生产过程中影响车门关闭力的关键点

摘　要：汽车车门关闭力是整车使用性能的重要指标之一，确定了影响车门关闭力的主要因素，论述了在生产过程中影响关闭力的关键点。

关键词：汽车；车门；关闭力；过程控制

　　车门关闭轻便是评价汽车车门设计和汽车使用性能的重要指标之一，但闭合力设计始终是一个难点，如果设计不好，或出现闭合力过大，或出现漏风漏雨、车内噪声值过高等问题。的新车质量调研结果显示，开关门力超重始终是顾客抱怨最多的质量问题之一。
      1、影响车门关闭力的因素分析                                    
      1.1车身结构说明
      在车门快速关闭过程中，在密封条接触门框表面到车门完全关闭、密封条被压缩到极限位置期间，车门在极短的时间内压缩驾驶室密闭空间的空气，驾驶室内部的空气被压缩后压力上升而通过没有关闭的门缝流出。所以快速关闭车门的过程相当于对驾驶室密闭空间空气的压缩过程，被压缩的空气对车门产生气压阻效应。反之，快速打开车门的过程相当于对驾驶室密闭空间的抽真空过程。
      1.2能量消耗分析
　　车门在关闭过程中的受力情况相当复杂。从力学角度讲，驾驶室内压缩空气的外推力、密封条被压缩后产生的阻力、车门铰链的机械阻力、车门转动轴线设计的前倾和内倾产生的重力、车门锁及限位器产生的阻力等在车门关闭过程中都会对车门产生作用。车门关闭过程中所消耗的能量主要包括密封条压缩变形、气压阻效应、重力、铰链、门锁和限位器6大因素产生的关闭阻力所消耗的能量。

       2、车门关闭力计算数学模型
　　根据“杨蕾·面向最优关门能量的轿车车门设计[J] ·机械制造·2006（3）”提供的实验结论在建立数学模型时，只考虑密封条变形阻力及气压阻力对车门关闭轻便性的影响，以简化数学模型，方便计算。
      2.1密封条变形阻力
    
      2.2气压阻力
　　空气压缩阻力增量所做功
　　
      2.3车门运动阻力总功

      2.4车门关闭力
      设关闭车门时驾驶员作用于车门上的力为F，其所做功为。根据能量守恒原理，，则。
      3、制造过程中需保证的关键点
      3.1车门与侧围的止口间隙
　　1）以上结论均是建立在假设车门钣金符合设计的基础上，其实在现实制造过程中，变化点最大的在车门钣金。由于赶工期及公司整体战略的作用，车门组件往往存在较多的问题，焊接为总成后，与按照设计制造的车门总成检具存在较大的偏差。为了使整车间隙面差满足要求，往往牺牲的就是车门其它质控点，这意味着车门总成检具上除面差能够检测外，其它质控点的检测已无法实现。由于控制计划中车门的检测只是依据车门总成检具，车门其它质控点在主机厂一般处于真空状态。
      2）车门面差的调整基本原则是：后门依据后侧围调整，前门依据后门调整。由于缺少监控，若后门铰链螺母板焊接位置超差，整车条件下，后门前部的止口间隙或增大或减小，前门依据后门调整后，前门后部的止口间隙亦随之增大或减小。止口间隙的变化直接导致胶条压缩量的变化，若此，关门力会非常敏感地变化，顾客要求的关门品位感定然无法实现。
      3）为保证车门关闭力的一致性、提升整车品位，从全局来说，最有效、经济的做法是严控车门各组件及焊接夹具，保证车门符合设计要求，能够使用车门总成检具检测各个质控点。若车型已经SOP，车门无法使用车门总成检具检测各个质控点，笔者在此推荐两种简易的方法控制车门止口的间隙，以期达到止口间隙基本符合要求的目的。①利用树脂棒或树脂块制作止口间隙通规，白车身调整完毕后检测止口间隙是否满足要求。通规尺寸与设计尺寸的关系由顾客评审可接受的关门力为依据确定。②制作锁扣距B柱底面距离通规，通规尺寸的确定方法同树脂通规。总之，止口间隙受控工序的先后顺序决定了此措施的经济型，它遵循10倍法则。
       3.2车门胶条的一致性
　　1）胶条的口型
　　口型是胶条弹性系数Km影响因素之一，但主机厂需定期检测胶条口型是否与设计相符，批与批之间是否一致，避免因口型的变化造成车门关闭力波动，推荐制作胶条履历表。若不能确定胶条是否变化，推荐使用5倍或10倍放大仪将胶条口型放大与放大相同倍数的图纸进行比对，以此确定胶条的变化。
      2）压缩荷重的检测
　　胶条的压缩荷重最能体现胶条的受力特性和过程一致性，通过胶条压缩荷重的试验结果，可预测其对车门关闭力波动的影响。合理的胶条压缩荷重既能保证车门的密封性，又能使车门关闭力满足顾客要求。对此的检测应置前进行，由生产厂家提供每批次的压缩荷重试验结果、顾客确定每批次胶条的可用性。
      4、结论
     1）车身设计时，可通过数学模型估算车门关闭力。车门关闭能量消耗估计值通过公式式求得，关门作用力估计值通过式求得，理论估计结果和文献[1]中的测试结果吻合，气压阻力是主要因素。
　　2）影响车门密封性能和关闭力的主要可控因素之一是密封条弹性系数km及其特性，km下降，可能造成车门密封性能下降。可采用非线性刚度设计来减小密封条压缩阻力功（见图）。

                     
      3）对关闭力影响最敏感的参数为密封条压缩量，车身设计中必须考虑。减小密封条与车门框接触面积，在不增加密封条最终变形压缩力的前提下，可提高密封条局部压力密度，从而满足密封要求，车身结构设计时，在保证精度的前提下，可尽量减小密封条压缩量。
     4）通过结构改进和辅助增力设计，可使车门关闭轻便。如在铰链上加载自开闭力矩，让车门铰链轴线前倾和内倾，利用车门自重产生关闭力矩。
     5）在车身内增加通气孔，增加V0初始值，达到降低气压阻力的目的。考虑车身在行驶中的密封性能，多采用膜片式单向阀结构。
参考文献：
[1]杨蕾·面向最优关门能量的轿车车门设计[J]·机械制造·2006（3）
[2]吴卫东·轿车车门装配误差检测与优化[D]·上海：上海交通大学·2000