隨著經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展,具有載貨拉客等優(yōu)點(diǎn)的兩廂微車在人們的生活中發(fā)揮著越來越重要的作用。七座ＭＶＰ也逐漸走進(jìn)百姓家庭。掀背式后背門類型的兩廂車，設(shè)有寬大的舉升式后背門和活動(dòng)后座椅．這就為擴(kuò)展其用途提供了良好條件，折起后座椅，就可以比三廂車多了一個(gè)后貨倉，越來越受到廣大消費(fèi)者的喜愛。為了方便乘員上下車和貨物的搬運(yùn)及通過性，通常將后背門尺寸做得較寬大。相應(yīng)的后背門門框的尺寸很小。這種兩廂車車身扭轉(zhuǎn)剛度和模態(tài)相對(duì)于三廂車較低，尤其是后背門門框的扭轉(zhuǎn)剛度較差，在車輛行駛過程中，由于車身的振動(dòng)和扭轉(zhuǎn)等因素。后背門隨之發(fā)生扭轉(zhuǎn)、橫擺和下垂，后背門鉸鏈、鎖扣、限位器處局部鈑金易發(fā)生永久變形或者開裂。與側(cè)圍、后圍、后尾燈、后保險(xiǎn)杠磕碰、掉漆甚至是損壞的現(xiàn)象。除此之外，后背門框和后背門的變形會(huì)導(dǎo)致門難關(guān)，密封防塵降噪性能下降。隨著汽車三包政策的實(shí)施，因質(zhì)量問題退換車的規(guī)定對(duì)汽車產(chǎn)品質(zhì)量有著更嚴(yán)格的要求。為了車身系統(tǒng)的可靠性，工程師需要合理地設(shè)計(jì)后背門鈑金結(jié)構(gòu)，達(dá)到結(jié)實(shí)耐用、顧客滿意的目的。文中僅針對(duì)兩廂車掀背式后背門在路試過程中遇到的鉸鏈處內(nèi)板開裂問題，對(duì)其整改措施進(jìn)行一些分析和驗(yàn)證，并就整改解決過程作一個(gè)總結(jié)，為后期掀背式后背門開發(fā)提供參照和指引。后背門鉸鏈加強(qiáng)板布置簡介兩廂車掀背式后背門通過２個(gè)鉸鏈懸掛在車身后頂橫梁上，后風(fēng)擋玻璃用玻璃膠粘接在后背門上，并與后保險(xiǎn)杠、尾燈、后側(cè)圍組成整個(gè)廂式車尾部表面，具有良好的外形、間隙和結(jié)構(gòu)匹配。一般的后背門鈑金總成包括：后背門內(nèi)板、后背門外板、一彭右鉸鏈加強(qiáng)板、鉸鏈螺母板、氣彈簧加強(qiáng)板、雨刮電機(jī)加強(qiáng)板、尾燈安裝板、限位器加強(qiáng)板、門鎖加強(qiáng)板。后背門零部件爆炸如圖1.

1.1后背門鉸鏈加強(qiáng)板的作用

在車輛行駛過程中，由于車身的扭轉(zhuǎn)和振動(dòng)，后背門鉸鏈?zhǔn)艿角昂笞笥疑舷赂鱾€(gè)方向的力，使其發(fā)生扭轉(zhuǎn)、橫擺和振動(dòng)等各種工況。為保證后背門和車身連接的可靠性，后頂橫梁和后背門鉸鏈安裝處都必須有足夠的強(qiáng)度，以保護(hù)駕駛艙內(nèi)部不受外部環(huán)境．起到防水防塵隔音的作用。后背門鉸鏈加強(qiáng)板正是為了滿足鉸鏈和后背門之間連接的可靠性要求而設(shè)計(jì)的。

