门护板设计开发过程中应该注意的问题、系统的设计开发流程以及与其他相关零部件 (对手件) 的配合性等, 并介绍在开发阶段零部件车型及验证等相关内容。
一、前门护板概述
(一) 前门板的组成
前门板总成主要包含以下子部件:前门板本体、前门储物袋组成、前门玻璃升降器开关面板、前门扶手支架、吸音棉、内开拉手、玻璃升降器盖板、拉手盒、前门三角板、门板安装卡扣等相关零部件组成。
(二) 前门板作用
前本板除了遮挡汽车前门钣金外, 同时还需满足功能件装配、隔音降噪、侧碰安全等。现代的门护板除基础功能外, 还兼顾美观性、轻量化、个性化等各项性能。
二、前门板整体设计
门板设计之初主要考虑外观上的整体效果, 所以在设计初期阶段就要需要定义门板与周边零件、各分模块之间的配合关系及间隙段差关系, 同时考虑人机工程学、法规要求等, 如有必要, 还必须考虑左右舵在设计上的差异, 以节约右舵开发需要新增的费用等。
(一) 法规要求
前门板设计必须满足国家法规要求, 这是所有设计的基础。门板设计需要满足法规, 如:构件表面的边缘应倒圆, 其圆角半径不得小于3.5mm、材料的燃烧特性、阻燃性等。
(二) 人机工程设计
前门板的设计要方便操作, 同时又要防止误操作。扶手布置要求使驾驶员或乘客手臂得到放松, 高度及前后位置合适, 具体参考值为:宽带不小于400MM, 深度不小于60MM, 倾斜角≦6度。
(三) 前门板子件设计
A、门内开把手:为保证内开手柄的操作空间, 手柄和护框上缘应保证30mm间隙, 手柄和底座应保证20mm间隙, 若为2手指操作, 保证以上间隙的手柄长度应大于40mm, 3手指操作的手柄长度应大于50mm。
B、储物盒:此部分布置受造型影响较大, 通常由造型决定, 但如果条件允许, 应尽量保证280mmX70mmX100mm的空间。
(四) 前门板与周边配合件的间隙设定
前门板设计过程中要确定与周边配合件的间隙, 在确保不干涉的情况下, 尽量保持相应均匀的间隙, 确保外观的美观性。依传统设计经验, 具体间隙配合归纳如下:
A、门板与B柱间隙范围5-10mm。
B、门板与仪表台本体间隙范围:6-10mm。
C、门板与门洞胶条间隙范围:5-10mm。
D、门板与前门玻璃的间隙范围:≥5mm。
E、门板与前门踏步间隙范围:6-10mm。
F、门板内部与前门钣金间隙范围:2-6mm。
(五) 拔模角度
A、前门板设计中的拔模角度要求
无皮纹的外表面及零件的翻边和配合边, 一般要3°以上的拔模角度, 如果实现困难, 最小1.5°, 但翻边宽度要窄;带普通深度皮纹的件外表面, 一般需要5°以上的拔模角度, 每0.025mm皮纹深度要取1°以上的拔模角度;
B、零件的分模线要放在料厚表面或者看不见不影响外观质量的地方;
如果无法避免分模线外露, 分型线处公差不得大于0.5mm。
三、前门板开发
(一) 前门板RP件制作
快速成型技术 (Rapid Prototyping) 简称RP;
RP技术综合运用CAD/CAM技术、激光技术和材料技术, 在没有传统模具和夹具的情况下, 快速制造出任意复杂形状而又具有一定功能的三维实体模型或零件。
RP技术是一项高新制造技术, RP技术在模具制造中的应用范围十分广泛, 其应用将大大促进模具制造技术的发展, 对提高产品的质量, 加速新产品的开发进度以及降低工装模具的浪费等方面都有积极的意义。常规状态下, 根据UG、Pro-E等三维设计软件数模, 可以快速成型出需要的零部件。
目前常用的快速成型有如下几种方式:
立体光固化成型 (Stereo Lithography Apparatus, SLA)
熔融沉积成型 (Fused Deposition Modeling, FDM)
