立柱护板系统设计开发指南-护板

第1页共14页编制：校对：审核：批准：汽车工程研究院1、简要说明一般轿车有A、B、C三个立柱，有的结构还有D柱，如更复杂则依次类推。立柱护板固定在汽车侧围立柱内板上，主要具有内部美化装饰，乘员保护等功能。第2页共14页1.1立柱护板材料的性能我公司现有车型立柱护板的材料有：PP5和PP6（A11、A15）,PP-T20(B11),PP-T15和PP-T20（S11）和PP+EPDM-T20（B14）和PP/PE(T11),还有麻纤维材料，PP-T15和PP5一般都用在下护板上。需要根据汽车的档次和护板造型结构的需要，制定合理的材料种类和成品标准，护板设计人员需要考虑材料的硬度、强度、韧性等的性能。我公司现有这方面的标准有Q/SQR.04.137(PP+T20和PP+EPDM-T20),其他的标准有待进一步完善。和其它内饰件产品一样，立柱护板满足内饰件统一的成品性能要求，燃烧特性（GB8410），耐光色牢度（QBV.06.1303），气味试验（QBV.06.3900），甲醛含量（QBV.06.3925），冷凝成份，有机化合物等。1.2立柱护板的工艺常见立柱护板有注塑工艺和注塑件表面包覆面料工艺。还有压铸成型的麻纤维材料的立柱护板。立柱护板包布工艺：注塑－表面喷胶－覆布－切割－修边1.3成本构成成本主要由设计费用、原材料费用、模具和工装，检具等开发费用构成，三种工艺对比而言，麻纤维压铸和注塑成型价格差不多，但包布工艺需要增加约1.5倍的价格。1.4立柱护板的结构立柱护板一般都是采用背面设计安装座，通过塑料固定卡子和车身内板安装孔固定在一起，对于C柱和D柱连接在一起的大立柱护板（如T11车C柱护板），背面设计塑料加强卡片用弹簧钢片固定在车身孔上，同时还采用自攻螺钉和膨胀螺钉固定。也可才有内部填充网状物的结构方式增加强度和韧性。下图是B14立柱护板的简图：主要包括：A柱上、下护板，三角窗装饰面板、B柱上、下护板，C柱上护板、D柱上护板，安全带调整滑板、前后门门槛踏板、门槛压板。第3页共14页1.5DFMEA项目/功能潜在失效模式潜在失效影响严重度数级别潜在失效原因/机理频度数现行设计控制不可探测度数风险顺序数建议措施控制使用方便舒适，符合人体工程学控制使用不方便舒适，不符合人体工程学顾客不满意84未考虑到人性化的重要性3设计时多考虑人性化和人体工程学2材料性能硬度外观难保持顾客不满意78材料选用不当4硬度测试2优化结构、正确选用材料（对现选用的PP+EPDM-T20进行试验予以验证）耐高温性能易软化高温试验2耐低温性能易开裂低温试验2气候交变易老化气候交变试验2第4页共14页冲击韧性易开裂冲击试验2耐光色牢度易褪色色牢度试验2耐刮插性能阻燃性影响到安全性10燃烧特性试验2表面质量纹理不一致顾客不满意44未进行规范化处理3对纹理、颜色进行统一规范化，予以量化指标，形成外观检验标准2尽快形成外观检验标准及测量手段颜色色差光泽度不一致颜色基调有视觉误差表面有缩痕、凹陷等影响外观数模及制造工艺制造工艺、装配工艺控制明确制造和装配工艺控制规范飞边、毛刺、间隙不均等粗糙模具及制造工艺制造工艺、装配工艺控制明确制造和装配工艺控制规范尺寸累积误差≤1mm装配、间隙不好，难于装配经常返工65制造工艺控制不良结构设计不好5加强工艺控制，优化结构2优化结构，加强工艺控制总成性能功能难于实现顾客不满意78结构易松脱4优化结构3优化结构强度不够顾客不满意6材料和设计结构不合4优化结构，改进材料2尽量优化结构，同时改进材料第5页共14页理难以装配成本增加顾客抱怨6结构设计不合理，刚度和强度不够4优化材料和结构，加