复合材料后舱门及其设计方法与流程

本发明涉及一种复合材料后舱门及其设计方法，属于新能源客车制造领域。

背景技术：

后舱门作为汽车车身部件的重要组成部分，通常设置在车辆的后部，经常需要启闭，其主要用来保护客车发动机舱等重要各部件设备，因此在电动汽车后舱门门板的设计中，其结构设计是非常关键的，它关系到舱门开关时的安全可靠性、轻便性、灵活性等。

目前，市场上常见的客车后舱门结构大多为铝合金面板加铝合金的骨架，采用粘接工艺。这种结构主要缺点在于后舱门总成零配件过多，故整个舱门安装起来过于繁琐。另外，铝合金材料较复合材料其质量重，在达到同等强度的基础上，复合材料比其减重39%，新能源汽车以塑代钢，轻量减重的发展趋势下，铝合金后舱门已远远不能满足现在的新能源技术的要求。为了减轻舱门的重量，达到以塑代钢的目的，现有技术中也出现了多种复合材质的舱门结构，例如：

1、cn200780032567-用于飞行器的舱门框；

2、cn201320472778-一种蜂窝夹层结构复合材料大板方舱；

3、cn201510925351-一种泡沫夹芯结构复合材料舱门的制造方法；

4、cn201510925352-一种蒙皮加筋结构复合材料舱门的制造方法；

5、cn201520455256-一种客车行李舱门骨架与蒙皮连接结构；

6、cn201711460749-一种客车后舱门；

现有技术中的复合材质的舱门结构，主要针对舱门的减重、保温隔热和结构优化，但针对新能源客车的后舱门轻量化的减重设计的同时还要考虑到舱门的刚度、强度、安装位置的承载强度，本发明的目的在于提供一种刚度大，重量轻，安装可靠性强且安装便利适应于新能源客体使用的后舱门。

技术实现要素：

本发明提供的复合材料后舱门，整体刚度大，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命，拆装便利。本发明还提供一种复合材料后舱门的设计方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：

复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮、骨架和位于骨架中的安装座通过rtm工艺一体成型，所述的蒙皮为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架中包括铝合金管和frp挤拉管，安装座为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座与蒙皮之间通过泡沫层填充。

优选的，所述的骨架的外边缘由铝合金管和frp挤拉管铺设而成，骨架内框架由frp挤拉管和加强筋铺设而成，铝合金管与frp挤拉管的用量长度比不超过0.1，安装座四周均与骨架接触，且一侧与铝合金管接触。

优选的，所述的frp挤拉管在骨架上半段的铺设密度大于在骨架下半段的铺设密度，铝合金管铺设在骨架左右两侧边缘，且位于骨架的上半段中。

优选的，所述的加强筋铺设在骨架下半段中，且位于两个平行的frp挤拉管之间，加强筋呈t字型，端部分别与frp挤拉管垂直接触，加强筋与骨架上半段的frp挤拉管均错开分布。

优选的，所述的铝合金管和frp挤拉管的横截面均为方形，且铝合金管和frp挤拉管中均填充聚氨酯发泡料，加强筋)为横截面为方形的pvc泡沫条，且加强筋的厚度不小于毫米。

优选的，后舱门主体上安装有后舱门气撑杆支撑座，后舱主体的门锁安装位置贴粘铝材加强板，后舱门气撑杆支撑座粘接在后舱门主体上，并与铝合金管通过螺栓或铆钉紧固连接，铝材加强板为长方形，贴粘在蒙皮上，且铝材加强板中至少相对的两个边缘与frp挤拉管抵靠。

优选的，所述的后舱门主体上安装有防水格栅和与防水格栅边缘粘结的风机安装板，所述防水格栅和风机安装板的边缘固定在frp挤拉管上，并与后舱门主体间通过密封胶密封，在与防水格栅和风机安装板紧固连接的frp挤拉管上开设连接孔，连接孔密封对接排水管接头。

优选的，所述的后舱门主体铰接在小门合页，小门合页铰接在蒙皮上且与小门合页的边缘与蒙皮密封配合。

以上所述的复合材料后舱门的设计方法，其特征在于根据后舱门主体的强度、刚度和重量需求，设计蒙皮的厚度和骨架的面积、骨架中铝合金管和frp挤拉管的横截面面积、铝合金管和frp挤拉管的用量长度比例和在骨架中的铺设位置，根据后舱门主体与车体的连接强度需求，设计安装座的重量、厚度和安装座在骨架中的位置。

