门饰板与窗框配合间隙的设计研究

李新，王旭初，邹刚



门饰板与窗框配合间隙的设计研究

李新，王旭初，邹刚

（北京汽车股份有限公司汽车研究院，北京 101300）

为提高汽车内饰的感知质量设计，目前市场上中高档车一般配置有窗框饰条遮蔽车身钣金颜色。出于成本考虑，也有一少部门车型采用窗框增加黑膜的方案遮蔽车身钣金颜色。文章就是以某款车型为例说明门饰板与窗框黑膜的间隙设计，除了考虑经验设计值，还要考虑各配合零部件之间的公差累积及门饰板PP材料的热胀冷缩变形。文章通过对门饰板尺寸公差计算及高温环境下膨胀量进行试验验证，对门饰板与窗框黑膜间隙设计进行研究，解决门饰板与窗框黑膜干涉的问题，为后续车型规避此问题提供参考依据。

门饰板；窗框黑膜；高温膨胀

前言

一般汽车门饰板与窗框的配合形式有三种类型：1）窗框上带有窗框饰条，门饰板与窗框饰条配合；2）窗框上贴黑膜，门饰板与窗框黑膜配合；3）窗框不做任何处理，门饰板与窗框配合。从汽车内饰感知质量设计方面来讲，带有窗框饰条的感知质量最佳、窗框贴黑膜感知质量次之、窗框不做任何处理感知质量最差。本文所涉及的车型是第2种类型窗框上贴有黑膜，门饰板与窗框黑膜配合。

某车型汽车经夏日高温暴晒后出现门饰板与窗框黑膜干涉的问题，经排查，门饰板与窗框黑膜设计间隙1mm，公差±1.0，新车装配下线后实车装配间隙与设计保持一致，未出现门饰板与窗框黑膜干涉的问题，但新车经高温暴晒后90%车辆出现门饰板与窗框黑膜干涉现象，如图1所示。本文将从这一问题的产生原因、解决方案及措施展开研究，为后续车型规避此问题提供参考依据。

图1 门饰板与窗框黑膜干涉

1 门饰板与窗框配合的尺寸设计

为保证良好的外观效果，提升产品感知质量，门饰板与窗框设计间隙不宜过大，目前市场上的车型门饰板与窗框配合的经验设计间隙一般为1.0mm，公差±1.0。若为门饰板与窗框直接配合，该设计一般不会出现质量问题，在高温环境下门饰板会受热膨胀（材料本身物理属性），门饰板与窗框间隙减小甚至接触，门饰板两端有窗框钣金限制，会抑制门饰板的高温变形量，不允许门饰板自由膨胀变形。

1.1 门饰板与窗框间隙尺寸公差计算

图2 门饰板与窗框间隙尺寸链

图2为门饰板与窗框间隙尺寸链，各标注字母尺寸表示如下：

a：门饰板匹配面公差±0.5；

b：窗框匹配面公差±0.6；

c：门饰板安装定位孔公差±0.5；

d：尺寸公差及孔销浮动±0.2；

e：门饰板与窗框间隙公差，计算公式为：

1.2 门饰板PP材料高温膨胀试验

门饰板为PP+EPDM-T20材料，在高温环境下必定会受热膨胀，这是材料的物理属性，但膨胀变形量会根据结构设计不同而变化，下面通过高温环境仓验证某车型门饰板在高温环境下的膨胀变形量。

通过历年汽车高温环境试验总结，在夏季吐鲁番高温暴晒下，汽车门饰板的温度可达到70℃左右，模拟实际高温试验环境，我们将高温环境仓的温度设置为80℃。为保证试验结果的准确性，将门饰板安装到车门钣金上，将门饰板与车门钣金一起放进高温环境仓进行试验，用间隙尺测量记录试验前、试验中、试验后的数据，以下图3、图4分别为左前门、右前门的测量数据，其中第一行为门饰板与窗框黑膜前端间隙，第二行为门饰板与窗框黑膜后端间隙。

图3 左前门饰板前、后端与窗框间隙试验数据

图4 右前门饰板前、后端与窗框间隙试验数据

对以上试验数据进行总结：

1）门饰板与窗框黑膜前端间隙：试验前均为1mm，高温状态下间隙变为0.25mm，试验结束后冷却状态下门饰板收缩间隙变为2mm；高温状态下前端间隙保持0.25mm的原因为密封条的翻边夹在门饰板与窗框黑膜之间起到支撑作用，密封条翻边的厚度为0.25mm。

