CN102935865B - 一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法，包括侧围门槛外侧壁、侧围门槛内侧壁以及侧围外板门槛上区域型面（A），侧围门槛外侧壁通过侧围外板门槛上区域型面（A）与侧围门槛内侧壁连接，侧围外板门槛上区域型面（A）为弧形型面，其特征在于：在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡。本发明解决了侧围门槛区域出现回弹、翘曲问题，提高了门槛区域强度，改善整车质量和外观匹配精度，减少整车开发成本，缩短整车开发周期。
Description
技术领域
本发明涉及一种汽车白车身零件设计领域，尤其是涉及一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法。
背景技术
一辆新轿车从前期市场调研至成批投产，耗资十分具大。车身开发设计的费用及时间约占整车开发费用和时间的70%。侧围外板是白车身零件制造中的核心，它具有形状复杂、结构尺寸大、成型困难、外表面质量要求高的特点。在整车车身零件开发过程中，侧围外板占据时间较长，费用较高。侧围外板周圈搭接零件较多，制件品质会直接影响到整车的装配和外观间隙要求。
图1中虚线所示，发现侧围外板门槛区域，最常见的冲压问题制件强度弱，出现翘曲、回弹现象。门槛区域的翘曲、回弹缺陷，多数是由零件结构设计不合理所致。不合理结构设计所产生的回弹，首先会影响到翼子板下部螺栓的装配，导致翼子板强行安装后，出现匹配间隙不均匀，特征区域无法对接的外观缺陷。门槛下部若安装护板，回弹会造成侧围和安装护板出现干涉现象，影响到护板的安装。同时反弹会造成焊接边宽度不够，强行焊接后，焊点应力大，出现开焊、虚焊风险，影响焊接品质的同时，也会造成NVH效果差。焊点不牢固，门槛区域容易进水，出现空腔生锈现象。锈蚀不但影响整车外观，进一步造成整车的安全性能下降，无法保障乘客的安全。
为了解决侧围外板门槛区域的翘曲、回弹现象，现对多款车型的侧围外板进行调查对比。结果发现，导致侧围外板门槛区域出现翘曲、回弹的缺陷，主要有以下几个方面所致：
1、以X1车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图2所示：侧围门槛上部的圆角半径B1、B2偏小，图示中B1、B2的圆角半径仅R3，板料成形时局部拉伤、变薄率高，制件出现严重的开裂现象。B1、B2的圆角半径偏小，量产时模具磨损情况比较严重。图示中A区域型面的曲率较小，有的车型甚至是平面或负曲率结构设计，板料成形过程中，门槛此区域无法产生足够的张力，制件的塑性变形和变薄率达不到要求，零件表面产生压缩变形缺陷。导致侧围门槛下部产生大面积的翘曲、回弹缺陷。
2、以X2车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图3所示：侧围门槛上部圆角半径B和下部的圆角半径D较大，图示中上部圆角半径R=65mm，下部圆角半径R=6mm。针对成形区域的圆角，半径越大，制件外表层的拉应力越大，导致制件侧壁出现回弹、翘曲的现象越明显。
3、以X3车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图4所示：侧围门槛区域的侧壁拔模角C较小，图示中侧壁和车身Y向的夹角仅8°，侧围外板拉延工序时，通常冲压方向与车身Z轴的夹角小于80°，图示中门槛侧壁拉延出现冲压负角，此结构设计导致门槛侧壁区域的整形量过大，制件出现回弹、翘曲的风险也明显增加。
综上所述，侧围外板零件的结构设计不同，制件现有技术中存在如下技术问题：
（1）侧围门槛区域出现开裂、零件表面压缩变形缺陷；
（2）侧围门槛区域制件成形过程中对模具严重磨损现象；
（3）侧围外板门槛区域出现回弹、翘曲缺陷；
（4）侧围和翼子板的外观匹配不良。
发明内容
本发明设计了一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法，其解决以下技术问题：（1）侧围门槛区域出现开裂、零件表面压缩变形缺陷；（2）侧围门槛区域制件成形过程中对模具严重磨损现象；（3）侧围外板门槛区域出现回弹、翘曲缺陷；（4）侧围和翼子板的外观匹配不良。
为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案：
