彭杨，罗帅

后举门气弹簧变形验证方法

彭杨，罗帅

（上汽通用汽车有限公司 尺寸工程科，上海 201206）

在诸多影响后举门尺寸状态的因素中，气弹簧力导致的后举门变形糅合了举门位置的整体移动以及举门本身的局部变形，成为影响后举门尺寸状态的一大难点。文章在综合已有的后举门气弹簧变形验证方法的基础上，结合扫描技术，研究了一种新方法，借助于软件，可以有效地将局部变形和整体变形分离开来，为零件的调整和优化提供了可靠依据。

后举门；气弹簧；尺寸匹配；扫描技术

前言

后举门的设计满足了客户对大后备箱容积、大开合空间的要求，也是SUV等高度较大的车型的必要配置[1]。为了提升用户的使用体验，结合后举门的重量和结构，配置了相应的气弹簧辅助后举门的开闭。这一设计使得后举门在闭合状态下始终承受着气弹簧力的载荷，且由于其结构，气弹簧力在后举门闭合状态下达到最大值。这种结构设计，使得后举门周边及自身的静态匹配状态受到气弹簧力的影响，除了导致后举门整体向后向下移动，还会导致后举门自身发生局部变形，具体表现在举门顶部中央向上拱起，举门两侧向前微卷。其中，后举门的整体位移是可以通过调整举门铰链在车身上的位置加以克服的，对零件自身的尺寸没有影响；而后举门本身的变形则无法通过调整举门铰链位置加以克服，而是需要求得具体的变形量后，在必要的情况下通过修模实现零件的预变形。因此，正确地评估后举门在气弹簧下的整体位移和局部变形，是达成后举门匹配目标的关键。

本文结合扫描技术[2]，通过巧妙设计实验过程，结合后举门气弹簧力仿真[3]验证了可以通过Polyworks操作扫描点云将后举门因气弹簧力导致的整体位移和局部变形分解开来，有效地指导了车身后举门整体位置地调整，明确后举门自身需要进行的预变形量。

图1 后举门气弹簧力变形趋势

2 实验方案

通过有无气弹簧两种状态的后举门周边匹配测量以及扫描点云，结合特定的操作流程，获得整体位移及局部变形，指导零件调整。由于缓冲块、密封条以及锁扣都会对举门姿态产生影响，故选择白车身+举门+缓冲块+锁扣+密封条与白车身+举门+缓冲块+锁扣+密封条+气弹簧两种状态进行比较。具体操作分为实验验证和软件操作。

2.1 实物操作步骤

在实物验证阶段，主要是通过标记确定举门的姿态，确保安装气弹簧前后举门没有因为安装动作而发生额外的移动。

（1）调整铰链位置，确保在不安装锁扣的前提下，举门姿态左右间隙均匀。

（2）调整锁扣及缓冲块，按照DTS（整车技术标准）调整后举门与车顶、侧围的平整度和间隙。

（3）在车身上放置4个磁性靶球，放置于后部钢板位置（如下图），用来确认过程中整车未发生位移；若发生偏移量较大，可通过4个靶球数据拟合将点云纠正回来做比较。

图2 车身靶球位置

（4）探测靶球，扫描后举门，获取初始数据。之所以需要获取初始数据，是因为后举门零件不可能与数模完全一致，由于制造工艺和能力的限制，后举门零件本身会存在着偏差，所以需要扫描不带气弹簧力的后举门，后续通过有无气弹簧力的点云对比，就可以排除后举门零件原有尺寸偏差的影响。探测车身上的4个靶球，记录初始坐标位置扫描后举门，获取点云。

（5）安装气弹簧，扫描后举门. 安装气弹簧，轻轻合上后举门（避免车子因震动而位移）；探测车身上的4个靶球，确认车身未发生位移，需要控制在0.1mm以内；扫描安装气弹簧后的后举门获得点云数据后，在软件中对点云继续操作。

2.2 软件操作步骤

（1）以车身上的4个靶球为拟合点，进行数据分析。数据分析，以安装气弹簧前的后举门点云为基准，分析气弹簧安装前后的后举门变形，得出气弹簧引起的后举门变形量，此时包含位移和变形。

