車門玻璃裝配可行性與方案分析

于波，李超帥，林森，李偉，李瑞生

（華晨汽車工程研究院，遼寧 沈陽 110141）

前言

車門玻璃拆裝可行性是車門系統(tǒng)設(shè)計(jì)階段需要校核的重要問題之一，若在項(xiàng)目開發(fā)后期出現(xiàn)車門玻璃無法裝配或裝配困難的問題，可能導(dǎo)致車門系統(tǒng)的大量更改，并影響項(xiàng)目的開發(fā)進(jìn)度與開發(fā)成本。本文提供了一種通過 CATIA DMU-fitting模塊對車門玻璃拆裝可行性進(jìn)行仿真分析的方法，并提供了幾種實(shí)現(xiàn)車門玻璃拆裝可行性的設(shè)計(jì)優(yōu)化方案。

1 車門玻璃拆裝可行性的理論分析

1.1 車門玻璃拆裝方法

如圖1所示，為汽車門玻璃在裝配狀態(tài)的斷面，車門玻璃裝配后其前后邊界需完全卡入車門前后玻璃導(dǎo)槽內(nèi)，因此玻璃前后邊界距離S1大于車門導(dǎo)槽前后邊界開口S0，玻璃無法通過平推的方式進(jìn)入車門導(dǎo)槽內(nèi)。

圖1 車門玻璃裝配狀態(tài)斷面

圖2 車門玻璃裝配步驟

針對此特點(diǎn)，車門玻璃通常采用旋轉(zhuǎn)安裝的方式進(jìn)行裝配，如圖2所示，第（1）步：將玻璃旋轉(zhuǎn)一定角度后沿車門內(nèi)外板開口順入車門腔體；第（2）步：旋轉(zhuǎn)玻璃至裝配角度，前后邊界均旋轉(zhuǎn)進(jìn)入前后玻璃導(dǎo)槽內(nèi)；第（3）步：在前后玻璃導(dǎo)槽的約束下推動玻璃安裝至玻璃升降器托架上，至此，車門玻璃裝配完成。（裝配過程選取玻璃較短對角線的兩角作為旋轉(zhuǎn)邊以便于裝配。）

1.2 車門玻璃拆裝可行性分析

乘用車常用的玻璃曲面有圓柱面、橄欖球面與圓環(huán)面三種類型，圓柱面為單曲率玻璃面，橄欖球面與圓環(huán)面為雙曲率玻璃面。如圖3所示，為某車型橄欖球面車門玻璃空間尺寸示意圖，玻璃除了具有沿對角線方向的長度 L，還具有沿玻璃面法線方向的高度 l。如圖 4所示，為車門玻璃安裝開口尺寸，為滿足玻璃裝配步驟（1）的可行性，玻璃空間尺寸需滿足法向最大高度（l1，l2，l3）max小于車門開口尺寸l0；為滿足玻璃裝配步驟（2）的可行性，玻璃空間尺寸需滿足對角線最小長度(L1，L2)min小于車門開口尺寸L0。

圖3 車門玻璃空間尺寸分析

圖4 車門玻璃安裝開口尺寸

此外，由于車門內(nèi)外板腔體內(nèi)布置有車門防撞梁、門鎖與玻璃升降器等零件，進(jìn)行玻璃拆裝可行性分析時還需校核玻璃拆裝全過程與車門腔體內(nèi)其他零部件不發(fā)生干涉。

2 基于CATIA DMU-fitting 的車門玻璃拆裝可行性分析

應(yīng)用CATIA軟件的DMU-fitting模塊可以快速準(zhǔn)確地對車門玻璃拆裝可行性進(jìn)行分析，并輸出拆裝動作路徑，校核過程操作簡便且校核準(zhǔn)確性高，具體操作步驟為：

第一步，將要進(jìn)行拆裝分析的玻璃單獨(dú)放至一個Part文件，將要分析的車門周邊數(shù)據(jù)單獨(dú)放至另一個Part文件，建立Product文件，并將上述兩個Part文件裝配進(jìn)來。

第二步，進(jìn)入CATIA DMU-fitting模塊，點(diǎn)擊Track命令，在對話框中定義車門玻璃所在Part文件為操作對象，此時指南針出現(xiàn)在車門玻璃上，拖動指南針將玻璃拉出車門腔體，點(diǎn)擊記錄命令進(jìn)行位置記錄。

