[发明专利]一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种汽车白车身零件设计领域，尤其是涉及一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法。

背景技术

一辆新轿车从前期市场调研至成批投产，耗资十分具大。车身开发设计的费用及时间约占整车开发费用和时间的70%。侧围外板是白车身零件制造中的核心，它具有形状复杂、结构尺寸大、成型困难、外表面质量要求高的特点。在整车车身零件开发过程中，侧围外板占据时间较长，费用较高。侧围外板周圈搭接零件较多，制件品质会直接影响到整车的装配和外观间隙要求。

图1中虚线所示，发现侧围外板门槛区域，最常见的冲压问题制件强度弱，出现翘曲、回弹现象。门槛区域的翘曲、回弹缺陷，多数是由零件结构设计不合理所致。不合理结构设计所产生的回弹，首先会影响到翼子板下部螺栓的装配，导致翼子板强行安装后，出现匹配间隙不均匀，特征区域无法对接的外观缺陷。门槛下部若安装护板，回弹会造成侧围和安装护板出现干涉现象，影响到护板的安装。同时反弹会造成焊接边宽度不够，强行焊接后，焊点应力大，出现开焊、虚焊风险，影响焊接品质的同时，也会造成NVH效果差。焊点不牢固，门槛区域容易进水，出现空腔生锈现象。锈蚀不但影响整车外观，进一步造成整车的安全性能下降，无法保障乘客的安全。

为了解决侧围外板门槛区域的翘曲、回弹现象，现对多款车型的侧围外板进行调查对比。结果发现，导致侧围外板门槛区域出现翘曲、回弹的缺陷，主要有以下几个方面所致：

1、以X1车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图2所示：侧围门槛上部的圆角半径B1、B2偏小，图示中B1、B2的圆角半径仅R3，板料成形时局部拉伤、变薄率高，制件出现严重的开裂现象。B1、B2的圆角半径偏小，量产时模具磨损情况比较严重。图示中A区域型面的曲率较小，有的车型甚至是平面或负曲率结构设计，板料成形过程中，门槛此区域无法产生足够的张力，制件的塑性变形和变薄率达不到要求，零件表面产生压缩变形缺陷。导致侧围门槛下部产生大面积的翘曲、回弹缺陷。

2、以X2车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图3所示：侧围门槛上部圆角半径B和下部的圆角半径D较大，图示中上部圆角半径R=65mm，下部圆角半径R=6 mm。针对成形区域的圆角，半径越大，制件外表层的拉应力越大，导致制件侧壁出现回弹、翘曲的现象越明显。

3、以X3车型为例，侧围外板门槛区域A-A的截面线如图4所示：侧围门槛区域的侧壁拔模角C较小，图示中侧壁和车身Y向的夹角仅8°，侧围外板拉延工序时，通常冲压方向与车身Z轴的夹角小于80°，图示中门槛侧壁拉延出现冲压负角，此结构设计导致门槛侧壁区域的整形量过大，制件出现回弹、翘曲的风险也明显增加。

综上所述，侧围外板零件的结构设计不同，制件现有技术中存在如下技术问题： 

（1）侧围门槛区域出现开裂、零件表面压缩变形缺陷；

（2）侧围门槛区域制件成形过程中对模具严重磨损现象；

（3）侧围外板门槛区域出现回弹、翘曲缺陷；

（4）侧围和翼子板的外观匹配不良。

发明内容

本发明设计了一种汽车侧围外板门槛区域结构及其设计方法，其解决以下技术问题：（1）侧围门槛区域出现开裂、零件表面压缩变形缺陷；（2）侧围门槛区域制件成形过程中对模具严重磨损现象；（3）侧围外板门槛区域出现回弹、翘曲缺陷；（4）侧围和翼子板的外观匹配不良。

为了解决上述存在的技术问题，本发明采用了以下方案： 

一种汽车侧围外板门槛区域结构，包括侧围门槛外侧壁、侧围门槛内侧壁以及侧围外板门槛上区域型面（A），侧围门槛外侧壁通过侧围外板门槛上区域型面（A）与侧围门槛内侧壁连接，侧围外板门槛上区域型面（A）为弧形型面，在侧围门槛外侧壁上设有台阶（T）进行过渡。

进一步，侧围门槛外侧壁上设有侧围门槛外部侧壁拔模角（C1），侧围门槛外部侧壁拔模角（C1）大于10°；侧围门槛内侧壁上也是有侧围门槛内部侧壁拔模角（C2），侧围门槛内部侧壁拔模角（C2）大于3°。

进一步，侧围门槛内侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过门分缝区域的侧围外特征圆角过渡，门分缝区域的侧围外特征圆角半径（B1）大于6mm；侧围门槛外侧壁与侧围外板门槛上区域型面（A）之间通过侧围门槛上部区域的圆角过渡，侧围门槛上部区域的圆角半径（B2）为6mm-30mm；在侧围门槛外侧壁下部还设有侧围门槛下部的圆角，该侧围门槛下部的圆角半径（D）为2mm-3mm。

进一步，侧围外板门槛上区域型面（A）曲率半径尽可能的大，但不得大于500mm。