1.2后背門鉸鏈加強(qiáng)板的布置

通常在設(shè)計(jì)階段，有了ｃａｓ面就可以開始后背門鉸鏈布置，可以做出頂蓋、后背門內(nèi)板的斷面以及相關(guān)數(shù)據(jù)。與鉸鏈加強(qiáng)板相關(guān)的截面有０３Ａ和０３Ｃ截面，如圖２所示。０３Ａ截面可體現(xiàn)相關(guān)零部件的結(jié)構(gòu)、料厚以及相關(guān)件的匹配關(guān)系，還能根據(jù)頂蓋與后背門的分縫線，查看后背門在旋轉(zhuǎn)時(shí)與頂蓋的最小運(yùn)動(dòng)間隙是否在３．５ｍｍ以上。０３Ｃ截面主要表達(dá)的是后背門鉸鏈處的結(jié)構(gòu)，要表達(dá)的零件有：后背門外板、后背門內(nèi)板、后背門玻璃、高位剎車燈、鉸鏈、頂蓋外板、頂蓋加強(qiáng)板、頂棚、后背門內(nèi)飾、密封條、擾流板，主要表達(dá)的關(guān)鍵尺寸有：各個(gè)零件的材料和料厚、關(guān)鍵間隙與面差、焊接邊長度、后背門打開角度，參考圖３。

截面定義好之后，開始詳細(xì)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，這時(shí)需要綜合考通道空間，還有沖壓工藝、焊接工藝、涂裝工藝、總裝工藝是慮各個(gè)方面的要求，如后雨刮系統(tǒng)洗滌管路、線束所需的內(nèi)部否符合實(shí)際生產(chǎn)狀況。幾種ＢＭ車型的鉸鏈加強(qiáng)板見圖４。

2后背門鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)分析

后背門鉸鏈加強(qiáng)板與后背門內(nèi)板進(jìn)行焊接，為鉸鏈安裝點(diǎn)提供一定的強(qiáng)度。鉸鏈區(qū)域的鈑金應(yīng)力集中且過大導(dǎo)致鈑金開裂，是兩廂車掀背式后背門比較常見的問題。因此。如何降低此應(yīng)力值是鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中重要的研究內(nèi)容。文中結(jié)合某車型在強(qiáng)化路試時(shí)鉸鏈處焊點(diǎn)和鈑金開裂情況。通過優(yōu)化鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)，利用ＣＡＥ分析。尋求降低應(yīng)力值的最優(yōu)方案。

2.1鉸鏈處內(nèi)板開裂問題描述與分析某車型在初期強(qiáng)化路試時(shí)，其掀背式后背門左側(cè)鉸鏈處出現(xiàn)內(nèi)板開裂，最大裂紋約１５ｍｍ，如圖５所示。經(jīng)實(shí)車鉸鏈拆解確認(rèn)，并對(duì)此處數(shù)據(jù)進(jìn)行校核，發(fā)現(xiàn)開裂處處于后背門鉸鏈活動(dòng)頁板靠近內(nèi)外板包邊的料邊。如圖６所示；同時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)狀態(tài)的數(shù)據(jù)進(jìn)行ＣＡＥ強(qiáng)度分析，計(jì)算結(jié)果如圖７所示。

由ＣＡＥ計(jì)算可知：最大應(yīng)力為〕６５ＭＰａ，超出了內(nèi)板的屈服強(qiáng)度〕４０ＭＰａ，且分析顯示的區(qū)域和實(shí)車開裂位置一致。

2.2鉸鏈處內(nèi)板開裂問題優(yōu)化及改進(jìn)