优选的，根据后舱门主体的强度需求，设计骨架中加强筋形状，厚度、铺设位置和密度。

本发明的有益效果是：

1、后舱门主体由蒙皮、骨架和安装座通过rtm工艺一体成型，蒙皮为纤维增强复合材料和泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，即保证了蒙皮的强度又提高了蒙皮的刚度，提高蒙皮在承载过程中的抗变形能力，从而提高了后舱门的整体刚度。

2、骨架中包括铝合金管和frp挤拉管,在后舱门主体的安装受力位置设置铝合金管，在其它非受力位置设置frp挤拉管，减轻后舱门主体重量的同时，满足后舱门主体的安装受力位置的承载要求，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性。

3、将安装座与蒙皮和骨架一体成型，且将安装座设计成铝合金板与钢板的夹心结构，用泡沫层填充蒙皮与安装座之间，即减小后舱门主体重量，又保证后舱门主体的安装强度，提高后舱门的安装可靠性。

4、后舱门主体通过rtm工艺一体成型，与车体和其它安装部件的连接更简单，拆装更便利，可有效提高后舱门组装和安装的便性利。

5、根据后舱门打开状态下从下至上承载逐渐增加的受力原理，设计骨架的结构，将铝合金管设计在骨架的上半段，且frp挤拉管在骨架上半段的铺设密度大于在骨架下半段的铺设密度，使后舱门主体上半段具有足够的承载强度，将加强筋铺设在骨架下半段，用加强筋增加后舱门主体下半段强度，在保证轻化量的前提下，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命。

附图说明

图1为本发明的复合材料后舱门的结构示意图。

图2为后舱门主体的结构示意图。

图3为图2中a-a处的剖视图。

图4为骨架的铺设示意图。

具体实施方式

下面结合图1至图4对本发明的实施例做详细说明。

复合材料后舱门，包括后舱门主体，其特征在于所述的后舱门主体由蒙皮1、骨架2和位于骨架2中的安装座3通过rtm工艺一体成型，所述的蒙皮1为两层纤维增强复合材料和夹在纤维增强复合材料中的泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，骨架2中包括铝合金管21和frp挤拉管22，安装座3为两层铰链铝包板和夹在铰链铝包板中的铰链钢板构成的三明治结构，安装座3与蒙皮1之间通过泡沫层填充。

如图所示，后舱门主体由蒙皮1、骨架2和安装座3通过rtm工艺一体成型，蒙皮1为纤维增强复合材料和泡沫夹心构成的三明治结构并为向外凸起的曲面结构，即保证了蒙皮的强度又提高了蒙皮的刚度，提高蒙皮在承载过程中的抗变形能力，从而提高了后舱门的整体刚度。骨架2中包括铝合金管21和frp挤拉管22,在后舱门主体的安装受力位置设置铝合金管21，在其它非受力位置设置frp挤拉管，减轻后舱门主体重量的同时，满足后舱门主体的安装受力位置的承载要求，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性。将安装座3与蒙皮1和骨架2一体成型，且将安装座设计成铰链铝包板与铰链钢板的夹心结构，用泡沫层填充蒙皮与安装座之间，即减小后舱门主体重量，又保证后舱门主体的安装强度，提高后舱门的安装可靠性。后舱门主体通过rtm工艺一体成型，与车体和其它安装部件的连接更简单，拆装更便利，可有效提高后舱门组装和安装的便性利。

其中，所述的骨架2的外边缘由铝合金管21和frp挤拉管22铺设而成，骨架2内框架由frp挤拉管22和加强筋23铺设而成，铝合金管21与frp挤拉管22的用量长度比不超过0.1，在实际结构中frp挤拉管22的用量长度为10m左右，铝合金管21的用量长度为700mm左右，铝合金管21位置骨架外边缘可与金属件进行固定，提高后舱门主体的连接可靠性，frp挤拉管22铺设于骨架外边缘无硬性连接的位置，可有效减轻后舱门主体的重量，安装座3四周均与骨架2接触，且一侧与铝合金管21接触，对安装座3进行定位，提高后舱门主体的结构稳定性。

