門飾板與窗框配合間隙的設計研究

李新，王旭初，鄒剛

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門飾板與窗框配合間隙的設計研究

李新，王旭初，鄒剛

（北京汽車股份有限公司汽車研究院，北京 101300）

為提高汽車內飾的感知質量設計，目前市場上中高檔車一般配置有窗框飾條遮蔽車身鈑金顏色。出于成本考慮，也有一少部門車型采用窗框增加黑膜的方案遮蔽車身鈑金顏色。文章就是以某款車型為例說明門飾板與窗框黑膜的間隙設計，除了考慮經驗設計值，還要考慮各配合零部件之間的公差累積及門飾板PP材料的熱脹冷縮變形。文章通過對門飾板尺寸公差計算及高溫環境下膨脹量進行試驗驗證，對門飾板與窗框黑膜間隙設計進行研究，解決門飾板與窗框黑膜干涉的問題，為后續車型規避此問題提供參考依據。

門飾板；窗框黑膜；高溫膨脹

前言

一般汽車門飾板與窗框的配合形式有三種類型：1）窗框上帶有窗框飾條，門飾板與窗框飾條配合；2）窗框上貼黑膜，門飾板與窗框黑膜配合；3）窗框不做任何處理，門飾板與窗框配合。從汽車內飾感知質量設計方面來講，帶有窗框飾條的感知質量最佳、窗框貼黑膜感知質量次之、窗框不做任何處理感知質量最差。本文所涉及的車型是第2種類型窗框上貼有黑膜，門飾板與窗框黑膜配合。

某車型汽車經夏日高溫暴曬后出現門飾板與窗框黑膜干涉的問題，經排查，門飾板與窗框黑膜設計間隙1mm，公差±1.0，新車裝配下線后實車裝配間隙與設計保持一致，未出現門飾板與窗框黑膜干涉的問題，但新車經高溫暴曬后90%車輛出現門飾板與窗框黑膜干涉現象，如圖1所示。本文將從這一問題的產生原因、解決方案及措施展開研究，為后續車型規避此問題提供參考依據。

圖1 門飾板與窗框黑膜干涉

1 門飾板與窗框配合的尺寸設計

為保證良好的外觀效果，提升產品感知質量，門飾板與窗框設計間隙不宜過大，目前市場上的車型門飾板與窗框配合的經驗設計間隙一般為1.0mm，公差±1.0。若為門飾板與窗框直接配合，該設計一般不會出現質量問題，在高溫環境下門飾板會受熱膨脹（材料本身物理屬性），門飾板與窗框間隙減小甚至接觸，門飾板兩端有窗框鈑金限制，會抑制門飾板的高溫變形量，不允許門飾板自由膨脹變形。

1.1 門飾板與窗框間隙尺寸公差計算

圖2 門飾板與窗框間隙尺寸鏈

圖2為門飾板與窗框間隙尺寸鏈，各標注字母尺寸表示如下：

a：門飾板匹配面公差±0.5；

b：窗框匹配面公差±0.6；

c：門飾板安裝定位孔公差±0.5；

d：尺寸公差及孔銷浮動±0.2；

e：門飾板與窗框間隙公差，計算公式為：

1.2 門飾板PP材料高溫膨脹試驗

門飾板為PP+EPDM-T20材料，在高溫環境下必定會受熱膨脹，這是材料的物理屬性，但膨脹變形量會根據結構設計不同而變化，下面通過高溫環境倉驗證某車型門飾板在高溫環境下的膨脹變形量。

通過歷年汽車高溫環境試驗總結，在夏季吐魯番高溫暴曬下，汽車門飾板的溫度可達到70℃左右，模擬實際高溫試驗環境，我們將高溫環境倉的溫度設置為80℃。為保證試驗結果的準確性，將門飾板安裝到車門鈑金上，將門飾板與車門鈑金一起放進高溫環境倉進行試驗，用間隙尺測量記錄試驗前、試驗中、試驗后的數據，以下圖3、圖4分別為左前門、右前門的測量數據，其中第一行為門飾板與窗框黑膜前端間隙，第二行為門飾板與窗框黑膜后端間隙。

圖3 左前門飾板前、后端與窗框間隙試驗數據

圖4 右前門飾板前、后端與窗框間隙試驗數據

對以上試驗數據進行總結：

1）門飾板與窗框黑膜前端間隙：試驗前均為1mm，高溫狀態下間隙變為0.25mm，試驗結束后冷卻狀態下門飾板收縮間隙變為2mm；高溫狀態下前端間隙保持0.25mm的原因為密封條的翻邊夾在門飾板與窗框黑膜之間起到支撐作用，密封條翻邊的厚度為0.25mm。

