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开闭件设计规则

上海同济同捷科技有限公司企业标准

TJI/YJY·03·32-2005

开闭件设计规则

2005-09-28发布2005-09-30实施

上海同济同捷科技有限公司发布

前言

开闭件是车身中工艺较复杂的部件，它涉及到零件冲压、包边焊接、零部件装配、总成组装等工序；开闭件也是车身上安装附件最多的总成，对尺寸配合和工艺技术都要求严格。

开闭件是车身关键运动件，其灵活性、坚固性、密封性等方面的缺点易暴露，对汽车产品的使用质量有严重的影响。

因此，生产商对开闭件的制造均十分重视，开闭件质量的好坏，实际上也直接反映了生产商的工艺制作水平的高低。

为了严格控制本公司汽车车身开闭件设计质量，我们参照国内外汽车白车身开闭件设计要求，结合本公司已经开发车型的经验，编制本汽车开闭件设计规则标准。

意在对本公司设计产品进行指导、评估和监督，让汽车车身开闭件的设计有据可依。

本标准着重强调的是开闭件设计规则，而各部分相关的技术要求、试验方法和检验规则，请参考相关国标。

本标准于2005年9月30日起实施。

本标准由上海同济同捷科技有限公司提出。

本标准由上海同济同捷科技有限公司质量与项目管理中心负责归口管理。

本标准主要起草人：

傅强

TJI/YJY·03·32-2005

开闭件设计规则

1范围

本标准规定了车身开闭件的术语、一般轿车的设计规则及其设计方法。

本标准适用于各种轿车，其它车型也可参照执行。

2规范性引用文件

《轿车车身》

《现代轿车车身设计》

3术语和定义

3.1车门内、外倾角

铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角。

3.2车门前、后倾角

铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角。

内外倾角

前后倾角

3.3门铰链的最大开度角

车门铰链所能开启的最大角度值。

3.4车门最大开度角

车门所能打开的最大角度值，一般是指限位器的最大开启角度值。

3.5双曲率玻璃

指在某两个方向都存在曲率的玻璃，而我们常常所说的双曲率玻璃一般存在于垂直的两个方向，即存在于圆环面上。

3.6滚压条

一种新型的窗框产品，它以滚压工艺为主，产品的特征多数为等截面，以光顺曲线为引导线。

复杂的特征使得它具有能固定多根密封条的功能，而且投产滚压生产线相对价格较便宜，因此，这种技术多用于日系车上。

3.7门内板鱼嘴处

即车门内板锁安装面上U型槽口处。

3.8车门长度

门内板鱼嘴处到铰链中心线的距离，如图1

（图1）

3.9铰链距

上铰链上轴衬与下铰链下轴衬之间的距离，如图2：

（图2）

4要求

4.1开闭件整体设计部分

4.1.1开闭件外表面不应有负角，除包边和局部整形外，理论上车门内、外板，前舱盖、行李箱盖都必须有良好的冲压工艺性，提高生产速度，降低生产成本，延长模具使用寿命。

4.1.2开闭件边缘要光顺，与其他件间隙要均匀。

既要达到美观的目的，又必须实现车门结构的实现和开启的可能。

4.1.3铰链为非四连杆结构时，前舱盖后端两侧需设计成向内收口。

否则打开时会与车身件干涉。

4.1.4部分前舱盖在内板中部位置有折弯特征。

我们称它为压馈筋，主要用途在于提高盖的抗弯、抗压强度和刚度，例如碰撞时保证舱盖在该处折弯变形吸能，保护乘客。

4.1.5前舱盖和后行李箱盖的内板同外板连接方式，除周边的包边外，为了增加大面积覆盖件的强度，消除板之间的振动噪音，内板和外板之间还均匀分布涂胶点，涂胶处需设计凹陷的特征，称为盛胶槽。