强制造工艺控制2优化材料和结构，加强制造工艺控制和周边附件配合有干涉难于装配5制造工艺控制不良结构设计不好5优化结构，加强制造工艺控制2优化结构，加强制造工艺控制和周边附件配合间隙不合理顾客抱怨5优化结构和工艺控制5优化结构，加强制造工艺控制2优化结构，加强制造工艺控制与周边配合错误顾客不满意6设计时未充分校核3设计时充分校核，考虑可能由工艺引起的变化2设计充分校核，全方位考虑可能由工艺引起的变化振动顾客不满意6结构和材料不合理42优化机构改进材料与搭载件的配合不合理影响附件性能顾客不满意6结构设计不合理，刚度和强度不够4优化结构3充分考虑搭载件性能1.6发展趋势主要是汽车新材料、新工艺和新技术的突破发展。第6页共14页2、设计构想立柱护板是车内部的一个大型侧围覆盖件，因此在设计初期对边界的确认非常重要。A柱护板设计时要综合考虑强度、刚度、工艺、结构、造型和与周边附件的配合要求，如与仪表板、A柱内板、顶棚、前风挡、门洞密封条，门槛压板等合理的配合和装配要求，要求过渡和谐美观，同时还要考虑前视野是否受到不利影响。A柱下护板相对简单些。材料厚度一般为2～3mm。B柱护板的设计需要综合考虑强度、刚度、运动、工艺、结构、造型和与周边附件的配合要求，如前后门洞密封条、顶棚、安全带、地毯、前后门槛压板等合理的配合和装配工艺要求。同时需要考虑安全带调整滑道一同活动的滑块的活动空间和形位公差，下护板与安全带卷收器的配合空间。还要考虑安全带活动的空间。材料厚度一般为2～3mm。C柱护板的设计需要综合考虑强度、刚度、运动、工艺、结构、造型和与周边附件的配合要求，如后门洞密封条、衣帽架、顶棚、后安全带、三角窗、地毯、后门和后备门槛压板等合理的配合和装配工艺要求。还需要考虑油箱加油管和天窗导水管的合理布置空间。还要考虑后排座椅的活动空间，尤其需要考虑后尾灯的布置空间和装配工具操作空间及线束走向和灯具的可拆卸更换性。有时立柱护板还需要覆盖上一层地毯。材料厚度一般为2.5～3mm。另外因立柱护板是一个外观件，其表面的颜色纹理需与整车内饰的风格相匹配，其开发流程一般如下：造型－A面设计－结构设计－模具开发－样件匹配。一般的，在边界条件全部具备的情况下，立柱护板设计周期为2个月，模具加工周期1个半月以内。单如果像T11那样需要2个半月左右。2.1法规分析FMVSS201满足法规的头部伤害值要求，要求HIC不大于10002.2间隙、台阶、公差分析1）、经验值：1、立柱上护板与顶棚配合一般是护板压住顶棚边缘至少10mm，压缩量为1.5mm左右；2、B柱上下护板配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；3、B柱下护板与前后门槛压板的配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；4、A柱下护板与前门槛压板的配合B柱下护板与前后门槛压板的配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；5、C柱与行李箱侧护板的配合B柱下护板与前后门槛压板的配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；第7页共14页6、D柱与行李箱侧护板的配合B柱下护板与前后门槛压板的配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；7、后门槛压板与行李箱侧护板的配合B柱下护板与前后门槛压板的配合间隙均匀，间隙一般为0.5mm；8、护板与密封条的配合要求能包住护板边缘，过盈量一般3~5mm。