一种汽车侧围外板门槛区域结构，包括侧围门槛外侧壁、侧围门槛内侧壁以及侧围外板门槛上区域型面（A），侧围门槛外侧壁通过侧围外板门槛上区域型面（A）与侧围门槛内侧壁连接，侧围外板门槛上区域型面（A）为弧形型面，在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡。
进一步，侧围门槛外侧壁上设有侧围门槛外部侧壁拔模角（C1），侧围门槛外部侧壁拔模角（C1）大于10°；侧围门槛内侧壁上也是有侧围门槛内部侧壁拔模角（C2），侧围门槛内部侧壁拔模角（C2）大于3°。
进一步，侧围门槛内侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过门分缝区域的侧围外特征圆角过渡，门分缝区域的侧围外特征圆角半径（B1）大于6mm；侧围门槛外侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过侧围门槛上部区域的圆角过渡，侧围门槛上部区域的圆角半径（B2）为6mm-30mm；在侧围门槛外侧壁下部还设有侧围门槛下部的圆角，该侧围门槛下部的圆角半径（D）为2mm-3mm。
进一步，侧围外板门槛上区域型面（A）曲率半径尽可能的大，但不得大于500mm。
一种汽车侧围外板门槛区域结构的设计方法，包括以下步骤：步骤1、对侧围门槛上部区域型面的曲率值进行约束；步骤2、在侧围门槛的侧壁增加台阶；步骤3、对侧围门槛的侧壁拔模角进行约束；步骤4、对侧围门槛区域的上部和下部的圆角半径值进行约束。
进一步，步骤1中，侧围外板门槛上区域型面（A）曲率半径尽可能的大，但不得大于500mm。
进一步，步骤2中，在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡，该台阶（T）的宽度为2mm-3mm。
进一步，步骤3中，侧围门槛外部侧壁拔模角（C1），即侧围门槛外侧壁拔模边与车身Y向的夹角尽量大，至少大于10°；侧围门槛内部侧壁拔模角（C2）尽量大，并且至少大于3°。
进一步，步骤4中，门分缝区域的侧围外特征圆角半径（B1）大于6mm；侧围门槛上部区域的圆角半径（B2）为6mm-30mm；侧围门槛下部的圆角半径（D）为2mm-3mm。
该汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法与传统的汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法相比，具有以下有益效果：
（1）本发明解决了侧围门槛区域出现回弹、翘曲问题，提高整车质量和外观匹配精度，减少整车开发成本，缩短整车开发周期。
（2）本发明侧围门槛上部型面的曲率半径越大，板料成形过程中，门槛此区域可以产生足够的张力，制件的塑性变形和变薄率才能达到要求，零件表面不会产生压缩变形缺陷，同时侧围门槛下部也不会出现大面积的翘曲、回弹缺陷。
（3）本发明增加台阶T不仅可以增加零件下部的强度，更关键的是可控制侧围门槛下部区域出现的翘曲、回弹现象。
附图说明
图1：侧围外板门槛区域示意图；
图2：现有侧围外板门槛型面及圆角设计不合理示意图；
图3：现有侧围外板门槛圆角过大示意图；
图4：现有侧围外板门槛外侧壁拔模角过小示意图；
图5：本发明侧围门槛区域E-E截面结构示意图。
附图标记说明：
图1中侧围外板虚线区域为本发明技术方案涉及的部分。
图2中侧围外板门槛区域E-E截面结构示意图，A表示侧围外板门槛上区域型面，当前A区域为平面，B1表示门分缝区域的侧围外特征圆角半径，值为R3；B2表示侧围门槛上部区域的圆角半径，值为R3。
图3中侧围外板门槛区域E-E截面结构示意图，B表示侧围门槛区域的圆角半径，值为R65mm；D表示侧围门槛下部的圆角半径，值为R6mm。
图4中侧围外板门槛区域E-E截面结构示意图，C表示侧围门槛外侧壁与车身Y向夹角，当前值为于8°。
图5中侧围外板门槛区域E-E截面结构示意图，A表示侧围外板门槛上区域型面，型面需要一定的曲率，推荐值小于R500mm；B1表示门分缝区域的侧围外特征圆角半径，推荐大于R6；B2表示侧围门槛上部区域的圆角半径，推荐值：6-30mm；T表示在侧围门槛的侧壁增加台阶，台阶的宽度推荐值2-3mm；D表示侧围门槛下部的圆角半径，推荐值2-3mm；C1表示侧围门槛外侧壁与车身Y向夹角，推荐值大于10°；C2表示侧围门槛内侧壁与车身Y向夹角，推荐值大于3°。
