彭?xiàng)?，羅帥

后舉門氣彈簧變形驗(yàn)證方法

彭?xiàng)睿_帥

（上汽通用汽車有限公司 尺寸工程科，上海 201206）

在諸多影響后舉門尺寸狀態(tài)的因素中，氣彈簧力導(dǎo)致的后舉門變形糅合了舉門位置的整體移動以及舉門本身的局部變形，成為影響后舉門尺寸狀態(tài)的一大難點(diǎn)。文章在綜合已有的后舉門氣彈簧變形驗(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來，為零件的調(diào)整和優(yōu)化提供了可靠依據(jù)。

后舉門；氣彈簧；尺寸匹配；掃描技術(shù)

前言

后舉門的設(shè)計(jì)滿足了客戶對大后備箱容積、大開合空間的要求，也是SUV等高度較大的車型的必要配置[1]。為了提升用戶的使用體驗(yàn)，結(jié)合后舉門的重量和結(jié)構(gòu)，配置了相應(yīng)的氣彈簧輔助后舉門的開閉。這一設(shè)計(jì)使得后舉門在閉合狀態(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)致后舉門整體向后向下移動，還會導(dǎo)致后舉門自身發(fā)生局部變形，具體表現(xiàn)在舉門頂部中央向上拱起，舉門兩側(cè)向前微卷。其中，后舉門的整體位移是可以通過調(diào)整舉門鉸鏈在車身上的位置加以克服的，對零件自身的尺寸沒有影響；而后舉門本身的變形則無法通過調(diào)整舉門鉸鏈位置加以克服，而是需要求得具體的變形量后，在必要的情況下通過修模實(shí)現(xiàn)零件的預(yù)變形。因此，正確地評估后舉門在氣彈簧下的整體位移和局部變形，是達(dá)成后舉門匹配目標(biāo)的關(guān)鍵。

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

圖1 后舉門氣彈簧力變形趨勢

2 實(shí)驗(yàn)方案

通過有無氣彈簧兩種狀態(tài)的后舉門周邊匹配測量以及掃描點(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對舉門姿態(tài)產(chǎn)生影響，故選擇白車身+舉門+緩沖塊+鎖扣+密封條與白車身+舉門+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，主要是通過標(biāo)記確定舉門的姿態(tài)，確保安裝氣彈簧前后舉門沒有因?yàn)榘惭b動作而發(fā)生額外的移動。

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

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

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

圖2 車身靶球位置

（4）探測靶球，掃描后舉門，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，后舉門零件本身會存在著偏差，所以需要掃描不帶氣彈簧力的后舉門，后續(xù)通過有無氣彈簧力的點(diǎn)云對比，就可以排除后舉門零件原有尺寸偏差的影響。探測車身上的4個靶球，記錄初始坐標(biāo)位置掃描后舉門，獲取點(diǎn)云。

（5）安裝氣彈簧，掃描后舉門. 安裝氣彈簧，輕輕合上后舉門（避免車子因震動而位移）；探測車身上的4個靶球，確認(rèn)車身未發(fā)生位移，需要控制在0.1mm以內(nèi)；掃描安裝氣彈簧后的后舉門獲得點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，在軟件中對點(diǎn)云繼續(xù)操作。

2.2 軟件操作步驟

（1）以車身上的4個靶球?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點(diǎn)云為基準(zhǔn)，分析氣彈簧安裝前后的后舉門變形，得出氣彈簧引起的后舉門變形量，此時包含位移和變形。

（2）調(diào)整安裝氣彈簧后的后舉門點(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點(diǎn)云。建議方法如下：

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

2）繞鉸鏈軸轉(zhuǎn)動點(diǎn)云使后舉門下端與后保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變形量。數(shù)據(jù)分析，以安裝氣彈簧前的后舉門點(diǎn)云為基準(zhǔn)，分析氣彈簧安裝前后并進(jìn)行位移調(diào)整后的后舉門變形，得出氣彈簧引起的后舉門變形量，此時為去除整體位移的局部變形量。

3 實(shí)驗(yàn)結(jié)果與分析

在某車型項(xiàng)目中，按照實(shí)驗(yàn)方案進(jìn)行了驗(yàn)證。首先通過掃描獲得了有無氣彈簧力的后舉門點(diǎn)云數(shù)據(jù)后，在Polyworks中，以無氣彈簧的后舉門點(diǎn)云為參考數(shù)據(jù)，將有氣彈簧的后舉門點(diǎn)云通過車身上的四個基準(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)整前后云圖對比

可見在氣彈簧力的作用下，點(diǎn)云數(shù)據(jù)表現(xiàn)出來的狀態(tài)是舉門上端兩肩下沉0.6mm，兩側(cè)內(nèi)卷，整個后舉門下部偏后。而這個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后舉門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輸入更改，會導(dǎo)致改動量過大而無法實(shí)施。而舉門的U/D向是可以通過鉸鏈面及鉸鏈孔位置調(diào)整的，后舉門的整體轉(zhuǎn)動可以通過下端的鎖扣以及緩沖塊調(diào)整，這兩個量都不需要對后舉門零件進(jìn)行改動。如圖所示，是將后舉門整體向上移動0.6mm，整體旋轉(zhuǎn)0.08°的點(diǎn)云狀態(tài)。由此獲得后舉門的整體位移量和局部變形量。

后舉門的局部變形量主要體現(xiàn)在車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，確定后舉門的預(yù)變形量；將整體變形輸入給車身，確定后舉門初始姿態(tài)的調(diào)整位置，最終實(shí)車后部匹配狀態(tài)穩(wěn)定且滿足要求。

4 結(jié)論

本文通過掃描技術(shù)與Polyworks軟件相結(jié)合，研究了一種評估后舉門受氣彈簧力影響導(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本身的局部變形。將整體位移輸入給車身，可以提前通過后舉門鉸鏈孔位置調(diào)整和鉸鏈位置調(diào)整抵消氣彈簧影響；將后舉門局部變形輸入給后舉門零件生產(chǎn)商，為零件預(yù)變形提供數(shù)據(jù)支持。

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

[2] 趙國初,唐立宇.激光掃描系統(tǒng)在后舉門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)致后舉門變形的有限元模擬方法[J].汽車零部件, 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有限公司尺寸工程科，研究方向：尺寸認(rèn)證，CAE。