摘要:文章主要针对门护板设计方法进行研究,对门护板设计阶段的材料选取、结构设计、数据检查方法进行总结。
关键词:门护板;设计方法
前言
进入21世纪,中国汽车行业飞速发展,由逆向设计转为正向设计,并对数据设计方法进行总结积累,为正向设计研发提供了宝贵经验。本文对门护板设计经验进行总结,为后续车型门护板设计提供参考。
1 材料选取
门护板设计前期,首先根据目标成本、目标重量、性能要求对所用材料进行选取。主要分为蒙皮、注塑材料、装饰件材料进行选取。
蒙皮材料选取:门护板常用蒙皮材料为PVC、PU和TPO,阴模吸覆常选用TPO,阳模吸覆常选用PVC,包覆时常选用PU或PVC材料。
注塑材料选取:门护板常用注塑材料为PP+EPDM-TD20、ABS、PA6+GF30等。其中最常用的材料为PP+EPDM-TD20,因其成本低,综合性能优异,多用于门护板本体的注塑材料;ABS常用于高刚强度要求的零部件;PA6+GF30常用于内拉手等零部件。
装饰件材料选取:门护板常用装饰件材料为PC+ABS、PA6+颜色粒子;其中内饰喷漆、电镀等表面处理的零部件常选用PC+ABS材料;原色注塑类装饰件因成本低,售后问题少,应用率呈上升趋势,常用材料为PC+ABS+色母、PA6+颜色粒子。
2 结构设计
门护板结构设计主要侧重于轻量化设计、精致感知设计与常发问题规避。
①轻量化设计:考虑到节能减排,提高利用率,轻量化设计理念逐步普及,轻量化设计倡导有效利用每一份材料性能同时降低零部件重量。
轻量化设计主要措施:首选应用性能高、低密度原材料;取消过剩结构,如不起任何作用的支撑筋,零部件焊接时用于预压紧的翻边结构;使用高效结构,如刚强度不足,与目标值相差较少,可增加支撑筋代替整体结构加厚,与目标值相差较多时,可在钣金或对手件之间增加支撑结构,支撑结构布置在相对间距最小的位置。
②精致感知设计:精致感知设计主要体现在舒适性、美观性与安全性。
舒适性能在门护板设计中尤为重要,要考虑舒适性的零部件为乘员常接触的零部件,如上护板、中护板、扶手、拉手盒、内拉手等。上护板与中护板设计过程中,外观圆角建议大于5mm,在肘部可接触区域设计蒙皮增加舒适性,上护板与中护板搭接位置做大圆角过渡,避免硌手问题发生。扶手设计饱满度与倾角,提高舒适性,也可增加发泡垫层,建议发泡垫层厚度大于5mm,硬度小于50。拉手盒设计随手型特征,提高开关门舒适性,拉手盒尺寸尽量做大,满足操作的同时,提供储物功能。内拉手布置在易开启区域,手柄设计圆角,降低硌手感,零部件设计完成后,模拟使用门护板,确认无硌手位置。
美观性设计:在正常坐姿范围内,不可见到明显三角洞、间隙及断差。如上护板与下护板搭接位置,上护板高于下护板;装饰件与蒙皮接触位置,建议蒙皮高于装饰件,使用蒙皮遮蔽配合间隙。
分缝位置首选布置在正常坐姿不可见区域,可见区域分缝长度做到最小,并减小与视线夹角。
安全性设计:精致感知设计中安全性能主要体现在分型线与浇口的布置,分型线与浇口隐藏设计,避免划伤乘员,在搭接位置的分型线与浇口可使用对手件断差进行遮蔽,分型线与浇口外露时,设计小平面进行弱化。
③常发问题规避:门护板常发问题为间隙大、断差大等问题,对于常发问题位置进行确认,此类问题多以合理布置支撑结构、限位结构进行规避。
3 数据检查
完成门护板数据设计后,对门护板数据进行检查,在满足所有法规基础上,主要对门护板的装配与性能进行校核。
装配校核分为门护板分装校核与钣金匹配校核。门护板分装校核时,确认所有零部件能正常装配、焊接、螺接及工具操作空间。门护板与钣金匹配校核时,确认门护板能按照装配顺序安装到钣金上,结合钣金的制造公差,确认门护板安装过程中不会与钣金干涉。
性能校核:性能校核主要为使用性、NVH、BSR、CAE及模流分析校核;
使用性校核过程中,确认功能件能正常使用,安装稳固。如内拉手正装在上护板上,并设计卡接结构时,须确认内拉手卡接牢固,开锁过程中,内拉手不会因为开锁操作力,导致内拉手脱出。
NVH主要校核隔音性能,确认门护板吸音材料及吸音棉的覆盖面积达到性能指标,并确认内水切与钣金配合位置设计海绵条,减少从钣金内部流过的高速气流进入车内,以降低风噪。
BSR校核,确认功能件无操作异响风险;如内拉手回位异响问题,在检查校核时确认减震胶垫面积,并规范减震胶垫硬度。非功能件在挤压、敲击的情况下无异响;如门板中饰板位置设计有装饰条,在高速过弯时,由于惯性原因,乘员身体侧倾,肘部挤压到门板装饰条,产生“吱吱”异响[1],此种问题多以布置支撑结构进行规避。
应用CAE校核分析门护板整体刚强度,主要分析位置为上护板、扶手与下护板;上护板与内水切配合位置设计挂接结构,因此上护板位置不易布置Y向出模的与钣金配合的支撑结构,上护板强度不足时,常选用布置加强筋或局部加厚的方案进行解决。扶手位置为提供肘部支撑,Y向宽度一般设计50mm,因此出现的强度不足问题,在扶手下端布置加强筋进行解决。下护板Y向强度不足时,建议与钣金之间增加支撑结构或布置安装点进行解决。
模流分析针对纯注塑零部件与装饰件,以确认外观不良问题位置。对纯注塑零部件,主要确认零部件中心区域、翻边结构及一体注塑扬声器面罩。一体注塑扬声器面罩为分析重点,扬声器面罩背部常布置加厚筋位并做相应角度拔模,提升强度同时,提高零部件成型能力。对于装饰件,以确认缩痕为主,常见零部件为内拉手手柄,设计抽空结构使手柄壁厚均匀,规避面品不良问题。
4 结论
门护板设计以材料选取为先,相同性能使用低成本材料,相同成本考虑性能后,应用低密度材料降低重量,满足目标成本、重量、性能的同时,结合舒适性与美观性进行合理分块,融合精致感知设计理念,完成外观与结构设计,进行数据校核,满足法规要求,确认规避常发问题,完成门护板数据设计。
参考文献
[1] 刘二敏,王树经.门护板BSR问题解决方法研究[J].汽车实用技术,2018(19):256-258.