4.1.6前舱盖在被支撑状态时高度和角度及行李箱盖、后背门打开时的最小高度应满足国家标准；将发动机罩、后行李箱盖打开至预定的角度（一般为90º左右），它们不应与前后风窗玻璃接触，且最小应保证约为10mm的间距，后背门开度角一般在75º到90º之间，或者以后背门打开后最低点距地面高度为1800—2200mm作为标准；

4.1.7舱盖同前舱件（横梁）间、后背门（后行李箱盖）和侧围之间除密封条外，还需设有对称的一组或两组缓冲结构，如橡胶缓冲垫，用以减少路面、开闭时激励引起的震动。

开闭件都为运动件，因此在其开关时都应留有缓冲行程，加有缓冲垫，而且与其他件的间隙一般保持在5～8mm的距离。

4.1.8由于发动机罩和后行李箱盖（后背门）的原始状态和最大开度的关系，无论是撑杆、弹簧、铰链还是空气弹簧，它们所起到的都是支撑力的作用。

4.1.9由于前舱盖和后行李箱盖（后背门）中附件比较少，而且不需要过程限位，所以在设计和校核的过程中只需要校核发动机罩和后行李箱盖（后背门）在运动过程中不要与周边零部件干涉。

而前、后车门各存在三个限位，因此，还存在限位器和铰链的复合校核。

4.1.10滚压型的窗框是等截面的，与内板一般是用二氧化碳保护焊连接，在设计的过程中，会产生窗框与外表面无法匹配的问题，但偏差较小，这样是可以忽略的。

不能为了匹配外表面而违背滚压件等截面的规律。

4.1.11带有后背门的轿车，其顶盖的后部会有一处负角，这是正常的，是为了避免后背门在开启的时候的干涉，只是在顶盖冲压工序之后，再做整型。

4.1.12车门内板和护板之间需贴一层防水膜，起到防水的作用。

4.1.13开闭件上都应设计有漏液孔，在避免涂装线上电泳水和雨水的沉积。

4.1.14开闭件的包边一般为7~12mm，内板边缘到外板倒角处留2mm的净间隙，在拐角处必须设计切口，包边3~5mm，切口角度大于135º。

4.2开闭件附件部分

4.2.1铰链

轿车车门依靠两个铰链支撑在门框上，并实现其开闭旋转运动。

为满足车身表面光滑，流线型好的要求，车门铰链采用隐蔽式布置方式。

现代轿车车身广泛采用合叶式铰链。

具有质量轻、刚度高、易装配等优点，

在车门铰链的布置设计中应注意以下各个方面：

4.2.1.1为了加强其连接刚度，在门体和门柱上设置必要的加强板或采用增厚的内板激光焊接外，因为车门与铰链和门柱与铰链的连接刚度不足，往往是车门下沉的主要原因。

4.2.1.2两铰链的轴线应在同一直线上。

并根据不同的车型和汽车不同的用途，具有内、外倾角和前、后倾角，在布置铰链时尽量加大两铰链的间距，改善铰链受力状况。

前后门铰链中心距应不小于1/3的车门宽度（铰链中心线到车门鱼嘴处的距离）。

为了避免车门开启时，车门与车身的其他部位发生运动干涉，在铰链的布置中应使其轴线尽可能地向外移，尽可能地把两铰链布置在门的直线部分，这一点在车身外形的初步设计阶段就应给予考虑。

