到進(jìn)一步降低成本，保持甚至提高性能的效果。是面對(duì)車(chē)門(mén)抗凹不足問(wèn)題時(shí)，較為行之有效的一種解決方案。

2 車(chē)門(mén)外板CAE抗凹分析

2.1 車(chē)門(mén)外板抗凹指標(biāo)簡(jiǎn)介

汽車(chē)車(chē)門(mén)抗凹指標(biāo)一般只需要針對(duì)外板進(jìn)行采樣監(jiān)測(cè)點(diǎn)剛度進(jìn)行評(píng)價(jià)依據(jù)，即測(cè)算外板的抗凹剛度是否滿足工程標(biāo)準(zhǔn)，設(shè)計(jì)依據(jù)計(jì)算結(jié)果進(jìn)行優(yōu)化處理。

2.2 某車(chē)型車(chē)門(mén)有限元分析模型建立及說(shuō)明

約束車(chē)門(mén)鉸鏈與車(chē)身連接孔的自由度123456，約束鎖扣點(diǎn)自由度123，約束緩沖塊法向自由度。詳見(jiàn)圖1。

在某款車(chē)型車(chē)門(mén)外板表面施加一定壓力，預(yù)選出4個(gè)薄弱抗凹點(diǎn)作為加載點(diǎn)位置，根據(jù)對(duì)加載點(diǎn)同時(shí)施加一定力值的載荷，分別得出同一加載點(diǎn)的初始剛度和最終剛度，作為抗凹剛度的判斷指標(biāo)，具體見(jiàn)圖2。

2.3 原始方案外板抗凹剛度計(jì)算結(jié)果及分析

分析結(jié)果見(jiàn)表1。從計(jì)算結(jié)果中看出：P2、P3相對(duì)應(yīng)的初始剛度低于目標(biāo)范圍，因此需對(duì)P2、P3所在外板部位剛度進(jìn)行增強(qiáng)。

3 車(chē)門(mén)外板支撐板的優(yōu)化設(shè)計(jì)

3.1 優(yōu)化方案

為提高車(chē)門(mén)外板抗凹剛度，經(jīng)分析提出了如下的優(yōu)化方案，該方案主要更改的是：

調(diào)整外支撐板位置，盡量靠近抗凹剛度較弱的加載點(diǎn)附近。在外板支撐板涂膠點(diǎn)周圈邊界，間隔增加數(shù)個(gè)3mm直線翻邊，且翻邊延伸至兩側(cè)端部焊接面平順過(guò)渡消失。同時(shí)將外板支撐板上下涂膠槽間的主梁深度增加至20mm以提高零件整體剛度，在槽底部均布數(shù)個(gè)腰型減重孔量，優(yōu)化后的方案見(jiàn)圖3。

3.2 優(yōu)化后的外板抗凹剛度計(jì)算結(jié)果及分析

優(yōu)化后，對(duì)車(chē)門(mén)外板表面施加相同的均布?jí)毫?，預(yù)選3個(gè)薄弱抗凹點(diǎn)作為加載點(diǎn)位置，根據(jù)對(duì)加載點(diǎn)同時(shí)施加一定力值的載荷，分別得出同一加載點(diǎn)的初始剛度和最終剛度，具體見(jiàn)圖4。

分析結(jié)果見(jiàn)表2。

從計(jì)算結(jié)果中看出：車(chē)門(mén)外板抗凹性能有顯著提升，抗凹薄弱點(diǎn)由4個(gè)減至3個(gè)，且加載點(diǎn)經(jīng)過(guò)優(yōu)化后均達(dá)到目標(biāo)范圍。因此外板支撐板結(jié)構(gòu)優(yōu)化可提升車(chē)門(mén)抗凹性能。

4 結(jié)論

外板支撐板在汽車(chē)車(chē)門(mén)上應(yīng)用廣泛，隨著市場(chǎng)需求的不斷提高，對(duì)車(chē)門(mén)抗凹性能提出了更高的要求。在設(shè)計(jì)階段，

既要考慮每個(gè)零件和整體的經(jīng)濟(jì)性、工藝性，還要綜合考慮整車(chē)輕量化要求。本例即是通過(guò)優(yōu)化外板支撐板結(jié)構(gòu)，在不過(guò)分增加車(chē)門(mén)重量的前提下，合理利用加強(qiáng)結(jié)構(gòu)，并兼顧減重目標(biāo)的思路，通過(guò)CAE分析輔助設(shè)計(jì)驗(yàn)證，對(duì)車(chē)門(mén)設(shè)計(jì)是一種行之有效的方法。

參考文獻(xiàn)

[1] 王法峰，趙濤，趙淮北等，車(chē)身外覆蓋件抗凹性能系統(tǒng)提升的途徑[J].金屬加工（熱加工），2015.

[2] 汪承璞，俞寧峰，吳華等，汽車(chē)鋼板抗凹性試驗(yàn)研究[J].材料科學(xué)與工藝，2004.

[3] 李石，轎車(chē)屆曲抗凹性能分析及優(yōu)化[J].合肥工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)（增刊），2009.