第三步，點(diǎn)擊Path finder命令，定義第二步的Track為工作對象，確認(rèn)后CATIA將自動查找玻璃的拆裝路徑。

第四步，點(diǎn)擊 Smooth命令，對第三步自動生成的拆裝路徑進(jìn)行優(yōu)化。

在第三步校核過程中，若玻璃無可行的拆裝路徑，則彈出對話框提示拆裝不可行，需要改進(jìn)車門裝配開口設(shè)計(jì)以滿足裝配可行性。

3 車門玻璃拆裝優(yōu)化方案

在玻璃對角線長度（L1，L2）min大于車門開口尺寸 L0的情況下，為滿足玻璃拆裝可行性，需通過設(shè)計(jì)增大車門開口尺寸L0。

3.1 玻璃導(dǎo)軌設(shè)計(jì)側(cè)向開口的優(yōu)化方案

如圖5所示，為通過玻璃導(dǎo)軌設(shè)計(jì)側(cè)向開口的結(jié)構(gòu)方案，該結(jié)構(gòu)可增大車門玻璃安裝尺寸L0，但成型工藝需增加側(cè)向開口工序，單件成本有所增加。此外，在開口尺寸較大情況下會影響導(dǎo)槽密封條與玻璃導(dǎo)軌的搭接匹配，若此開口位于內(nèi)外水切搭接位置，會影響該位置的密封性能。

圖5 玻璃導(dǎo)軌側(cè)向開口結(jié)構(gòu)

3.2 增加活裝導(dǎo)軌的優(yōu)化方案

如圖6所示的結(jié)構(gòu)方案，玻璃焊裝導(dǎo)軌延伸至內(nèi)外水切下沿，玻璃導(dǎo)槽密封條長度與焊裝導(dǎo)軌一致，車門腔體內(nèi)全部采用活裝導(dǎo)軌的型式，活裝導(dǎo)軌與導(dǎo)槽密封條集成一體，在玻璃裝配后再進(jìn)行安裝。采用該結(jié)構(gòu)型式，玻璃在車門腔體內(nèi)旋轉(zhuǎn)不受玻璃導(dǎo)軌的約束，拆裝空間有效增大，缺點(diǎn)是每次拆裝之前均需將玻璃上升至玻璃上止點(diǎn)位置，然后才能對活裝導(dǎo)軌進(jìn)行拆裝。

圖6 活裝玻璃導(dǎo)軌結(jié)構(gòu)

此外，若玻璃在上止點(diǎn)位置時玻璃下邊界位于導(dǎo)軌對接位置下端，如圖7（a）所示，則玻璃上下運(yùn)行時玻璃下邊界不會經(jīng)過導(dǎo)軌對接位置；若玻璃在上止點(diǎn)位置時玻璃下邊界位于導(dǎo)軌對接位置上端，如圖7（b）所示，則玻璃上下運(yùn)行時玻璃下邊界經(jīng)過導(dǎo)軌對接位置，為保證玻璃能順利進(jìn)入活裝導(dǎo)軌導(dǎo)槽密封條，活裝導(dǎo)軌需設(shè)計(jì)如圖7（b）所示“漏斗型”結(jié)構(gòu)進(jìn)行玻璃運(yùn)行導(dǎo)向作用。

圖7 漏斗型結(jié)構(gòu)活裝導(dǎo)軌

3.3 車門外板設(shè)計(jì)安裝開口的優(yōu)化方案

如圖8所示的結(jié)構(gòu)方案，在車門外板設(shè)計(jì)玻璃安裝插入開口結(jié)構(gòu)，通過該開口結(jié)構(gòu)玻璃可通過由上至下平推的方式進(jìn)入車門內(nèi)，該結(jié)構(gòu)型式玻璃無需旋轉(zhuǎn)操作，大大簡化了拆裝難度。但該種結(jié)構(gòu)形式僅適用于整體外板式車門結(jié)構(gòu)，且開口位置需增加外飾裝飾蓋板對開口進(jìn)行遮擋。

圖8 車門外板安裝開口結(jié)構(gòu)

4 結(jié)論

通過對玻璃形狀、尺寸以及車門開口尺寸進(jìn)行比較分析，得出了玻璃車門拆裝的可行性條件，并提出了一種運(yùn)用CATIA DMU-fitting模塊對車門玻璃拆裝可行性進(jìn)行仿真分析的方法。針對玻璃拆裝空間不足的問題，提供了設(shè)計(jì)玻璃導(dǎo)軌側(cè)向開口結(jié)構(gòu)、設(shè)計(jì)活裝導(dǎo)軌以及車門外板設(shè)計(jì)安裝插口的優(yōu)化方案。