但是，由于轿车车身的侧围表面存在着一定的弧度和倾斜度，当其外形确定后，则对铰链轴线外移程度产生限制，并直接与两铰链的间距相关。

因此设计中应处理好车身外形、铰链间距和铰链轴线外移之间的关系。

根据车身外形的造型特点，可将铰链轴线内倾一定角度布置，则有利于在保证铰链间距的条件下，增大轴线的外移程度。

同时这种布置会使车门有自动关闭趋势。

一般来说，上铰链的上端到下铰链的下端要保持400mm左右的间距。

铰链中心距／车门长度=33%或更大

例如：

铰链中心距=377.19mm

车门长度=1143.0mm

377.19／1143.0=33%

4.2.1.3车门铰链轴线确定后，必须以轴线为旋转中心，进行车门开启运动校核，检查车门在最大开度位置时，有无与车身其他部位发生干涉。

一般车门最大开度角取65º～70º范围。

设计中确定车门最大开度角应考虑上下车的方便性，上车后的关门方便性，以及避免车门与车身各部分发生干涉等条件。

采用合叶式铰链时，设计中α角应小于45º。

若将铰链轴线内移，则α角增大，从而导致开门时门缝的实际间隙变小。

这样，由于车门边缘宽度的较小误差，也有可能造成车门碰到前门或前翼子板的后端。

4.2.1.4由于车门开启时，整个车门的质量及其上的作用力都作用在铰链上，应对铰链的受力状况进行分析，从而设计铰链的刚度和强度。

4.2.1.5铰链的装配结构设计应保证车门与门框的相对装配位置可以调整。

其次为了提高铰链的连接刚性，应使螺钉的连接孔分布面积较大，并且铰链的装配面要平整。

4.2.1.6对于四门轿车，车身中支柱上要安装前门门锁的锁扣和挡块，以及后门的铰链，两者布置位置应不相重合，否则中支柱结构复杂，断面尺寸增大。

4.2.1.7铰链最外侧与车门内、外板的关系，如下图：

（图3）

A、铰链在y方向有4mm的调节量；

B、铰链与门内板的接触面离内板倒角处最小间隙为2mm；

C、车门内板和外板外覆盖面的净间隙为2mm等；

综上所述：

铰链安装面与外板外覆盖面的间距在11mm左右。

4.2.1.8门铰链的最大开度角应不小于设计要求的车门开度角，门铰链的最小关闭角应小于设计要求的车门关闭角。

对于装有车门开度限位器的门铰链，其限位应可靠。

4.2.1.9相关国标参考QC/T586-1999

4.2.2锁总成

4.2.2.1锁扣啮合部分所在平面应与铰链中心线垂直，允许误差±1°。

这样才能使锁体在开闭件关闭或打开的时候能顺利工作，不至于出现卡死现象。

4.2.2.2锁扣到门内板鱼嘴处的距离在设计的时候有两种方案：

1、当锁扣超出车门内板表面时，直接留足锁顺利开启和锁止的余量，超出锁体口边缘3mm；2、当锁扣不超出车门内板表面时，要求锁扣到门内板鱼嘴处的距离在超出锁体口边缘的情况下为10mm以上。