（2）调整安装气弹簧后的后举门点云。在Polyworks软件中，根据项目情况调整安装气弹簧后的后举门点云。建议方法如下：

1）调整U/D（高低）向，使后举门与车顶U/D平整度（1处）接近于0；

2）绕铰链轴转动点云使后举门下端与后保F/A（前后）向平整度（2处）接近于0；如果2处为C/C（进出）向型面（F/A配合），可以选择底部。

图3 安装气弹簧后调整参考点

（3）分析安装气弹簧前后的后举门变形量。数据分析，以安装气弹簧前的后举门点云为基准，分析气弹簧安装前后并进行位移调整后的后举门变形，得出气弹簧引起的后举门变形量，此时为去除整体位移的局部变形量。

3 实验结果与分析

在某车型项目中，按照实验方案进行了验证。首先通过扫描获得了有无气弹簧力的后举门点云数据后，在Polyworks中，以无气弹簧的后举门点云为参考数据，将有气弹簧的后举门点云通过车身上的四个基准球拟合，获得偏差云图如下图所示。（云图中为面法向偏差，面法向偏外为正，偏内为负，对应的云图颜色分别为红色，蓝色，偏差在+/-0.5范围内为绿色。）

图4 位移调整前后云图对比

可见在气弹簧力的作用下，点云数据表现出来的状态是举门上端两肩下沉0.6mm，两侧内卷，整个后举门下部偏后。而这个变形量是综合了气弹簧导致的整体位移和局部变形之后的量。整体位移则包括整个后举门的下沉量以及绕着铰链轴的整体旋转。实际匹配中，如果按照该偏差给后举门输入更改，会导致改动量过大而无法实施。而举门的U/D向是可以通过铰链面及铰链孔位置调整的，后举门的整体转动可以通过下端的锁扣以及缓冲块调整，这两个量都不需要对后举门零件进行改动。如图所示，是将后举门整体向上移动0.6mm，整体旋转0.08°的点云状态。由此获得后举门的整体位移量和局部变形量。

后举门的局部变形量主要体现在车顶中间向上凸起以及两侧向内卷。在该项目中，工程师将局部变形量输入给生产部门，确定后举门的预变形量；将整体变形输入给车身，确定后举门初始姿态的调整位置，最终实车后部匹配状态稳定且满足要求。

4 结论

本文通过扫描技术与Polyworks软件相结合，研究了一种评估后举门受气弹簧力影响导致的整体位移和变形，其中整体位移可以通过铰链和锁扣调整抵消，分离整体位移的剩余变形就是后举门本身的局部变形。将整体位移输入给车身，可以提前通过后举门铰链孔位置调整和铰链位置调整抵消气弹簧影响；将后举门局部变形输入给后举门零件生产商，为零件预变形提供数据支持。

[1] 蒲蕾,杨明华.气弹簧在汽车后背门上的优化布置[J].汽车工程师, 2016,000(002):47-50.

[2] 赵国初,唐立宇.激光扫描系统在后举门受气弹簧作用力变形分析中的应用[J].机械工程师,2018,000(004):136-138.

[3] 罗帅,彭杨,张磊,等.气弹簧力导致后举门变形的有限元模拟方法[J].汽车零部件, 2018(6).

A Verification method of gas spring deformation of lift gate

Peng Yang, Luo Shuai

（Dimension engineering, SAIC-GM, Shanghai 201206）

In many factors that affect the size of the rear lift gate, the deformation of the rear lift gate caused by the air spring force combines the overall movement of the liftgate position and the local deformation of the liftgate itself, which has become a major difficulty affecting the size state of the rear lifter. In this paper, based on the existing verification methods of gas spring deformation of rear lift gate, combined with scanning technology, a new method is studied. With the help of software, the local deformation can be effectively separated from the overall deformation, which provides a reliable basis for the adjustment and optimization of parts.

Rear lift door; Gas spring; Size matching; Scanning technology

10.16638/j.cnki.1671-7988.2021.02.031

U463

A

1671-7988(2021)02-96-03

U463

A

1671-7988(2021)02-96-03

彭杨，男，本科，尺寸认证项目经理，就职于上汽通用汽车有限公司尺寸工程科，研究方向：尺寸认证，CAE。