后舉門氣彈簧變形驗證方法

彭楊，羅帥

后舉門氣彈簧變形驗證方法

彭楊，羅帥

（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的因素中，氣彈簧力導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的一大難點。文章在綜合已有的后舉門氣彈簧變形驗證方法的基礎上，結合掃描技術，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，為零件的調整和優化提供了可靠依據。

后舉門；氣彈簧；尺寸匹配；掃描技術

前言

后舉門的設計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，結合后舉門的重量和結構，配置了相應的氣彈簧輔助后舉門的開閉。這一設計使得后舉門在閉合狀態下始終承受著氣彈簧力的載荷，且由于其結構，氣彈簧力在后舉門閉合狀態下達到最大值。這種結構設計，使得后舉門周邊及自身的靜態匹配狀態受到氣彈簧力的影響，除了導致后舉門整體向后向下移動，還會導致后舉門自身發生局部變形，具體表現在舉門頂部中央向上拱起，舉門兩側向前微卷。其中，后舉門的整體位移是可以通過調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現零件的預變形。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，是達成后舉門匹配目標的關鍵。

本文結合掃描技術[2]，通過巧妙設計實驗過程，結合后舉門氣彈簧力仿真[3]驗證了可以通過Polyworks操作掃描點云將后舉門因氣彈簧力導致的整體位移和局部變形分解開來，有效地指導了車身后舉門整體位置地調整，明確后舉門自身需要進行的預變形量。

圖1 后舉門氣彈簧力變形趨勢

2 實驗方案

通過有無氣彈簧兩種狀態的后舉門周邊匹配測量以及掃描點云，結合特定的操作流程，獲得整體位移及局部變形，指導零件調整。由于緩沖塊、密封條以及鎖扣都會對舉門姿態產生影響，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+氣彈簧兩種狀態進行比較。具體操作分為實驗驗證和軟件操作。

2.1 實物操作步驟

在實物驗證階段，主要是通過標記確定舉門的姿態，確保安裝氣彈簧前后舉門沒有因為安裝動作而發生額外的移動。

（1）調整鉸鏈位置，確保在不安裝鎖扣的前提下，舉門姿態左右間隙均勻。

（2）調整鎖扣及緩沖塊，按照DTS（整車技術標準）調整后舉門與車頂、側圍的平整度和間隙。

（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），用來確認過程中整車未發生位移；若發生偏移量較大，可通過4個靶球數據擬合將點云糾正回來做比較。

圖2 車身靶球位置

（4）探測靶球，掃描后舉門，獲取初始數據。之所以需要獲取初始數據，是因為后舉門零件不可能與數模完全一致，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，后續通過有無氣彈簧力的點云對比，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，記錄初始坐標位置掃描后舉門，獲取點云。

（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，確認車身未發生位移，需要控制在0.1mm以內；掃描安裝氣彈簧后的后舉門獲得點云數據后，在軟件中對點云繼續操作。

2.2 軟件操作步驟

（1）以車身上的4個靶球為擬合點，進行數據分析。數據分析，以安裝氣彈簧前的后舉門點云為基準，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）調整安裝氣彈簧后的后舉門點云。在Polyworks軟件中，根據項目情況調整安裝氣彈簧后的后舉門點云。建議方法如下：

1）調整U/D（高低）向，使后舉門與車頂U/D平整度（1處）接近于0；

2）繞鉸鏈軸轉動點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（進出）向型面（F/A配合），可以選擇底部。

圖3 安裝氣彈簧后調整參考點

（3）分析安裝氣彈簧前后的后舉門變形量。數據分析，以安裝氣彈簧前的后舉門點云為基準，分析氣彈簧安裝前后并進行位移調整后的后舉門變形，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 實驗結果與分析

在某車型項目中，按照實驗方案進行了驗證。首先通過掃描獲得了有無氣彈簧力的后舉門點云數據后，在Polyworks中，以無氣彈簧的后舉門點云為參考數據，將有氣彈簧的后舉門點云通過車身上的四個基準球擬合，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，偏內為負，對應的云圖顏色分別為紅色，藍色，偏差在+/-0.5范圍內為綠色。）

圖4 位移調整前后云圖對比

可見在氣彈簧力的作用下，點云數據表現出來的狀態是舉門上端兩肩下沉0.6mm，兩側內卷，整個后舉門下部偏后。而這個變形量是綜合了氣彈簧導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。實際匹配中，如果按照該偏差給后舉門輸入更改，會導致改動量過大而無法實施。而舉門的U/D向是可以通過鉸鏈面及鉸鏈孔位置調整的，后舉門的整體轉動可以通過下端的鎖扣以及緩沖塊調整，這兩個量都不需要對后舉門零件進行改動。如圖所示，是將后舉門整體向上移動0.6mm，整體旋轉0.08°的點云狀態。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在車頂中間向上凸起以及兩側向內卷。在該項目中，工程師將局部變形量輸入給生產部門，確定后舉門的預變形量；將整體變形輸入給車身，確定后舉門初始姿態的調整位置，最終實車后部匹配狀態穩定且滿足要求。

4 結論

本文通過掃描技術與Polyworks軟件相結合，研究了一種評估后舉門受氣彈簧力影響導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整和鉸鏈位置調整抵消氣彈簧影響；將后舉門局部變形輸入給后舉門零件生產商，為零件預變形提供數據支持。

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

[2] 趙國初,唐立宇.激光掃描系統在后舉門受氣彈簧作用力變形分析中的應用[J].機械工程師,2018,000(004):136-138.

[3] 羅帥,彭楊,張磊,等.氣彈簧力導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

彭楊，男，本科，尺寸認證項目經理，就職于上汽通用汽車有限公司尺寸工程科，研究方向：尺寸認證，CAE。