新材料与工艺手册

[内外饰及附件轻量化] 汽车玻璃升降器轻量化的设计

0
回复
152
查看
[复制链接]

微信扫一扫 分享朋友圈

发表于 2020-1-9 09:06:00 | 显示全部楼层 |阅读模式

注册后就可以查看哦!

您需要 登录 才可以下载或查看,没有帐号?立即注册

x
汽车玻璃升降器轻量化的设计

李成才 邹加金 ,重庆海德世拉索系统(集团)有限公司 重庆 401120
汽车轻量化在线】[摘 要]汽车轻量化是现代汽车工业技术发展的方向,对汽车工业的节能减排、性能提升和健康发展具有重要意义。铝合金材料代替钢材料,在汽车轻量化方面有着广泛的应用,这里着重介绍铝合金材料在汽车玻璃升降器方面的应用。
[关键词]汽车玻璃升降器;铝合金;汽车轻量化

[size=1em]玻璃电梯是汽车产品的重要组成部分,它在提升和降低车门玻璃、舒适性和稳定性、隔音和降低驾驶时噪音等方面发挥着不可替代的作用。玻璃升降器的设计必须保证举升过程的稳定性,具有噪声低、操作方便、寿命长、故障效率低、密封性好等特点。玻璃升降舵异常的声音、滞止、振动等故障形式对驾驶员的驾驶安全和舒适性有着重要的影响。目前汽车玻璃吊装最常用的方法是按钮式电动吊装,它由内部吊装系统和外部开关组成,操作方便[1]。


1 传统的玻璃升降器的缺点

[size=1em]导轨上需要两部分;铆接螺母或铆接螺钉用于将导轨固定在门板上。此外,升降机要求使用车轮或类似部件来改变力的方向,该部件采用具有润滑性能的塑料材料,需要固定到导轨上,通常将销轴铆接到导轨上;在电梯的工作过程中,它承受着来自玻璃的载荷,其中大部分通过流道和销轴施加到导轨上。导轨承担所有的载荷,然后通过铆接螺母或铆接螺钉转移到门板上[2]。

[size=1em]传统使用的销轴与导轨之间的接触面直径需大于10mm,轴销端直径一般为6mm。铆接螺钉一般规格为M6,头径11mm,厚度2mm,止回筋高度应大于0.4mm;导轨采用DC52D+Z高强冷轧钢板制成,厚度1.0mm。

[size=1em]根据电梯的实际工作状态聚集在门口,电梯装配表明CAE模拟分析:局部应力值约为170mpa最多不超过屈服强度的冷轧钢板材料,但最大应力出现在两个地方铆接螺丝的接触表面和轴销。

[size=1em]在汽车钣金件铝镁合金的应用中,5系铝镁合金得到了广泛的应用。经分析比较,选用GB/t3880.2-20065182。相同厚度的导轨质量可降低约65%,但屈服强度也可降低约50%。为了增加材料成本,铝合金材料的厚度为1.25mm。如果采用相同的结构,铝合金材料的屈服强度不能满足受力要求。如果轴销的直径增加,然后滑轮中心孔的直径等也需要进行相应的调整,导致成本上升和困难滑轮的安排,所以需要更改电梯的结构改变电梯系统的应力状态。

050d9e7d0825b518c28d6763bd1ce488.jpg
[size=0.8em]图1 改变结构后玻璃升降器结构及轴销螺钉结构

2 新型玻璃升降器结构设计

[size=1em]这个设计,使用一个新的结构、销轴和螺杆设计作为一个整体,所以大多数的玻璃升降负荷通过滑轮,轴销直接应用到门牌,导轨本身需要携带负载大大降低,从而减少的要求指导材料的强度,减少所需的指导材料的厚度。通过减少零件数量和材料厚度来达到轻量化的目的。改变结构后,玻璃升降器和销轴螺杆的结构如图1所示。

[size=1em]首先,采用CAE分析方法对新结构下的导轨进行了应力测试。

[size=1em]可以看出:相同的门荷载下,通过应力转换,导轨自身承受的应力强度降低,没有超出铝合金材料的强度允许范围。

[size=1em]从受力分析的角度来看,本设计满足了轻量化的要求,但在销螺杆结构上,做了很多调整,达到了铆接强度的要求。当导轨的材料改为铝合金,异常压力铆接的问题将会出现在传统工艺用于铆接连接,轴销和导轨的联合强度难以满足要求,应力值的导轨的应力超过了铝合金材料的强度性能标准。

[size=1em]销钉与导轨的铆接工艺是本产品设计与实现中的一大难点。在实际铆接过程中,当销螺钉铆接到导轨上时,导轨的安装面无法成形,不可避免的会导致安装面的凸变形。当变形超过0.1mm时,安装面与门板不匹配,导致锁紧力矩不足。为了解决这一问题,有必要减小止动筋的高度和宽度,以减小按压后的体积变化。止动筋高度由原来的0.5-0.65mm降至0.3-0.45mm。当导轨材料改为铝合金时,材料的屈服强度也降低了50%以上,更容易出现铆接强度不足、铆接面变形大的问题。为了减小止动杆的释放扭矩,在销轴螺钉的根部增加了止动槽环。冲压铆接底模由原来的平面改为凸筋环。在冲压铆接过程中,凸筋对导轨材料进行挤压,使拉筋产生塑性变形,以保证紧固件的轴向弹射力(1kN(Min)),同时使紧固件的松动力矩增加20%。随机选取30个零件试样进行铆接强度试验。平均轴向弹射力1.15kn,平均松动扭矩8.6n·m,满足客户6.0N·m(Min)规格[3]。



3 结语

[size=1em]所以将销轴与螺杆设计成一体,两部分合为一个部分,综合质量降低3g,一辆车4门加量为12,质量降低约36g;此外,导向材料为铝合金,厚度为1.25mm。单个导轨的质量从230克下降到110克,大约减少了120克。整车6个导轨的质量下降约720g。两部分的减重约为780克。通过减少零件数量和应用新材料达到轻量化的目标。



您需要登录后才可以回帖 登录 | 立即注册

本版积分规则

关注汽车轻量化最新动态

官方微信

汽车材料网

全国服务热线:

0551-63857995

地址:安徽省合肥市庐阳区四里河鼎鑫中心

邮编:230001 Email:service@qichecailiao.com

Powered by 汽车轻量化在线  皖ICP备10204426号-2

小黑屋-手机版- 汽车轻量化在线 |网站地图