这是考虑碰撞之后车门仍能顺利打开而规定的。

4.2.3内扣手和门把手

内外把手是车门上重要的开闭工具，它们的安装和设计需要符合：

人机工程的要求，让人能方便而又省力的打开；功能要求；不与其它件有干涉，能自由开闭；同时又不能凸出表面，有效防止误开启。

4.2.3.1内扣手

4.2.3.1.1一般的结构形式：

如图4所示。

开启臂

图4内扣手结构形式

4.2.3.1.2常用的安装形式

一般采用一个孔或面定位，两个孔安装。

如图5所示。

图5内扣手的安装形式

4.2.3.1.3开启度和行程

从人机工程学角度来说，一般要求内扣手在开启30°-45°时即将门锁打开。

锁的具体内开行程要由锁厂提供。

一般设计时，内扣手旋转到最大角度的行程要大于锁的内开行程。

4.2.3.1.4开启力

一般开启力在20N-30N之间。

4.2.3.2外把手

4.2.3.2.1结构形式

外把手大致可以分为以下两种形式：

翻转式和外拉式，如图6所示。

翻转式外拉式

图6外把手结构形式

4.2.3.2.2位置要求

门外把手的放置位置要符合人机工程学的要求，一般的离地高度在850mm-1000mm，一般设计在车门外板的棱线上。

4.2.3.2.3安装定位方式

一般门外把手安装的结构中应该有两个安装点，外加一个定位机构，而且把手与外表面之间必须增加减振垫，一来为了减振，二来可以起到密封的作用。

如图7所示。

图7外把手的安装结构

4.2.3.2.4开启度和行程

一般要求外把手在开启最多到30°时即将门打开，具体的行程要由锁厂提供。

设计时要保证门把手的旋转无干涉，旋转角度应能保证锁的开关行程。

并且要注意：

门把手的设计开启行程要大于锁的外开行程。

4.2.3.2.5开启力

开启力：

一般开启力在20N-30N之间。

外把手上的弹簧力必须设计合理，要能保证把手在开启后能自动复位。

4.2.3.2.6结构设计要求及与钣金和附件的关系

由于外把手与周围件的距离相对比较小，所以门外把手在设计的时，即要保证本身运动部分的旋转无干涉，旋转角度应能保证锁的开关行程，还要保证它在运动过程中与周围其他件有一定的间隙。

外把手与玻璃，玻璃升降器，锁体的位置关系如图8所示。

后门把手前门把手

图8前后门把手与相关钣金和附件的位置关系

外板上的结构必须在满足门外把手安装结构、保证强度的基础上，又要满足车门外表面的冲压工艺性。

车门外把手与外表面之间必须增加减振垫，一来为了减振，二来可以起到密封的作用。

外板上的结构必须在满足门外把手安装结构、保证强度的基础上，易于冲压。

门外把手一般设计在车门外板的棱线上，门外把手在设计的时候，首先要保证本身运动部分的旋转无干涉，旋转角度应能保证锁的开关行程。

4.2.4车门玻璃

根据公司专家和开闭件所成员的努力，基本统一了思想，除了客户特殊要求外，所有车型的玻璃都按照双曲率玻璃进行设计，即用圆环面进行拟合，如图9。

4.2.4.1环面玻璃的设计思想

圆环面的数学方程如下：

（x2+y2+z2+R2-r2）2=4R2（x2+z2）

圆环面方程的基本参数标示于图10。

图9圆环面玻璃思想简图图10圆环面的基本参数

当R足够大且圆柱半径r〈〈R时从圆环面上截取的玻璃曲面仍近似为柱面。

玻璃的运动可以认为是一种绕圆环面中心引导线的旋转运动，其运动轨迹是与引导线成一定夹角的圆环截面线的一部分。

可建立如下圆环面玻璃的数学模型：

半径为r的圆K沿圆的法向以半径R作旋转运动得到的曲面即为一圆环面，圆K为母线，圆R为导动线。

圆环面的几何参数方程为：

x=（R+rcosθ）cosα,

y=（R+rcosθ）sinα,

z=rsinθ，其中0≤α≤2π，0≤θ≤2π

对于圆环面上的母线圆K，圆K上任意点a绕圆K的圆心O1’等角速度旋转角度θ时，圆K绕与其共面的轴OZ等角速度旋转角度α，如图11所示。

图11基于参数方程的圆环面

4.2.4.2设计准则

4.2.4.2.1玻璃升降器在设计的过程中，关键在于安装和玻璃导轨的曲线确定。

在安装的过程，包括电机和导轨的安装位置的确定，而玻璃导轨的曲线就要由B柱和玻璃型面来决定了。

为了和外造型匹配，达到玻璃升降的平顺性，玻璃要设计为双圆环面，经验数据如下：

小客车为R=15~25×104mm,r=1200~2000mm，大客车为R=∞,r=4000~7000mm；

4.2.4.2.2车窗玻璃在运动到最低点时与车门内板底部的距离不能小于12.0mm。

4.2.4.2.3前门玻璃在设计时应该能够完全下降至内外板之间，来保证前排驾驶员的操作视野；后门玻璃允许最低下降位时，窗玻璃的上沿高出车身腰线或车窗下沿100mm以下。