參考ＣＡＥ分析出的應(yīng)力分布．結(jié)合設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)狀態(tài)和周邊約束，制定了幾個(gè)比較方便實(shí)施的優(yōu)化方案。并對(duì)幾種優(yōu)化方案分別進(jìn)行ＣＡＥ分析，比對(duì)鉸鏈區(qū)域內(nèi)板鈑金應(yīng)力值，獲得最優(yōu)的更改方案。幾種優(yōu)化方案及ＣＡＥ分析結(jié)構(gòu)見圖８。對(duì)比分析結(jié)果．方案二和方案三內(nèi)板應(yīng)力值降低較為顯著，遠(yuǎn)低于內(nèi)板的屈服強(qiáng)度。為了進(jìn)一步的驗(yàn)證方案的有效性，按照方案二和方案三制作了更改零部件的手工件，并按照方案要求涂結(jié)構(gòu)膠和點(diǎn)焊，搭載整車進(jìn)行可靠性路試驗(yàn)證。路試完成后未發(fā)現(xiàn)鉸鏈處內(nèi)板開裂問題。說明方案二和方案三成功解決此開裂問題。因方案三比方案二多一個(gè)螺母板需增加單車成本．理論分析對(duì)內(nèi)板應(yīng)力改善不大，道路試驗(yàn)時(shí)方案二也驗(yàn)證成功．故后期正式實(shí)施改進(jìn)方案時(shí)選取方案二。

2.3鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)思路

通過對(duì)實(shí)際問題的分析、優(yōu)化、ＣＡＥ分析和道路試驗(yàn)驗(yàn)證后，得到最優(yōu)的鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)改進(jìn)設(shè)計(jì)方案．為后續(xù)的掀背式后背門設(shè)計(jì)提供參考。在設(shè)計(jì)后背門鉸鏈處截面（０３Ｃ）時(shí)要充分考慮鉸鏈加強(qiáng)板往包邊處延伸，與內(nèi)板貼合增加焊點(diǎn)。焊接寬度不夠時(shí)可考慮使用結(jié)構(gòu)膠粘接，或者鉸鏈加強(qiáng)板繼續(xù)延伸到門包邊上，先與內(nèi)板焊接，再進(jìn)行內(nèi)外板包邊。因焊接變形容易導(dǎo)致外板包邊處變形。內(nèi)邊避讓鉸鏈加強(qiáng)板的沉臺(tái)區(qū)域容易包邊不實(shí)、涂膠困難等感官質(zhì)量和工藝便利性下降，而鉸鏈加強(qiáng)板和內(nèi)板之間涂結(jié)構(gòu)膠，因涂膠設(shè)備和結(jié)構(gòu)膠使用環(huán)境限制也存在諸多不便．故在鉸鏈布置時(shí)．盡量采用圖９方式．將鉸鏈加強(qiáng)板上端與內(nèi)板的焊接面放到內(nèi)外板包邊面外。有擾流板配置時(shí)．可采取內(nèi)板、鉸鏈加強(qiáng)板、外板三層板焊接；若無擾流板遮蓋時(shí)，鉸鏈加強(qiáng)板與外板之問預(yù)留出３ｍｉｌｌ以上間隙。

3結(jié)論

由上述優(yōu)化方案和ＣＡＥ分析結(jié)構(gòu)，可得知鉸鏈加強(qiáng)板的形狀（結(jié)構(gòu)、加強(qiáng)筋、翻邊等）和鉸鏈處內(nèi)板的應(yīng)力值有密切關(guān)系。但由于造型、結(jié)構(gòu)、成本等因素的影響．在滿足后背門鉸鏈布置的情況下，鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)會(huì)受到一定限制。這時(shí)就需要工程師綜合考慮。并結(jié)合ＣＡＥ分析，將鉸鏈加強(qiáng)板結(jié)構(gòu)做到最優(yōu)。與經(jīng)過后期道路試驗(yàn)來暴露結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的不足相比．在設(shè)計(jì)初期時(shí)。考慮增大鉸鏈安裝板周邊內(nèi)板與鉸鏈加強(qiáng)板的接觸面積，改善鉸鏈加強(qiáng)板的結(jié)構(gòu)，優(yōu)化加強(qiáng)板上筋的位置和形狀以及增加翻邊等方式，來提升鉸鏈區(qū)域剛度，避免應(yīng)力集中．確保車身質(zhì)量的可靠性。