近年來，我國汽車產業快速發展，特別是自主品牌與合資品牌的加入，使得汽車的價格逐步走低，汽車正以年產干萬臺的數量充斥著消費市場。而隨著時代的進步和人們收入水平的提高，汽午作為一種提高生產效率和生活質旨的交通工具走進了千家萬戶。

在汽車行業中因設計問題所導致的汽車召回事件頻頻發生，這些事件從側面告訴我們在開發新產品時不僅要注重開發周期及成本，而且要注重產品質量及用戶的需求。即將推出新的家用汽車產品三包法，對汽車產品及質量有著更嚴格的要求：整車“三包”有效期應不低于2年或者4萬km；主要總成和系統的一泡”有效期應不低于3年或者6萬km。為此， 我們應該把主要精力放在產品開發前期，盡量把結構做到最優，避免“亡羊補牢”的現象發生。

鉸鏈加強板與舉升門內板（及外板）進行焊接，為鉸鏈提供安裝點且為鉸鏈安裝點提供一定強度。對于舉升門系統，不管是車身側還是門側，鉸鏈區域鍍金應力集中且過大一直是個棘手的問題，因此如何降低此應力值是舉升門鉸鏈加強板設計中重要的研究內容。

本文針對舉升門鉸鏈加強板在實車路試中遇到的鉸鏈處內板開裂問題，研究如何降低鉸鏈區域鈑金應力值。通過塒鉸鏈加強板的結構進行優化，以達到最優的狀態，進而達到降低應力值、改善舉升門系統性能的目的。在結構優化過程中利用CAE工具進行輔助設計，不僅可以提高結構設計質量，而且可以縮短設計周期。節省大量的試驗和生產費用。

1、舉升門鉸鏈處內板開裂問題描述及分析

車輛在海南試驗場進行整車可靠性路試試驗時，來完成規定的粗糙路里程（2.6萬km)就發現舉升門鉸鏈處內板開裂現象，最大裂紋約15mm，如圖1所示。

經實車檢查確認，并對此處設計數據進行校核，發現鉸鏈安裝兩端邊界與鉸鏈加強板上端邊界是交錯的，圖2為結構設計狀態（圓圈表示焊點）。同時對設計狀態的數據進行CAE強度分析（計算方法及加載約束均按CM標準），計算結果如圖3所示。

經過分析及計算，得出內扳開裂的根本原因如下：

(1)在車輛運行中，田鉸鏈安裝面i端邊界與鉸鏈加強板下端邊界是交錯的，此時內板為單層板受力，且鉸鏈加強板沒 有起到應有的保護內扳的作用，鉸鏈安裝面上端邊界對內板形成切割加大此處內板開裂的風鹼。

(2)鉸鏈安裝面下端處應力集中且最大值選293MPa．門內板材料為BUSD，厚度t=0.75(沖壓用冷連軋鋼板，寶鋼企業標準Q/BQB 408-2009)，其屈服強度為120 - 210MPa，根據CAE分析計算得出最大應力值為293 MPa (>210 MPa)．已 經超出板材的屈服極限，存在極大的開裂風險，且分析得出的開裂位置與實車故障位置一致。板材的力學性能如圖4所示。

2、舉升門鉸鏈處內板開裂問題優化方案

從圖2的鉸鏈加強板設計結構狀態來看，鉸鏈加強板上端 邊界到內板包邊圓角約有5 5 mm的距離，可適當延長鉸鏈加 強扳的上端邊界以消除鉸鏈安裝面上端邊界與鉸鏈加強板上端 邊界交錯的狀態（門內板單層受力狀態）。結合設計數據的狀 態及其周邊約束，制定了以下優化方案。

方案1：在原來一塊加強板的基礎上新增一塊螺母板(板材為SPCC．厚度1:2.0 mm)，鉸鏈安裝螺母焊接在螺母板上， 同時擴大原有加強板的鉸鏈安裝7L．螺母板與原有加強板焊接 后再與門內板進行焊接。