2）、具体的分析过程：1、把车身数据和护板数据一起装在一起，做截面检查，看卡扣与钣金、护板的配合关系是否正确；一般来说，卡扣与钣金之间的配合型面一般过盈0.2mm左右，卡扣与钣金孔为间隙配合，间隙为0.5mm左右，卡扣最大处直径比钣金孔直径一般大0.6-1.0mm；卡扣与护板安装孔的间隙一般在0.2mm左右，卡扣与护板配合处的直径一般要大于护板安装卡扣处的开口尺寸0.6mm。如图2-1所示：图2-12、检查A柱上护板和仪表板的配合是否存在干涉，配合间隙是否均匀，一般间隙控制在0~1mm之间，如图2-2所示：第8页共14页图2-23、A柱上护板与仪表板、前风挡的校核；D柱护板与后风挡的校核：把数据安装在一起，检查A柱上护板边缘与前风挡之间的距离有多大，一般在3~4mm以内，如图2-3所示。图2-34、检查A柱下护板与仪表板之间空间是否足够、安装有没有问题，一般留有间隙不小于3mm；如图2-4所示：第9页共14页图2-45、C柱上护板、D柱上护板与行李箱侧护板之间的配合、门槛压板与A柱下护板、B柱下护板、行李箱侧护板及B柱上下护板之间配合的校核，要求间隙均匀，配合良好，一般间隙在0.5mm左右，如图2-5所示：图2-56、B柱下护板、A柱下护板及门槛压板与地毯的校核，一般过盈配合，过盈量在2mm左右，如图2-6。图2-6第10页共14页7、护板与密封条的校核，护板与密封条之间是过盈配合，过盈量一般为3~5mm，密封条要能均匀的包住护板边缘，如图2-7所示：图2-78、护板滑片与护板槽的左右间隙一般为1mm,安全带调高器和滑片的左右上下间隙一般为0.5mm，安全带调节手柄有护板表面的距离一般大于5mm,具体根据护板的弧度进行运动校核最终确定，如图2-8所示：图2-89、C柱、D柱安全带导向环与护板之间的间隙一般为0.5mm，如图2-9所示：安全带调整滑道B柱下护板第11页共14页图2-910、门槛压板与钣金，要求孔位正确，夹子与钣金孔乃过盈配合，过盈量一般为：0.5mm左右，夹子与钣金孔之间的间隙一般在1mm左右，如图2-10。图2-10第12页共14页11、把门槛内板钣金数据、线束数据、门槛压板数据装在一起，做截面线检查门槛压板与线束有无干涉，校核线束时要考虑线束是可以变形，只要门槛压板与钣金之间的立体空间足够，线束从中间经过也不会出现问题，如图2-11：图2-11这些分析主要是主要是检查间隙是否均匀、是否配合良好、有无干涉，是否影响外观。2.3装配工艺的分析这里的装配工艺主要是A柱护板的安装，因为A柱上护板与仪表板有个匹配，如果安装空间过小可能影响车间的装配，这个在设计初期需要做安装的校核，看看是否与三角窗玻璃有干涉；另外A柱下护板是安装在仪表板的下面，安装时候也需要主要一个顺序的问题，如果设计时候在护板边缘采用翻边加强的方法侧必须在安装歇脚踏板时候就安装A柱下护板。2.4紧固方式的分析护板一般有三种固定方式，一种是螺钉固定，一种是金属夹子固定，一种是塑料夹子固定，另外在门槛压板与护板之间一般有卡扣定位，如图2-12所示。第13页共14页图2-122.5风险分析1）、和安全带之间的配合要留足够的空间，防止安全带不能回位。2）、和线束的配合需要留足够的空间，防止门槛压板安装困难。另外如果整车有curtainairbag的配置，在设计顶棚时要特别注意，主要有以下几点：1）、护板和顶棚的配合不应太紧密。2）、为了防止在气囊爆破时，护板摆动，顶棚和护板一般采用下面的配合方式：3)、护板压住顶棚最大不超过8mm3、失效模式第14页共14页3.1性能失效：如表面变色等；3.2尺寸失效，主要是和周边件的配合不好。