选择性激光烧结成型 (Selected Laser Sintering, SLS)
分层实体制造成型 (Laminated Object Manufacturing, LOMla
(二) 前门板小批量生产及模具开发
在开发前期, 的零件需求数量较少 (批量在20~50件) 时, 一般采用真空注型工艺, 以RP原型为基础, 配备真空注型机和制作硅橡胶模具 (临时磨具) , 以PU为原料, 在真空环境配料、搅拌、灌注、成型。模具制造工艺易简单且操作, 复制效果好, 是汽车内外饰件的开发试制阶段快速成型有效、快速的开发方式。由于硅橡胶良好的柔性和弹性, 对于结构复杂、花纹精细、无拔模斜度 (甚至有一定倒拔模斜度) 以及具有深凹槽的零件来说, 制件浇注完成后均可直接取出, 方便装车验证。
(1) 前门板硅胶膜制作工艺
(1) 固定有原型件的制模箱放入真空室。 (2) 将液态RTV搅拌均匀后, 倒入制模箱, 室内抽真空。 (3) RTV覆盖原型件, 室内再次抽真空。 (4) 待硅橡胶固化后取出硅橡胶, 并用刀具沿分型面划开硅橡胶, 取出原型, 制成硅橡胶模
(2) 硅橡胶模的优点
(1) 制作周期短, 一般在一周内可以完成; (2) 成本低, 硅橡胶模要比传统模具的制作费用低得多; (3) 复印性能好, 良好地翻印母模上得细小特征, 基本上无尺寸精度损失; (4) 弹性好, 钢模或铝模, 需要加工拔模斜度, 以便工件成形后顺利脱模, 特别对有小凹槽的工件更是如此;而硅橡胶模具有足够的弹性, 不必设置拔模斜度, 工件就能脱模, 大大简化了具设计。
(3) 真空注型件的注型工艺
(1) 将已经制作好的硅橡胶模 (母模) 重新组合固定; (2) 使用真空注型设备将PU双组份材料分别混合及浇注入模具里; (3) 把模具放进烘箱里加温至设定温度; (4) 材料固化后取出样件。
(三) 前门板批量生产及模具选择
前门板通过小批量验证合格后, 就可以进入量产模具开发了。在量产模具开发阶段, 除了考虑材料的收缩率、门板咬花、材料的使用 (在功能满足的前提下, 尽量节约材料成本) 、模具成本 (模具材料选材) 等各方面因素。 (1) 前门板量产材料选择。前门板开发阶段须明确各分件所用的材料, 现大部分门护板本体材料为PP+EPDM-T15, 其中EPDM使门护板具有一定的弹性, 填加15%的滑石粉可以对门护板起到增强作用, 防止零件变形。
因PP材料的附着力较差, 故一般喷漆件及电镀件不用此材料, 现门护板上常用喷漆件材料为PC+ABS (电镀级) .此材料有较好的强度和耐高温性能, 可以防止零件在喷漆或电镀时变形.
当分块为吸塑或搪塑时, 考虑到成本及工艺, 其骨架大部分采用ABS材料.若零件为长而细的注塑零件时, 应选用抗变形较好的材料。 (2) 前门板量产模具材料选择
四、总结
前门板开发属于综合性设计开发过程, 其中包含前期的各相关尺寸设计、人机功能学设计、周边对手件间附设定、零件拔模角度设计及3D图形建模, 以及后续开发过程中首样快速成型件制作、小批量样件试制及量产模具确定等。与其他车内饰零件相似, 设计开发都需要经过多轮的数模设计校核、样件试装校核、小批量试装校核等最终形成量产件。
摘要：门护板作为汽车内饰的重要组成部分, 除需保证外观、实用性 (人机工程) 、功能、精细度外.还需要在车辆碰撞时起到吸收碰撞能量, 降低对人体的伤害程度的作用。同时, 在设计开发阶段又要兼顾零件开发阶段的验证成本、模具的开发成本、零件本身的材料成本等相关因素。
关键词：门板设计,门板开发,快速成型,模具开发
参考文献
[1] 黄金申.快速制模及真空注型技术在汽车开发中的应用[C]//中国模具工业协会技术委员会换届会议.2008.