2）门饰板与窗框黑膜后端间隙：试验前均为1.5mm，高温状态下门饰板均与窗框黑膜接触，试验结束后冷却状态下门饰板收缩间隙变为2mm；

可以看出，门饰板在80℃高温环境下的受热膨胀量为1.5mm，为保证门饰板与窗框黑膜不接触，门饰板与窗框黑膜的设计间隙必须大于1.5mm。

上述1.1中门饰板与窗框间隙尺寸公差计算为±1.13，门饰板80℃高温环境下膨胀量为1.5mm，故门饰板与窗框黑膜的设计间隙应该为2.63±1.13，这样才能保证高温环境下门饰板不会与窗框黑膜接触。

2 门饰板与窗框黑膜配合方案分析研究

按照上述门饰板与窗框配合的尺寸进行设计，门饰板与窗框黑膜间隙的设计值2.63±1.13，汽车内饰感知评价外观视觉效果太差，且门饰板受热膨胀冷却后又会收缩，按此设计冷却状态下门饰板与窗框黑膜的间隙可达3mm左右，用户感知质量差，为解决此问题有以下三种方案。

2.1 门饰板与窗框黑膜之间支撑设计

门饰板与窗框黑膜间隙设计为1.5mm，将密封条翻边夹在门饰板与窗框黑膜之间起支撑作用，如图5所示。

图5 门饰板与窗框黑膜间隙设计状态

在高温环境下门饰板受热膨胀，密封条翻边被挤压在门饰板与窗框黑膜之间，保证门饰板与窗框黑膜间隙0.5mm，如图6所示，不会出现门饰板与窗框黑膜干涉的问题。

图6 门饰板与窗框黑膜间隙高温状态

2.2 门饰板与窗框黑膜配合下部增加支撑筋

门饰板支撑筋与窗框黑膜的间隙为1.0mm，门饰板与窗框黑膜的间隙为1.5mm，在受热膨胀状态下支撑筋结构早于门饰板接触窗框黑膜，即使黑膜被破坏也不在外观视觉区域，保证门饰板与窗框黑膜间隙为0.5mm，如图7所示。

图7 门饰板与窗框黑膜配合支撑筋设计

2.3 门饰板底部增加泡棉遮挡间隙

按照上述门饰板与窗框配合的尺寸进行设计，门饰板与窗框黑膜间隙的设计值2.63±1.13，外观视觉可见间隙大，可采用门饰板底部增加泡棉的措施进行弥补，消除可见的视觉孔洞，如图8所示。

图8 门饰板底部增加泡棉遮挡间隙

通过以上三种方案分析研究，某车型选用2.1方案来解决门饰板与窗框黑膜间隙的问题，其他车型设计时可根据本车型具体情况选择合适的方案，在以后的车型设计中需要充分考虑，避免此类问题发生。

3 结束语

门饰板与窗框黑膜的配合间隙设计，除了考虑经验设计值，还要考虑各配合零部件之间的公差累积及门饰板PP材料的热胀冷缩变形，通过理论计算与试验验证，设计合理的结构及配合尺寸，为后续车型规避此问题提供参考依据。

窗框增加黑膜遮蔽车身钣金是为了更好地提升汽车内饰感知质量设计，应需充分考虑该设计引发的各种失效模式，做好DFMEA预防。随着汽车市场的蓬勃发展，自主品牌汽车与合资品牌汽车的差距往往体现在精细化设计上，这就需要工程师对于每个设计尺寸都要深入研究、分析透彻，希望本文的研究能够对类似设计问题有一定的帮助。

[1] 崔庆泉.汽车尺寸感知质量评价的研究与应用[J].汽车工程师2014(3).

[2] 陆飞.汽车感知质量评价的方法与应用[J].汽车工程师2017(5).

Design research on the tolerance clearance between door trim and window frame

Li Xin, Wang Xuchu, Zou Gang

( Beijing Automotive Technology Center, BAIC MOTOR Co., Ltd, Beijing 101300 )

In order to improve the perceived quality design of the automobile interior, currently the medium-high grade automobiles on the market are generally equipped with window frame strips to shield the body sheet metal color. For cost reasons, there is also a small department model that uses window frame black film to shield the body sheet metal color. This article is to illustrate the clearance design between the door trim and the window frame black film by taking a certain model as an example. In addition to considering common practices, it is also necessary to consider the tolerance accumulation between mating parts, PP material heat-expansion and cold-contraction deformation of the door trim. In this paper, through the calculation of the dimensional tolerance of the door trim and heat-expansion in high temperature environment, design research on the tolerance clearance between door trim and window frame is to solve the interference problem of the door trim and the window frame black film, provide references to avoid this problem for the subsequent models.

Door trim; Window frame black film; Expansion in high temperature

U463.8

B

1671-7988(2018)21-120-03

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李新，女，硕士，汽车内饰工程师，现就职于北京汽车股份有限公司汽车研究院。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.21.042