具体实施方式
下面结合图5，对本发明做进一步说明：
如图5所示，首先对侧围门槛上部型面A的曲率值进行约束，要求侧围门槛上部型面A的曲率半径尽可能大,不得大于500mm。侧围门槛上部型面A的曲率半径越大，板料成形过程中，门槛此区域可以产生足够的张力，制件的塑性变形和变薄率才能达到要求，零件表面不会产生压缩变形缺陷，同时侧围门槛下部也不会出现大面积的翘曲、回弹缺陷。
门分缝区域的侧围外特征圆角半径B1要求尽量大，推荐值大于R6mm，否则板料成形时，出现严重的开裂现象。侧围门槛上部区域的圆角半径B2要求设计合理，推荐值为6mm-30mm。侧围门槛上部区域的圆角半径B2若小于6mm，制件出现开裂风险大，量产时模具磨损情况也比较严重。侧围门槛上部区域的圆角半径B2若大于30mm，制件成形时外表层的拉应力增大，导致门槛区域的翘曲、回弹缺陷加重。
侧围门槛下部的圆角D是通过冲压整形工艺实现的，圆角D半径要求设计合理，推荐值2-3mm。此参数的圆角D半径，可以通过对门槛区域的整形过程，有效控制制件的翘曲、回弹缺陷。
在侧围门槛的侧壁增加台阶T，台阶T的宽度控制在2mm-3mm，增加台阶T不仅可以增加零件下部的强度，更关键的是可控制侧围门槛下部区域出现的翘曲、回弹现象。
侧围门槛外侧壁的拔模角C1要求尽量打开。侧围外板拉延工序时，为了消除滑移线风险，减少A柱区域侧整叠料、起皱缺陷，要求拉延时的冲压方向，与Z轴的夹角小于80°。侧围门槛外侧壁角度车身Y向下打开的角度若小于10°，那么就会造成侧围外板拉延时，侧围门槛外侧壁出现冲压负角现象。若通过冲压工艺增加外侧壁拔模角，会导致侧壁门槛整形量增加，无法有效控制门槛区域的翘曲、回弹缺陷。现推荐侧围门槛外侧壁与车身Y向夹角大于10°。同时侧围门槛内侧壁的拔模角C2要求车身Y向下，打开3°以上的拔模角。
上面结合附图对本发明进行了示例性的描述，显然本发明的实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围内。
Claims (2)
1.一种汽车侧围外板门槛区域结构，包括侧围门槛外侧壁、侧围门槛内侧壁以及侧围外板门槛上区域型面（A），侧围门槛外侧壁通过侧围外板门槛上区域型面（A）与侧围门槛内侧壁连接，侧围外板门槛上区域型面（A）为弧形型面，其特征在于：在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡；侧围门槛外侧壁上设有侧围门槛外部侧壁拔模角（C1），侧围门槛外部侧壁拔模角（C1）大于10°；侧围门槛内侧壁上也是有侧围门槛内部侧壁拔模角（C2），侧围门槛内部侧壁拔模角（C2）大于3°；侧围门槛内侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过门分缝区域的侧围外特征圆角过渡，门分缝区域的侧围外特征圆角半径（B1）大于6mm；侧围门槛外侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过侧围门槛上部区域的圆角过渡，侧围门槛上部区域的圆角半径（B2）为6mm-30mm；在侧围门槛外侧壁下部还设有侧围门槛下部的圆角，该侧围门槛下部的圆角半径（D）为2mm-3mm；侧围外板门槛上区域型面（A）曲率半径不得大于500mm。
2.一种权利要求1所述汽车侧围外板门槛区域结构的设计方法，包括以下步骤：步骤1、对侧围门槛上部区域型面的曲率值进行约束；步骤2、在侧围门槛的侧壁增加台阶；步骤3、对侧围门槛的侧壁拔模角进行约束；步骤4、对侧围门槛区域的上部和下部的圆角半径值进行约束；步骤1中，侧围外板门槛上区域型面（A）曲率半径不得大于500mm；步骤2中，在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡，该台阶（T）的宽度为2mm-3mm；步骤3中，侧围门槛外部侧壁拔模角（C1），即侧围门槛外侧壁拔模边与车身Y向的夹角至少大于10°；侧围门槛内部侧壁拔模角（C2）至少大于3°；步骤4中，门分缝区域的侧围外特征圆角半径（B1）大于6mm；侧围门槛上部区域的圆角半径（B2）为6mm-30mm；侧围门槛下部的圆角半径（D）为2mm-3mm。
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