2）門飾板與窗框黑膜后端間隙：試驗前均為1.5mm，高溫狀態下門飾板均與窗框黑膜接觸，試驗結束后冷卻狀態下門飾板收縮間隙變為2mm；

可以看出，門飾板在80℃高溫環境下的受熱膨脹量為1.5mm，為保證門飾板與窗框黑膜不接觸，門飾板與窗框黑膜的設計間隙必須大于1.5mm。

上述1.1中門飾板與窗框間隙尺寸公差計算為±1.13，門飾板80℃高溫環境下膨脹量為1.5mm，故門飾板與窗框黑膜的設計間隙應該為2.63±1.13，這樣才能保證高溫環境下門飾板不會與窗框黑膜接觸。

2 門飾板與窗框黑膜配合方案分析研究

按照上述門飾板與窗框配合的尺寸進行設計，門飾板與窗框黑膜間隙的設計值2.63±1.13，汽車內飾感知評價外觀視覺效果太差，且門飾板受熱膨脹冷卻后又會收縮，按此設計冷卻狀態下門飾板與窗框黑膜的間隙可達3mm左右，用戶感知質量差，為解決此問題有以下三種方案。

2.1 門飾板與窗框黑膜之間支撐設計

門飾板與窗框黑膜間隙設計為1.5mm，將密封條翻邊夾在門飾板與窗框黑膜之間起支撐作用，如圖5所示。

圖5 門飾板與窗框黑膜間隙設計狀態

在高溫環境下門飾板受熱膨脹，密封條翻邊被擠壓在門飾板與窗框黑膜之間，保證門飾板與窗框黑膜間隙0.5mm，如圖6所示，不會出現門飾板與窗框黑膜干涉的問題。

圖6 門飾板與窗框黑膜間隙高溫狀態

2.2 門飾板與窗框黑膜配合下部增加支撐筋

門飾板支撐筋與窗框黑膜的間隙為1.0mm，門飾板與窗框黑膜的間隙為1.5mm，在受熱膨脹狀態下支撐筋結構早于門飾板接觸窗框黑膜，即使黑膜被破壞也不在外觀視覺區域，保證門飾板與窗框黑膜間隙為0.5mm，如圖7所示。

圖7 門飾板與窗框黑膜配合支撐筋設計

2.3 門飾板底部增加泡棉遮擋間隙

按照上述門飾板與窗框配合的尺寸進行設計，門飾板與窗框黑膜間隙的設計值2.63±1.13，外觀視覺可見間隙大，可采用門飾板底部增加泡棉的措施進行彌補，消除可見的視覺孔洞，如圖8所示。

圖8 門飾板底部增加泡棉遮擋間隙

通過以上三種方案分析研究，某車型選用2.1方案來解決門飾板與窗框黑膜間隙的問題，其他車型設計時可根據本車型具體情況選擇合適的方案，在以后的車型設計中需要充分考慮，避免此類問題發生。

3 結束語

門飾板與窗框黑膜的配合間隙設計，除了考慮經驗設計值，還要考慮各配合零部件之間的公差累積及門飾板PP材料的熱脹冷縮變形，通過理論計算與試驗驗證，設計合理的結構及配合尺寸，為后續車型規避此問題提供參考依據。

窗框增加黑膜遮蔽車身鈑金是為了更好地提升汽車內飾感知質量設計，應需充分考慮該設計引發的各種失效模式，做好DFMEA預防。隨著汽車市場的蓬勃發展，自主品牌汽車與合資品牌汽車的差距往往體現在精細化設計上，這就需要工程師對于每個設計尺寸都要深入研究、分析透徹，希望本文的研究能夠對類似設計問題有一定的幫助。

[1] 崔慶泉.汽車尺寸感知質量評價的研究與應用[J].汽車工程師2014(3).

[2] 陸飛.汽車感知質量評價的方法與應用[J].汽車工程師2017(5).

Design research on the tolerance clearance between door trim and window frame

Li Xin, Wang Xuchu, Zou Gang

( Beijing Automotive Technology Center, BAIC MOTOR Co., Ltd, Beijing 101300 )

In order to improve the perceived quality design of the automobile interior, currently the medium-high grade automobiles on the market are generally equipped with window frame strips to shield the body sheet metal color. For cost reasons, there is also a small department model that uses window frame black film to shield the body sheet metal color. This article is to illustrate the clearance design between the door trim and the window frame black film by taking a certain model as an example. In addition to considering common practices, it is also necessary to consider the tolerance accumulation between mating parts, PP material heat-expansion and cold-contraction deformation of the door trim. In this paper, through the calculation of the dimensional tolerance of the door trim and heat-expansion in high temperature environment, design research on the tolerance clearance between door trim and window frame is to solve the interference problem of the door trim and the window frame black film, provide references to avoid this problem for the subsequent models.

Door trim; Window frame black film; Expansion in high temperature

U463.8

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1671-7988(2018)21-120-03

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李新，女，碩士，汽車內飾工程師，現就職于北京汽車股份有限公司汽車研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.042