大微客尾门铰链加强板工艺设计

尾门加强板布置简介

一般的尾门加强结构件有：尾门内板、铰链加强板、窗框加强板、锁加强板；在尾门结构较大的情况下，尾门需要配备限位器来控制尾门的晃动，因此需要增加限位器加强板：如果因为内板加强板结构不脂满足尾门下部区域的刚度需求，还应增加外板加强板来提高尾门的整体刚度及抗凹性；在有后雨刮配置时应考虑增加后雨刮安装支架；在尾门关闭人机工程所有 要求不能同时满足的情况下，还应增加后门辅助拉手的加强板等。尾门加强板的数量具体要根据实际设计的需要确定，不同结构的尾门设计方案，其加强板的布置也不尽相同。通常尾门 加强板的布置结构如图l所示。由于尾门通常为较对称的结构，一般设计有2个铰链来连接尾门和车身，所以尾门铰链加强板分为左右2件，通常为对称结构。尾门窗框加强板、限位器加强板、外板加强板也为对称布置。

由于整个尾门系统的各个加强板的功能和特点部不尽相同，且在尾门加强板中，尾门铰链加强板的作用尤为重要，因此本文就铰链加强板的结构设计进行相关的讨论分析。

尾门铰链加强板的作用及结构分析

铰链加强板的作用

尾门通过铰链与车身进行连接，在车辆运动过程中，由于车身的扭转和振动等因素，尾门铰链受到前后上下左右各个方 向的力，使其发生扭转、拉扯、振动等各种工况的作用，因此无论铰链与车身侧还是尾门车的连接都必须有足够的强度，才能满足各种工况下，尾门与车身之间连接的可靠性，以保护车内乘客及物品不受外部环境（雨水、噪音、灰尘等）的侵害。尾门铰链加强板的设计正是为了达到满足铰链与尾门之间连接的可靠性的要求。

当气弹簧的上安装点安装在尾门上时，也会将气弹簧的安装结构与铰链加强板合二为一，所以有时这也为气弹簧起到安 装固定作用。

铰链加强板结构分析

微客主要被用作交通运输和货物运输，在运送较大或较长 的货物时，由于车身尺寸有限，货物阻挡了尾门的关闭，尾门 无法锁住，而很多司机直接在尾门处于开启或半开启的状态下进行行驶，加剧了尾门铰链系统的受力情况，因而对尾门铰链 及铰链加强板的结构要求是很严格的。

同时，由于尾门整体尺寸较宽大(一般情况下宽度在1.3 m 以上．高度超过1.3m)，其高宽比接近l，对于尾门铰链区域 的受力比较不利。由于尾门整体高度较大，其重量也较大，对尾门的晃动影响要较两厢轿车的后背门更加严重。而尾门框因装货需求，须尽量做宽、做大，其开口形状可近似看成一个长方形，而几何原理告诉我们，长方形的稳定性是很差的。

当然，我们不能仅仅就尾门系统来研究尾门铰链加强板的设计，因为尾门系统的受力也受到整个白车身的整体刚度 影响，特别是尾门框的开口刚度影响。要想改善尾门铰链加强板的受力情况，尾门系统在行驶过程中与白车身的配合稳 定性一定要做好。由于涉及的区域较广，本文不在此讨论白车身的刚度问题。

某车型在初期造车路试验证中出现焊点开裂情况的照片见图2，其铰链加强板结构设计方案如图3所示。而且在多次试 制验证中出现焊点开裂现象。经过CAE分析，在铰链附近的靠近门包边的焊点（图2中右上的开裂焊点）存在应力集中。在对比多种设计更改预案后，仅通过调整焊点或加强板的厚度不能解决焊点开裂的问题。经多方面考虑，最终选定方案为将铰链加强板由1块板更改为2块板（如图4所示）。以改善其受力，消除焊点开裂现象。经过后期的路试验证，焊点开裂现象没有重复出现，问题得到解决。

铰链位置截面分析

某车型铰链位置典型截面如图5所示，其铰链设计为内旋 式。其铰链加强板设计为局部2层板结构，基础的薄板起到加 强尾门上角部的结构的作用，而在尾门铰链安装点区域增加一块厚板可以加强铰链安装区域的强度，改善其受力情况。且其基础薄板在铰链安装面上还设计有一个翻边与内板焊接，这样就使得在铰链安装螺栓周边都存在焊点。而非像图2所示的焊点分布，仅在安装螺栓的两侧和下部存在焊点，靠近尾门包边区域没有焊点。从CAE分析的角度看，图5的焊点分布更加有利于铰链加强板的受力。因此，此截面也可以作为内旋式尾门铰链加强板的一个最佳截面来参考。

由于尾门开启旋转的需求，要求尾门铰链旋转中心离尾门外板越近越好，但因为种种原因，图5中所示的a值可能会变得很小（其腔体也可能无法存在）。不能满足一个焊接边的长度(Min12mm)要求。此时，如何才能满足尾门加强板的强度需要呢？从受力的角度分析，在铰链门侧安装螺栓的两侧，焊点尽量能够做到对称分布，这样两侧的焊点受力相对均衡，出现局部焊点应力集中的几率将会大大降低。此时，可以考虑将尾门铰链加强板延长至包边中，以满足铰链加强板的强度需求。具体能否实施还需要与包边工程师进行沟通确认。

结构设计加强策略

与经过后期道路试验等手段来发现结构设计上的不足相比，在设计初期就考虑在结构上尽量强化的方法更加可取。简 单结构与复杂结构相比，复杂结构的受力更加好，单层板的受力没有多层板的受力好，盒形结构比敞开式结构受力好……

列举2个加强铰链加强板结构的例子：图6使用双层板结构，基础薄板能提供更多的焊点与尾门内板连接，而小的加强 板通过结构上的加强（大的加强筋、翻边结构）实现加强。图7使用单层板结构，由于其上部铰链设计约束，无法在包边区 域（即铰链安装螺栓上部）提供焊点，这就需要考虑其他的加强方案，可通过结构上的加强筋、翻边结构实现加强。

总结

由于造型、结构、成本等多方面的因素，在满足尾门铰链布置的情况下，铰链加强板的结构会受到一定的限制，这时就需要车辆工程师综合考虑，将铰链加强板的结构做到最优化。尾门虽然是一个相对比较独立的系统，但白车身的整体强度对其在实际使用中的影响不可忽视。大微客尾门系统受力情况较复杂，在设计过程中，布置尾门铰链时，尽量将门侧的2个安装点加大，以便能够在2个安装点之间布置焊点。同时，可通过在铰链加强板的结构上增加加强筋、翻边结构等方式提高铰链加强板的强度。

在现有的验证工具中，我们可以在设计前期，结合CAE分析实现对尾门框、尾门系统刚度和强度的综合分析，及时发 现铰链加强板结构设计过程中的薄弱点，并对其进行优化改善。由于CAE分析不能完全考虑到所有的使用工况，因此还 需要通过一些试验台架的辅助手段来验证设计的可靠性。造车验证也是每个汽车厂验证设计的常用手段。在各种方法和手段的结合下，铰链加强板结构的设计将更加可靠。