摘要：近年来，随着全球对安全、环保、节能问题的日益重视，降低汽车重量、节能降耗、提高安全性能已成为汽车工业发展的三大主要目标，轻量化技术的又是实现三大目标的重要方向。其中，轻量化技术应用中，激光拼焊技术是其成功的技术之一，而后门内板作为汽车白车身上一个重要的零部件，有较大的减重空间。对汽车后门内板零件激光拼焊板的成形分析、焊缝流动、零件坯料设计等方面进行研究，对后续不同车型、不同材料、不同冲压工艺以后为客户开展降本增效活动提供技术储备。
关键词：后门内板；激光拼焊；坯料设计
一、项目目标
1、掌握汽车后门内板的相关技术要求；
2、掌握汽车后门内板冲压成形工艺技术；
3、掌握汽车后门内板相关激光拼焊板坯料设计方案；
4、制定汽车后门内板激光拼焊产品坯料设计规范。
二、主要研究内容及实施方案
项目研究：
1.调查不同车型对后门内板在轻量化、安全性、刚度等方面的技术要求，梳理汽车后门内板设计的一般规律；
2.选取典型零件，根据车型要求，采用有限元仿真模拟冲压过程，研究汽车后门内板冲压工艺特点，如成形可行性、焊缝流动等，分析不同的焊缝设计设计（直线焊缝、折线焊缝、弧线焊缝）对成形性的影响；
3.选取典型零件，分析不同的坯料设计方案，成材率、经济性等数据进行对比，得出最优的坯料设计方案；
4.制定汽车后门内板激光拼焊产品坯料设计规范，实现体系内经验共享。
三、汽车后门内板一般特性及技术要求
1.汽车后门内板一般特性
按功能和部位分类，汽车白车身覆盖件可分为外部覆盖件、内部覆盖件和骨架类覆盖件三类。外部覆盖件对表面质量要求非常高，骨架类覆盖件对零件形状、成形性能等要求较高，内部覆盖件则对表面质量要求较高，成形性能要求也较高，所以成形技术要求往往更复杂。
汽车车门是汽车白车身上重要的部件，一般由车门门体、车门附件和车门内外饰件等几部分构成。车门门体包括车门外板、车门内板、防撞梁及各种车门加强板等部件，车门内外板一般通过包边连接在一起，其他零部件主要通过点焊或激光焊接连接形成整体。
汽车车门分为前门、后门，部分车型具有后背门，相应的汽车门内板也有前门内板、后门内板、后背门内板。因后背门内板形状、功能相对前、后门内板有较大区别，本文不对后背门内板作说明。本文研究主要针对汽车后门内板。后门内板相对前门内板，零件较小，重量较轻，但后门临近后轮，因此往往成形更复杂，材料利用率也较低，制造成本较高。因此，研究汽车后门内板成形要求、提升材料利用率、降低制造成本也显得十分重要。
2.安全性能
汽车后门与中柱、侧围加强件、门槛件等零件形成安全框架，保护后排乘客安全，而在侧碰过程中，汽车后门安装的门防撞梁或防撞杆，直接保护后排乘客的安全。因此，汽车后门内板在在设计时，必要考虑与防撞梁或防撞杆的安装、具有一定的强度。
3.车门刚度
车门刚度指车门受到载荷的情况下，抵抗变形的能力。车门作为车身上一个重要的组成部件，它的性能直接影响到车身的使用性能。车门设计时，必须具有足够的刚度：（1）如果刚度不足，会造成车门门体变形量增大，引起车门卡死、密封不严而导致漏风、渗水等现象，从而影响车门的安全性能及乘车人员的舒适性；（2）刚度过强会造成车门重量上升，制造成本上升等问题。因此，汽车设计制造时要求汽车车门必须具有合适的刚度。目前，还没有统一明确的车门静刚度评价标准及法规，一般通过参考国外一些车型的参数进行对比。作为车门重要组成部分的汽车后门内板，在设计时也必须考虑适合的刚度。
