一种车门装配面差的优化方法及系统与流程

本发明涉及一种车辆设计方法及系统，尤其涉及一种装配面优化方法及系统。

背景技术：

1、随着汽车工业的多样化发展，消费者对于汽车的消费期望和产品期待也日益攀高，汽车舒适性和外观感觉也是消费者关注的焦点，而车身总成的外观感觉就是消费者最直接的感官因素。

2、汽车车门在汽车白车身中是一个相对独立的总成，是由车门钣金和车门附件组成，车门总成通过铰链和限位器与侧围连接，并且与车身侧围及翼子板等周边件需满足车型自身标准要求的间隙和面差。

3、为了保证防雨防尘、隔音降噪对密封的要求，通常在车门总成与车身之间布置一道或两道密封胶条，形成密封空间，在车辆装配的过程中，装配密封条后，密封条会对车门内板及门框加强板产生反作用力，导致车门窗框处y向向外位移，影响整车装配外观面差。因此要求在车门钣金设计时提前预留出钣金的装配面差量，保证在密封条作用力下，车门窗框处可达到理论数据状态，从而保证车门与车身侧围面差符合相关要求。

4、为了消除或减小实车状态车门上窗框的这种反作用力变形量，目前常用的方法是在焊接夹具上进行矫形调整。这种方法较为直接，但不易控制，需多次调整并结合实车状态进行反复修正，才能最终达到理想的状态。

5、基于此，期望提供一种车辆装配面差量的优化方法及系统，其可以利用有限元仿真手段，对装配面面差及预变形量进行预测和分析。

技术实现思路

1、本发明的目的之一在于提供一种车门装配面差的优化方法，其基于cae(计算机辅助工程)分析的窗框变形量，在数据设计状态考虑预变形量，并对车门钣金工艺数据进行装配面差曲变形处理，从而实现钣金冲压模具制作时的设计优化。

2、为了实现上述目的，本发明提出了一种车门装配面差的优化方法，其构建车门装配面差有限元仿真模型，并基于车门装配面差有限元仿真模型求解其基础模型；基于所述基础模型，执行下述步骤：

3、100：设车门在关闭后，受到密封条的作用力，门框产生变形，车门位置由车门原始位置posi.0移动到车门变形位置defo.0处，则装配面差补偿量δx0＝defo.0-posi.0；

4、200：基于装配面差补偿量δx0，设定门框初始位置posi.1，posi.1＝posi.0+δx0；

5、300：当密封条被进一步压缩，门框从门框初始位置posi.1变形到门框变形位置defo.1；定义此时门框变形位置defo.1到车门原始位置posi.0的车门门框装配匹配面差δx1＝defo.1-posi.0；

6、400：将车门门框装配匹配面差δx1补偿到门框初始位置posi.1上，得到车门面差设计位置posi.2＝posi.1+δx1；

7、500：车门面差设计位置posi.2在密封条的作用下变形到车门面差变形位置defo.2，得到误差δx2＝defo.2-posi.0；

8、重复步骤400和500，不断更新新的车门面差设计位置posi.j的位置，得到与之对应的车门面差变形位置defo.j，以及更小的误差δxj，直到δxj小于设定的阈值，停止更新posi.j的位置。

9、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化方法中，构建车门装配面差有限元仿真模型，并基于车门装配面差有限元仿真模型求解其基础模型包括步骤：

10、离散车门各个钣金零件，划分各个钣金零件壳单元网格，根据车身数据中的焊点信息建立连接；

11、根据车身数据中的支撑胶信息，定义车门外板和防撞杆、外窗口加强件之间的支撑胶连接；

12、根据车身数据中的强度胶信息，定义各加强板与车门内板和车门外板之间的强度胶连接；

13、定义车门装配面差有限元仿真模型的边界条件；

14、采用abaqus静力分析求解器，通过密封条connector单元对车门的反作用力进行加载，获得基础模型。

15、更进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化方法中，所述密封条connector单元基于下述步骤获得：

16、确定车门侧密封条和车身侧密封条和车门内板的具体接触单元，以确定车门侧网格和车身侧网格；

17、将车门侧密封条和车身侧密封条分别分为若干个子段，对于各子段，分别在其中点处截取平面，保留子段上的一段原始曲线，然后以铰链轴为旋转中心，顺时针、逆时针分别旋转原始曲线，得到两条旋转后曲线；

18、以子段的原始数据为平面，选取原始曲线和两条旋转后曲线上对应的点做圆，生成一个在子段平面上、以三条曲线相同点在该平面上投影点确定的圆，该圆的法线方向为对应子段的压缩方向，即密封条connector单元的方向；

19、根据车门侧网格和车身侧网格，生成密封条connector单元；

20、将生成的密封条connector单元与车门连接；

21、分别将材料属性赋予车门侧密封条和车身侧密封条的各子段。

22、在该优选的实施方式中，本发明所述的车门装配面差的优化方法，通过使用单元分区模拟密封条，构建密封条connector单元，从而更准确的在有限元模型中模拟出密封条因安装曲率变化造成的截面受力性能变化。

23、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化方法中，所述材料属性基于下述步骤获得：

24、基于输出的车门与各子段接触点的转角和力矩与时间的曲线，得到铰链轴上的旋转中心至接触点的距离，进而得到车门侧密封条和车身侧密封条的力-位移曲线；

25、提取力-位移曲线中的数值，删除位移列中重复的数据，并将其作为材料曲线导入至有限元前处理软件中，作为对应的子段的材料特性曲线。

26、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化方法中，所述输出的车门与各子段接触点的转角和力矩与时间的曲线基于各子段压缩模型获得，各子段压缩模型中的发泡胶材料采用二维密封条材料参数校核模型中通过最小二乘法获得的ogden本构模型参数；各子段压缩模型中的密实胶材料采用二维密封条材料参数校核模型中通过最小二乘法获得的mooney rivlin本构模型参数。

