氣彈簧力導致某SUV車型后舉門變形的分析與解決

孫相龍

摘 要：后舉門鈑金由于柔性大、剛性弱等特點，在氣彈簧力的作用下會產生變形，影響實車尺寸匹配。文章以氣彈簧力導致某SUV車型后舉門變形的問題為實例，系統性分析解決后舉門氣彈簧變形這一實際生產問題。通過后舉門氣彈簧變形試驗收集氣彈簧力導致后舉門變形量，并實施后舉門整體位移、后舉門鈑金局部反變形方案妥善解決氣彈簧力導致的后舉門變形問題，為此類問題的分析與解決提供了可行性方案。

關鍵詞：后舉門;氣彈簧;整體位移;反變形

Abstract： The metal plate of lift gate， with large flexibility， weak rigidity character and so on， can be deformed by the gas spring force， which will affect the dimension matching of the real car. This article takes the problem of gas spring force deformation of lift gate for an SUV， and systematically analyzes the actual production problem of gas spring force deformation of lift gate. The deformation of lift gate is collected through the lift gate gas spring deformation test. The solutions including the overall displacement and anti-deformation of lift gate are implemented， which properly solve the deformation caused by the gas spring force. This article provides guidance for the analysis and solution of such problem.

Keywords： Lift gate; Gas Spring; Displacement; Anti-deformation

前言

隨著人們對美好生活的向往需求日益增加，汽車逐漸成為人們生活中的消費必需品，同時用戶對汽車的外觀造型和內外飾匹配質量的要求也越來越高。市場上SUV、MPV等車型普遍采用氣彈簧作為掀背式后舉門實現開啟、關閉功能的關鍵零部件[1]。傳統后舉門大多采用柔性大、剛性弱的金屬薄板制作，裝配氣彈簧后，在較大氣彈簧力的作用下，后舉門會產生變形，難以保證實車尺寸匹配精度[2， 3]。針對這一問題，有學者提出了一些解決方案，主要包括：（1）后舉門鈑金結構加強;（2）優化氣彈簧在后舉門區域的布置[4];（3）通過提升后舉門剛度同時實現輕量化[5];（4）后舉門鈑金預變形[6]等。

本文以氣彈簧力導致某SUV車型后舉門變形的問題為實例，通過前期試驗數據收集與對比，量化氣彈簧力所造成的后舉門變形量，并結合后舉門制造工藝特點，從尺寸工程角度針對性提出可行性解決方案，通過理論與實踐相結合，最終在實際造車過程中進一步驗證了方案的有效性。

1 后舉門氣彈簧變形試驗

1.1 試驗方法

本試驗模擬造車工藝順序，用鉸鏈將油漆后的后舉門安裝到整車TAC（Total Assembly Checking Fixture）檢具上，再將總裝外飾件、bumper、鎖扣、密封條等安裝到后舉門上，然后參照DTS（Dimensional Technical Specifications）標準調整后舉門與車頂、側圍的平整度和間隙，使用間隙尺和面差尺采集無氣彈簧狀態下的后舉門數據（包括后舉門與車頂、側圍間隙和面差，后舉門與側圍調平點Z向階差），數據采集點如圖1所示。安裝氣彈簧后，保持后舉門關閉狀態，按照上述測量方式采集有氣彈簧狀態下的后舉門數據。

1.2 數據收集

參照上述試驗方法，收集10組氣彈簧安裝前后的后舉門測量數據，比較氣彈簧安裝前后的后舉門尺寸變化，識別后舉門變形狀態，并計算后舉門變形量。

1.3 結果分析

通過數據分析與對比，發現氣彈簧力會導致后舉門產生兩種變形形態：一是后舉門整體向下位移;二是后舉門車頂區域、擾流板安裝面的局部變形，如圖2所示。比較氣彈簧安裝前后的后舉門數據，在氣彈簧力作用下，后舉門整體Z向向下位移1.0mm;后舉門車頂區域呈拱形姿態，后舉門中間頂部區域Z向面差偏低0.35mm，車頂兩端Z向面差偏低0.75mm，車頂中部與兩端存在0.4mm階差;車頂擾流板區域Z向面差偏低1.25mm;此外，擾流板兩側Y向也會在氣彈簧力的作用下向內變形1.0mm。去除后舉門整體位移量，可獲得后舉門局部變形量為0.25～0.65mm。

2 后舉門氣彈簧變形解決方案

針對氣彈簧力導致的兩種不同變形特征，結合實際生產工藝，分別制定相應解決方案。同時，依據試驗變形量結果，可以精準量化解決方案。

2.1 后舉門整體位移方案

在實際生產中，后舉門鉸鏈為腰形過孔設計，運用鉸鏈定位工裝可實現后舉門在X方向與Z方向的位移調整。因此針對本案例中后舉門整體向下位移1.0mm，只需在車身表調工位將后舉門向上補償1.0mm安裝即可。