所述的frp挤拉管22在骨架2上半段的铺设密度大于在骨架2下半段的铺设密度，铝合金管21铺设在骨架2左右两侧边缘，且位于骨架2的上半段中。

所述的加强筋23铺设在骨架2下半段中，且位于两个平行的frp挤拉管22之间，加强筋23呈t字型，端部分别与frp挤拉管22垂直接触，加强筋23与骨架2上半段的frp挤拉管22均错开分布。

因为在后舱门打开状态下，后舱门的上半段与车体上的气支撑杆连接，将整个后舱门撑起，后舱门从上至上承载是逐渐增加的，所以根据后舱门打开状态下从下至上承载逐渐增加的受力原理，设计骨架2的结构，将铝合金管21设计在骨架的上半段，且frp挤拉管22在骨架上半段的铺设密度大于在骨架下半段的铺设密度，使后舱门主体上半段具有足够的承载强度，将加强筋23铺设在骨架下半段，用加强筋23增加后舱门主体下半段强度，在保证轻化量的前提下，优化后舱门主体的结构设计，保证后舱门主体的强度，延长使用寿命，加强筋23设计呈t字型，将端部均与frp挤拉管22垂直接触，对通过加强筋23对frp挤拉管22进行支撑定位，提高骨架2的结构稳定性。

其中，所述的铝合金管21和frp挤拉管22的横截面均为方形，且铝合金管21和frp挤拉管22中均填充聚氨酯发泡料，通过发泡料的填充增加骨架2的整体刚度，进一步提高骨架2的抗变形能力，加强筋23为横截面为方形的pvc泡沫条，且加强筋23的厚度不小于5毫米，保证加强筋23可起到加强后舱门主体下半段强度的作用。

其中，后舱门主体上安装有后舱门气撑杆支撑座4，后舱主体的门锁安装位置贴粘铝材加强板8，后舱门气撑杆支撑座4粘接在后舱门主体上，并与铝合金管21通过螺栓或铆钉紧固连接，铝材加强板8为长方形，贴粘在蒙皮1上，且铝材加强板8中至少相对的两个边缘与frp挤拉管22抵靠。后舱门气撑杆支撑座4与铝合金管21进行硬性固定，即保证安装稳定性，气支撑杆与后舱门连接位置不易变形，后舱门的使用可靠性更高。铝材加强板8增加后舱门锁安装位置的强度。

其中，所述的后舱门主体上安装有防水格栅5和与防水格栅5边缘粘结的风机安装板6，所述防水格栅5和风机安装板6的边缘固定在frp挤拉管上，并与后舱门主体间通过密封胶密封，在与防水格栅和风机安装板6紧固连接的frp挤拉管22上开设连接孔，连接孔密封对接排水管接头7，排水管接头7连接排水管将frp挤拉管22中的水及时排出，满足后舱门隔热、保温及防潮的要求。

所述的后舱门主体铰接在小门合页9，小门合页9铰接在蒙皮1上且与小门合页9的边缘与蒙皮1密封配合，满足后舱门的使用要求。

本发明还保护一种以上所述的复合材料后舱门的设计方法，其特征在于根据后舱门主体的强度、刚度和重量需求，设计蒙皮1的厚度和骨架2的面积、骨架2中铝合金管21和frp挤拉管22的横截面面积、铝合金管21和frp挤拉管22的用量长度比例和在骨架2中的铺设位置，根据后舱门主体与车体的连接强度需求，设计安装座3的重量、厚度和安装座3在骨架2中的位置。

根据后舱门主体的强度需求，设计骨架2中加强筋23形状，厚度、铺设位置和密度。

以上所述的设计方法根据后舱门的使用需求，对蒙皮1、骨架2和安装座3进行设计，即保证了蒙皮的强度又提高了蒙皮的刚度，提高蒙皮在承载过程中的抗变形能力，从而提高了后舱门的整体刚度，满足后舱门主体的安装受力位置的承载要求，提高后舱门主体与车体及其它部件连接的可靠性，即减小后舱门主体重量，又保证后舱门主体的安装强度，提高后舱门的安装可靠性。

以上结合附图对本发明的实施例的技术方案进行完整描述，需要说明的是所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。