4.材料性能
车门除门体本身，还有玻璃、升降器、音响系统、电气系统、树脂件等内饰件，因此汽车后门内板在设计时，要考虑一定的安全性能、适合的刚度要求，还要考虑空间问题，即要安装相关的内部饰件，同时也需要考虑成形性能、轻量化、防腐性能、制造成本等问题，因此需要综合考虑。
四、汽车后门内板激光拼焊工艺优化研究
1.汽车后门内板分块处理
汽车后门内板与车门铰链连接区域主要承担车门打开时，车门重量静载荷，此区域刚度与强度要求较高（见图1区域一）；车门窗框区域主要承担车门关闭过程中侧向力，此区域刚度与强度要求一般（见图1区域二）；汽车后门腰带和窗框下沿区域主要承担承担车门关闭过程中挤压力，此区域刚度与强度要求一般（见图1区域三）。一般在汽车后门内板设计中，将窗框与车门腰带以下部分进行分块处理，在汽车后门内板与车门铰链连接区域布置加强板以增大刚度与强度。
图1 汽车后门内板分块处理
2.激光拼焊的优势
采用激光拼焊板有着很多优势，可以给汽车制造业带来显著的经济效益，主要体现在：使整车零件数量大大减少；简化了点焊工艺；减少累计误差而提高了车身尺寸精度；提高生产效率；提高NVH性能；提高耐腐蚀性提高材料利用率、带来可观的经济效益；材料厚度的可变性保证了汽车不同位置对性能的要求，提高碰撞安全性。经统计，使用激光拼焊能为车身冲压件数量减少25%，抗扭曲刚度增加了65%，振动特性提升了35%，并且增强了弯曲刚度。
3.汽车后门内板的分类与选材
根据分块处理的分析，汽车后门内板分为厚板与薄板，根据不同的车型、造成、功能能，分为折线焊缝、弧形焊缝与直线焊缝，材料一般选取成形性能较好的深冲压级别钢材，厚板厚度范围一般在1.2～1.5mm，薄板厚度范围在0.65～0.8mm，不同车型选材可可参考表1。
表1 不同车型选材分类表
4.典型零件的选取
选取后门内板使用激光拼焊技术较多的A级车作为调查对象，选择某汽车厂新能源汽车后门内板作为典型零件，该零件包含窗框部分（区域二）。建立有限元模型对该零件进行分析研究。
五、结论
通过对汽车后门内板一般特性及技术要求调查，后门内板在轻量化、安全性、舒适性等方面起重要作用，需要有合适的刚度、合适的选材，后门内板采用激光拼焊技术对于以上要求的满足有明显优势；
后门内板材料一般选取成形性能较好的深冲压级别钢材，冷轧板一般选DC04、BUSD、BUFD等（或同级别牌号），镀锌板一般选DC54D+Z、DC56D+Z、BUFD+Z等（或同级别牌号）。厚板厚度范围一般在1.2～1.5mm，薄板厚度范围在0.65～0.8mm；
后门内板焊缝有折线焊、弧线焊及直线焊三种形式，其中折线焊与弧线焊得到的零件重量较轻，但成形较复杂，焊缝移动量较大；直线焊得到的零件重量较重（增加2~4%），成形较容易，焊缝移动量较小；
根据三种不同的焊缝形式，有四种坯料设计方案，其中方案（2）零件重量最小，方案（3）综合材料利用率最高，方案（4）制造成本最优，方案（1）与方案（3）冲压较容易，方案（1）焊缝设计注意转角位置的优化设计（详见表4.）。在实际坯料设计过程中设计人员可根据车型设计要求及客户指标要求进行选择
论文作者:谢铭
论文发表刊物:《基层建设》2018年第22期
论文发表时间:2018/9/12
标签：门内论文; 车门论文; 汽车论文; 刚度论文; 零件论文; 坯料论文; 激光论文; 《基层建设》2018年第22期论文;