2.2 后舉門車頂局部變形方案

對于后舉門車頂區域的局部變形，在產品設計初期可采用鈑金結構加強或更改氣彈簧支撐點位置等方式解決，這樣可以有效降低后期產品修模所花費的多余成本;在后期實際生產中通常采用鈑金預變形的方式進行反向補償。本案例對后舉門車頂區域進行鈑金反變形，后舉門與車頂Z向反變形量0.25～0.65mm（數值由中間向兩端漸變，見圖3），以保證氣彈簧安裝后后舉門車頂區域階差一致性。

2.3 擾流板安裝面局部變形方案

對于后舉門兩端擾流板安裝面的局部變形，通常可采用飾板零件增加止位筋或鈑金反變形等方式解決。結合實際生產情況，本案例對擾流板兩側安裝面進行鈑金預變形，以反向補償氣彈簧力所導致的舉門變形。由于該案例中擾流板安裝面法向與水平面存在60度夾角，該區域Y向位移與Z向位移存在一定的比例關系。通過試驗驗證，車身表調將后舉門整體抬高1.0mm，擾流板兩側Y向面差會向外補償0.5mm，這與理論計算數據也相符。在整體位移調整之后，擾流板區域Y向與Z向仍有0.25～0.5mm的局部變形未得到反向補償，因此需要對擾流板兩側安裝面進行鈑金反變形，變形量為0.5mm（見圖3）。

3 方案實施與實車驗證

3.1 方案實施

通過后舉門氣彈簧變形試驗結果確定了后舉門鈑金局部反變形方案，結合后舉門生產工藝，考慮進行鈑金反變形的工位有兩處：①內板單件修模整形（后舉門車頂區域）：對內板單件進行修模，再利用內外板包邊進行鈑金反變形;②內外板包邊整形（擾流板安裝面）：通過包邊模調整，對擾流板安裝面進行局部鈑金反變形。

3.1.1 后舉門車頂局部反變形

結合實際內外板單件尺寸狀態，經多輪內板尺寸調試，確定內板車頂區域Z向型面按照凹形形態控制，內板單件預整形量為-2.0～0.4mm（見圖4）。內外板通過包邊制作成后舉門總成后，內板單件的預整形量在零件之間拉伸力的作用下消失，后舉門總成中間頂部區域Z向面差偏低-0.1～0mm，兩端Z向面差偏高0.3～0.4mm（見圖4），最終反向補償了車頂中部與兩端存在的0.4mm階差。

3.1.2 擾流板安裝面局部反變形

由于擾流板安裝孔面距離包邊區域較近，因此對擾流板安裝面可采用內外板包邊整形方式進行反變形，通過抬高包邊型面高度，可對擾流板安裝面起到反向變形的效果。為了有效量化反變形實施效果，選取擾流板安裝孔面周圍4個點進行數據監測，實際擾流板安裝面局部反變形量為0.3～0.7 mm（見圖5），符合變形試驗預期效果。

3.2 實車數據驗證

綜上問題分析與方案實施，最終在實車階段進行數據驗證，通過隨機收集10輛實車匹配數據（見圖6），進一步驗證方案實施的有效性。實際匹配結果表明：后舉門與車頂面差、擾流板與側圍面差均滿足DTS要求，且在名義值+/-0.5 mm范圍內波動，實車匹配效果較好，針對后舉門氣彈簧變形所采取的方案實施結果與理論分析結果較好吻合。

4 總結

本文通過后舉門氣彈簧變形試驗收集氣彈簧力所導致后舉門變形量，科學制定解決方案，并推動方案落地驗證，結果證明：本案例中后舉門氣彈簧變形試驗獲得的變形量符合實際生產狀況，通過實施整體位移、鈑金局部反變形方案可妥善解決氣彈簧力導致的后舉門變形問題。本文通過理論分析與實踐方案相結合，系統性分析解決后舉門氣彈簧變形這一實際生產問題，為今后此類問題的分析與解決提供了思路與方向。

參考文獻

[1] 史富強，孫敏，俞燕.某SUV車型尾門開啟感受較重的原因分析及改進[J].汽車實用技術，2017，（17）：128-130.

[2] 馬時寅，鄒維瑋.兩廂車后蓋變形分析研究[J].科技創新與應用， 2013，（1）：24.

[3] 汪家利，樂玉漢，李輝.后背門氣彈簧布置與撐力計算[J].汽車工程師，2010（7）：30-32.

[4] 楊俊，許祎，李濤，等.氣彈簧在舉升門區域的布置及應用策略[C].上海市汽車工程學會.上海市汽車工程學會2011學術年會論文集. 2011：38-39.

[5] 李多，代德才，王帥，等.基于剛度要求的SUV車型尾門輕量化研究[J].汽車實用技術，2017，（19）：106-109.

[6] 馬時寅，鄒維瑋.兩廂車后蓋變形分析研究[J].科技創新與應用， 2013，（1）：24.