27、在本发明更优选的实施方式中，本发明所述的车门装配面差的优化方法，通过使用不同的本构模型对密封条进行非线性材料属性标定，因而能够更加准确的模拟由高粘弹性材料制成的车辆密封条的在高应变率下的非线性的动态性能，及开关过程中密封条连接区域的受力状况。

28、本发明的另一目的在于提供一种车门装配面差的优化系统，其基于cae分析的窗框变形量，在数据设计状态考虑预变形量，并对车门钣金工艺数据进行装配面差曲变形处理，从而实现钣金冲压模具制作时的设计优化。

29、为了实现上述目的，本发明提出了一种车门装配面差的优化系统，其包括：

30、车门装配面差有限元仿真模型构建单元，其构建车门装配面差有限元仿真模型，并基于车门装配面差有限元仿真模型求解其基础模型；

31、优化单元，其基于所述基础模型执行下述步骤：

32、100：设车门在关闭后，受到密封条的作用力，门框产生变形，车门位置由车门原始位置posi.0移动到车门变形位置defo.0处，则装配面差补偿量δx0＝defo.0-posi.0；

33、200：基于装配面差补偿量δx0，设定门框初始位置posi.1，posi.1＝posi.0+δx0；

34、300：密封条被进一步压缩，门框从门框初始位置posi.1变形到门框变形位置defo.1；定义此时门框变形位置defo.1到车门原始位置posi.0的车门门框装配匹配面差δx1＝defo.1-posi.0；

35、400：将车门门框装配匹配面差δx1补偿到门框初始位置posi.1上，得到车门面差设计位置posi.2＝posi.1+δx1；

36、500：车门面差设计位置posi.2在密封条的作用下变形到车门面差变形位置defo.2，得到误差δx2＝defo.2-posi.0；

37、重复步骤400和500，不断更新新的车门面差设计位置posi.j的位置，得到与之对应的车门面差变形位置defo.j，以及更小的误差δxj，直到δxj小于设定的阈值，停止更新posi.j的位置。

38、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化系统中，所述车门装配面差有限元仿真模型构建单元执行下述步骤：

39、离散车门各个钣金零件，划分各个钣金零件壳单元网格，根据车身数据中的焊点信息建立连接；

40、根据车身数据中的支撑胶信息，定义车门外板和防撞杆、外窗口加强件之间的支撑胶连接；

41、根据车身数据中的强度胶信息，定义各加强板与车门内板和车门外板之间的强度胶连接；

42、定义车门装配面差有限元仿真模型的边界条件；

43、采用abaqus静力分析求解器，通过密封条connector单元对车门的反作用力进行加载，获得基础模型。

44、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化系统中，所述密封条connector单元基于下述步骤获得：

45、确定车门侧密封条和车身侧密封条和车门内板的具体接触单元，以确定车门侧网格和车身侧网格；

46、将车门侧密封条和车身侧密封条分别分为若干个子段，对于各子段，分别在其中点处截取平面，保留子段上的一段原始曲线，然后以铰链轴为旋转中心，顺时针、逆时针分别旋转原始曲线，得到两条旋转后曲线；

47、以子段的原始数据为平面，选取原始曲线和两条旋转后曲线上对应的点做圆，生成一个在子段平面上、以三条曲线相同点在该平面上投影点确定的圆，该圆的法线方向为对应子段的压缩方向，即密封条connector单元的方向；

48、根据车门侧网格和车身侧网格，生成密封条connector单元；

49、将生成的密封条connector单元与车门连接；

50、分别将材料属性赋予车门侧密封条和车身侧密封条的各子段。

51、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化系统中，所述材料属性基于下述步骤获得：

52、基于输出的车门与各子段接触点的转角和力矩与时间的曲线，得到铰链轴上的旋转中心至接触点的距离，进而得到车门侧密封条和车身侧密封条的力-位移曲线；

53、提取力-位移曲线中的数值，删除位移列中重复的数据，并将其作为材料曲线导入至有限元前处理软件中，作为对应的子段的材料特性曲线。

54、进一步地，在本发明所述的车门装配面差的优化系统中，所述输出的车门与各子段接触点的转角和力矩与时间的曲线基于各子段压缩模型获得，各子段压缩模型中的发泡胶材料采用二维密封条材料参数校核模型中通过最小二乘法获得的ogden本构模型参数；各子段压缩模型中的密实胶材料采用二维密封条材料参数校核模型中通过最小二乘法获得的mooney rivlin本构模型参数。

55、本发明所述的本发明所述的车门装配面差的优化方法及系统具有如下有益效果：

56、本发明所述的车门装配面差的优化方法通过递归算法能够精确的预测匹配面差及预变形量，并进行有针对性的结构改进，因此可以减少开发后期更改周期及费用，提高整车开发流程的效率，并且其可以适用于多种车门结构。

57、在本发明优选的实施方式中，本发明所述的车门装配面差的优化方法，通过使用单元分区模拟密封条，构建密封条connector单元，从而更准确的在有限元模型中模拟出密封条因安装曲率变化造成的截面受力性能变化。

58、在本发明更优选的实施方式中，本发明所述的车门装配面差的优化方法，通过使用不同的本构模型对密封条进行非线性材料属性标定，因而能够更加准确的模拟由高粘弹性材料制成的车辆密封条的在高应变率下的非线性的动态性能，及开关过程中密封条连接区域的受力状况。

59、本发明所述的车门装配面差的优化系统同样具有上述有益效果。