4.2.5密封条

一辆汽车密封条的设计的好坏直接影响了防水、防尘、隔音的能力，影响门、盖闭合力的大小，它是汽车在使用、检测的重要功能之一。

4.2.5.1作用

密封条的主要作用是密封（防水、防尘、隔音）、美观、减振、补偿误差。

4.2.5.2设计规则

4.2.5.2.1在设计过程中密封面应该与密封条数模应该是干涉状态，干涉不能太大，会使也不能太小。

一般为有效压缩尺寸的1/3~1/2，这样才能充分发挥密封条的作用，又不至于运动件在运动的过程中产生过大的摩擦力和压紧力。

4.2.5.2.2一般在同一种车型中，相同截面的密封条，其有效压缩量是一致的，

4.2.5.2.3玻璃的升降和密封条有着密不可分的关系，因此，两者的干涉量在玻璃运动的过程中变化应保证在2mm以内；且在运动的过程中玻璃也会在前后方向窜动，因此，玻璃导槽中密封条与玻璃也应预留2mm的余量，保证玻璃的存在运动偏差的情况下仍能顺利升降。

4.2.5.2.4图12以一窗框为滚压条的样车为例，对较常规的密封条进行了分析，不仅对密封条本身的断面进行了分析和定义，也对密封条的固定方式和压缩尺寸、配合间隙进行了定义，对相同或相近车型的密封是一种参考。

（图12）

4.2.6玻璃升降器

4.2.6.1种类

A、手动式（现在基本不用，本规定不作讨论）

B、电动式

a绳轮式

b叉臂式（齿轮臂式）

C、使用范围

绳轮式—玻璃面小圆半径较小

叉臂式--玻璃面小圆半径较大

绳轮式电动玻璃升降器设计流程

4.2.6.2绳轮式（如图13）：

（图13）

4.2.6.2.1在设计玻璃升降器之前，需要了解玻璃面，玻璃导轨及玻璃上下止点的位置等一系列的先决条件。

4.2.6.2.2升降器导轨弧度及位置的设计。

在有了玻璃的数据后，同时求出玻璃的质心位置，根据以往设计经验和一些样车数据，一般单导轨的位置是在玻璃质心位置向B柱方向偏移15-25mm，双导轨的间距应该在不干涉内门板和其它附件的情况下尽可能大，但两个导轨的中线应该在玻璃质心位置向B柱方向偏移15-25mm。