方案2：在方案l的基礎上，延長原有加強板及螺母板上 端邊界5mm。

方案3：在方案2的基礎上，在鉸鏈安裝面區域的鉸鏈加強板及門內板貼合而處增加結構膠。

方案4：在鉸鏈處內板起一沉臺，將加強板延長到門包邊上，塞進門內板與外板包邊中間，先于內板焊接后再進行內外板包邊。

各優化結構方案如圖5所示。

3 、各優化方案CAE計算結果

下述共設計了4種不同的結構優化方案，分別時其內板應力值進行計算（計算結果見表1），然后進行對比分析(見表 2)．以獲得最優可行的更改方案。

4、方案的對比、選定及驗證

對比4個靠案的分析結果，可以看rm每一次的優化措施都 是十分有效的，此時最大的應力值均在板材的屈服范嗣內，尤其是方案4對應的內板應力值降低最為顯著，比方案1降低了約26%。較原方案降低了約51%，可以認為方案4的鉸鏈加 強板結構為最優結構設計。但目前所有零件均為全工裝狀態， 如果按方案4進行改進，將導致門內板成型橫模具和鉸鏈加強板成型模、落料模匣內外板的包邊機工藝更改，如此大的更改量，不但需要一大筆修模費用，還需要花費較長時間整修模具及調試工藝。方案3的效果也很明顯．較方案l降低于約20%，如果不采用專用舯涂結構腔的設備，用膠槍進行打股， 會影響生產節拍。尤其是冬季，膠罐頒加熱，結構膠的使用條件相當苛刻且難以控制，如果采用專用的涂結構膠的設備，生產不能停線，再則會造成了膠管堵塞，導致出膠浪費，結構膠本身的價格也相當昂貴，且相關設備的維護費用也很高。

結構膠適合于不同類型金屬的高強度粘接。作為一種粘接膠，它可以和點焊、鉚釘和螺絲等其他機械周定方式一起使用；在某些情況下，可以代替E述機械固定方式。結構膠在室溫下的黏度較高，因此在室溫下較難施工。但是，其黏度隨溫度的升高而降低，因此使用前需加熱到55一60℃。加熱時要均勻，腔內部和外部的溫度要一致。結構膠多用于前艙、車架及側圍需要焊接但不能實現的部位。

在保證產品性能的前提下，我們對更改零件與原零件互換性最大、產生費用最小、修模時間最短的方案進行更改。綜合對比，我們采用方案2較原方案降低于約35%，具有一定的可行性。

對以上4個方案中更改的零件做出手工樣件，按各方案的零件狀態廈焊點信息跟蹤造車并進行整車可靠性路試。路試結果顯示：方案1驗證失敗，在未完成2萬km粗糙路即發現鉸鏈處內板開裂的問題重現，其余3個方案均驗證成功。

5、舉升門鉸鏈加強板的前期設計

通過以上對實際問題的分析、優化、CAE分析及路試驗證，得到了最優的鉸鏈加強板的改進結構設計方案（方案4）， 為后續整車項目舉升門系統中鉸鏈加強板的結構設計作了指引，在阿期鉸鏈處(T03C)截面設計時要充分利用上述改進結構方案的經驗。但方案4中內板起沉臺，延長的鉸鏈加強板衛是寨進門內板與外扳的包邊中問之后再進行包邊操作，將導致在內板有沉臺的此段區域包邊雎不實、涂密封膠時因涂膠而不平整造成涂膠不均勻，工藝便利性及感知質量均有所降低。為了提高工藝操作的便利性及感知質量，在方案4的結構上作了進一步的改進：將加強板上端與內板的焊接面退后至內外板包邊外，取消內板處的沉臺，將鉸鏈加強板延伸至窗框角處，加強板、內板及外板進行焊接，這樣的結構設計既能有數避免鉸鏈安裝面邊界與鉸鏈加強板上端邊界交錯的狀態，又保 證r鉸鏈處內板及加強板兩層板受出，同時提高了工藝操作的便利性，也解決了包邊處涂密封膠時因跳槍而導致涂腔不連續的感知質量問題。T03C設計截面如圖6所示。

根據以上設計截面進行鉸鏈加強板的具體結構設計，如圖7所示。經CAir工具分析計算，此種結構鉸鏈處內板最大的碰力值為65MPa。

 

6、總結

根據以上4個方案的CAE分析結果，可以看出鉸鏈處內板應力值的降低與鉸鏈加強板的結構有著密切的關系。從方案 1、2與原方案之間的對比可以看出，單純地增加板料對降低內扳應力值的效果不是特別明顯，不但使工藝變復雜且成本增加；方案3采用特殊工藝取得了較好的效果，同樣使工藝變復雜且成本增加；方案4更改了鉸鏈加強板的結構，應力值相對降低雖多，效果最為明顯，特別是借鑒之前的經驗后，在后續項目中經過改進的鉸鏈加強板結構達到最優的狀態。