王立成 王松 汤湧

摘 要：文章以某公司在研某车型为例，主要介绍一种金属加油口盖的结构设计方法。即通过前期CAS校核、结构模型制作、性能分析、耐久试验等研究，以满足金属加油口盖结构刚度和使用的功能需求，文章详细阐述加油口盖的各组成部分的结构设计方法。通过结构、尺寸设计，提高外观感官质量，通过性能分析减轻零件的重量，达到降低零件成本及精致外观的目的。

关键词：汽车;加油口盖;精致外观

中图分类号：U463  文献标识码：A  文章编号：1671-7988（2020）13-110-03

The Study on the Structural Design of Metal Fuel Filler Door for Car

Wang Licheng， Wang Song， Tang Yong

（ Brilliance Automotive Engineering Research Institute BIW Section， Liaoning Shenyang 110141 ）

Abstract： This paper introduces a structural design method of metal fuel filler door by taking a model of our company as an example. In order to meet the structural stiffness and functional requirements of the metal fuel filler door， the structural design method of the fuel filler door was elaborated in this paper. Through the structure and size design， improve the appearance of the sensory quality， through performance analysis to reduce the weight of parts， to reduce the cost of parts and exquisite appearance.

Keywords： Automobile; Fuel Filler Door; Delicate Appearance

CLC NO.： U463  Document Code： A  Article ID： 1671-7988（2020）13-110-03

前言

目前，汽車是现代生活中常见的不可缺少的交通工具。当汽车在燃油不足时，我们会选择加注燃油进行燃料补给。因此，在加油前，我们需开启加油口盖，提供加油枪的正常加油操作。加油完成后，关闭加油口盖，又起到遮蔽加注口的作用[1]。加油口盖设计过程中，不仅需要满足加油口盖的刚度性能和功能耐久，而且需减轻零部件重量，达到整车轻量化，降低零件成本，进而节约燃油，保护环境，轻量化设计理念是未来汽车的发展方向。加油口盖作为车身结构的重要零部件，研究其结构设计方法，在满足使用功能同时，作为外观零部件，在设计时需注重外观质量。

加油口盖结构示意图如图1所示，将针对加油口盖阐述结构及提高外观质量设计方法。

1 加油口盖设计

1.1 CAS校核

基于燃油加注管布置位置，校核燃油帽与CAS曲面间距离，为避免燃油帽与外板干涉，要求距离大于10mm;如图2所示。

绘制典型断面，布置铰链销轴位置，制作加油口盖外板及侧围外板3D模型，进行DMU校核，要求加油口盖外板运动包络与侧围外板运动间隙>1.5mm;采用Φ100圆柱模拟旋转燃油帽手部包络，校核手部操作空间，要求圆柱与侧围外板无干涉。如图3所示。

1.2 结构模型制作

通过加油口盖典型断面，制作加油口盖总成3D模型，可使用参数化的CAD建模方法，利用CATIA的参数化功能，建立自顶向下的产品模型，实现快速设计，提高设计效率[2]。加油口盖作为可弹起零部件，设计时需注意加油口盖被弹簧片弹起后，加油口盖与侧围外板的距离需大于15mm。根据能量守恒定律：弹簧的弹性势能（M）完全转化为克服摩擦所做的功（J）和加油口盖的重力势能（W）。计算加油口盖开启后，与侧围外板距离值。

M=J+W

即：F·h/2=N·S+mg·H

F—弹力（根据弹簧力-变形曲线）;

h—弹簧压缩量;

N—摩擦扭矩在加油口盖开启处的力;（N=规定的摩擦扭矩/转轴摩擦力臂）

S—弹开合适高度时摩擦力矩的弧长;

m—加油口盖运动件质量;

g—重力加速度;

H—加油口盖运动件在弹起过程中，重心变化的高度。

1.3 性能分析

加油口盖性能主要分析下垂刚度和过开刚度。表1为加油口盖刚度分析标准，在CAE分析刚度性能后，确认分析模型，分析不同工况下出现刚度薄弱点原因，通过零件制造工艺能力[3]，合理优化3D模型提高刚度，以满足分析目标，并通过多轮次模拟分析[4]达到最优结构状态。提高刚度方法：合理分布零件加强筋、增加钣料厚度、增大零件尺寸。后两种方法会导致加油口盖重量增加，影响整车轻量化，同时会使加油口盖成本增加，建议此方法平衡选择使用。

2 耐久试验

在加油过程中，加油口盖经常开启、关闭，为满足汽车生命周期内加油口盖的使用功能，要求进行耐久试验。针对使用工况，进行整车状态下耐久3000次循环（一开、一关为一个循环），试验结束后，加油口盖应能保持正常工作，不出现异响及变形现象。

3 精致外观设计

加油口盖作为常用外观零部件，模型制作时需考虑关闭状态下的合理外观设计。

在满足开关运动校核基础上，建议外观间隙≤3mm;满足制造工艺要求情况下，外观圆角≤1.7mm，为避免加油口盖外板翻边修边可视，建议加油口盖外板局部区域非焊接区域翻边长度>6mm。如图4所示。

4 结论

通过上述设计方法，合理设计金属加油口盖，不仅可以满足加油口盖使用功能，还可提高外观感官品质。同时，通过多轮次优化分析，减轻加油口盖总成重量，实现结构轻量化，降低零部件成本。

参考文献

[1] 朱政，蓝俊.多类汽车加油小门总成产品开发控制技术[J].企业科   技与发展，2015（3）：45-48.

[2] 赵广等.基于CATIA平台的自顶向下参数化车身设计[J].汽车实用技术，2018（8）：8-12.

[3] 李欢迎.加油口盖总成结构及发展方向[J].模具制造，2018，（4）.34- 36.

[4] 王磊等.基于正向开发流程的车身轻量化设计[J].汽车工程学报， 2018，（8）：8-12.2015，5（6）：461-462.