导轨位置确定后，通过偏置玻璃面求出导轨的弧度，此导轨弧度为空间螺旋曲线。

（附加示意图14）

（图14）

4.2.6.2.3玻璃滑块的设计。

由于玻璃的平衡安装方式表现在玻璃滑块与玻璃的连接上，故可以在玻璃上确定安装孔位及孔距，由此可以确定玻璃滑块上传动钢丝夹的位置及确定滑块安装孔的位置。

滑块上缓冲垫的相对位置也可以确定，滑块设计完成。

4.2.6.2.4导轨总成的设计。

由于玻璃的安装孔位，上下止位，玻璃滑块已知，根据玻璃滑块上缓冲垫与玻璃的相对位置关系，确定导轨上夹头和下面玻璃下位挡块的位置。

挡块位置确定后，下夹头位置确定，从而导轨长度确定。

在根据车门内门板所给定的导轨支架安装位置确定导轨上下支架的位置。

导轨总成设计完成。

4.2.6.2.5驱动总成的设计。

导轨总成位置确定后，确定所选用的电机的外形尺寸，进行车门内板的布置，从而确定电机的安装位置。

（假如所选用电机和内板干涉，可以采取以下措施：

①更换电机②修改内门板）。

根据玻璃行程，确定卷丝筒的圈数及高度。

根据卷丝筒及电机设计外壳。

（须注意玻璃运动过程中与罩壳是否干涉，。

驱动总成设计完成。

4.2.6.2.6附件设计。

导轨总成及驱动总成的位置确定后，钢丝绳及压力管组件确定。

（须注意上下夹头出钢丝绳与外壳口处钢丝绳应平滑过度，必要时调节电机安装位置）。

4.2.6.2.7设计要点。

玻璃升降器总成设计要求玻璃升降平稳，无抖动，无扭转，升降速度符合技术要求，无异常杂音和噪音，耐久性符合技术要求的规定。

（电动玻璃升降器设计要求可以参照QC/T636-2000《汽车电动玻璃升降器》）

至此，绳轮式电动玻璃升降器的设计完成。

4.2.6.3叉臂式（如图15）：

（如图15）

4.2.6.3.1固定方式

电机固定在电机支架上，电机支架和短导轨固定在车门内板上，长导轨与车门玻璃连接。

4.2.6.3.2驱动方式

电力来自汽车电瓶，由电线输入电机，电机提供整个升降器的动力。

电机输出旋转运动，带动齿板和升降臂进行旋转运动，从而使长导轨和玻璃进行上下运动。

4.2.6.3.3设计要点

a、确定电机支架安装平面

先找到玻璃的上下止位，上下止位上玻璃各有两个与升降器的固定点，由这四个点拟合成一个平面，电机支架的安装平面即由该平面偏置获得，偏置距离由升降器机构决定。

b、为满足玻璃的上下运动，必须要具备的升降器机构的几何关系

在图1中，把图中的A、B、C、D、E、F、G投影到电机支架安装平面上看

①A、B、E三点成一线

②B、C、D三点成一线

③A、F、G三点成一线

④BA=BE,BC=BD（通常BA=BE=BC=BD）

c、确定升降臂和平衡臂的变形量

由于玻璃运动近似圆弧运动，但升降器的长导轨在自由状态下是平面运动，所以在玻璃升降过程中，升降臂和平衡臂会变形随长导轨一起运动。

为了使升降器的寿命得以提高，我们希望在运动过程中，升降臂和平衡臂的变形量尽可能地小。

下图表示了玻璃运动轨迹和长导轨在自由状态下的运动轨迹，A、B、C分别表示了玻璃在上、中、下三个位置时升降臂和平衡臂的最大变形量，其中C>A=B。

（如图16）

（图16）

4.2.7车身包边结构设计要素标准

4.2.7.1外覆盖件和内板连接时，由于外表面的质量要求不能使用焊接，一般采用包边连接。

包边的方式主要有两种形式：

A、直接包边

直接包边用的比较广泛，绝大多说的车门和前后舱盖都采用这种包边结构。

直接包边形式及尺寸要求如图17，18所示。

图17图18

B、球头包边

车身包边一般都采用直接包边，但在前舱盖靠前挡风玻璃处使用球头包边形式，一是为了减少因材料的堆积而影响表面质量问题，二是为了在装拆和维修过程中，人手不至于卡进。

（具体标准参考《轿车外部凸出物》GB11566-1995）

球头包边的尺寸和结构形式如图19所示。

图19

4.2.7.2车身包边的注意点：

外边面曲率变化较大处。

在这些地方，为了防止材料堆积起褶皱，需要减少包边量，但最小要有2mm的有效包边长度，如图20，21所示。

图20

图21

1．车身包边的拐角处。

此处的包边需要做特殊的处理才能保证包边质量，一般是在此处开一个缺口或作一个特殊形状，如图22，23所示。

图22

图23

4.2.8其它附件的设计规则

4.2.8.1滚压型的窗框是等截面的，与内板一般是用二氧化碳保护焊连接，在设计的过程中，会产生窗框与外表面无法匹配的问题，但偏差较小，这样是可以忽略的。

不能为了匹配外表面而违背滚压件等截面的规律

4.2.8.2给防撞杆定位时从防撞杆边缘到外表面距离最小是5mm，为涂胶之用，一来避免车门外板大面无支撑，二来避免防撞梁与外板之间的碰撞。

。

防撞杆的中心和H点尽可能的近。

确保在调整以后，车窗玻璃下降后和防撞杆有12.5mm的距离。

。