摘要:汽车门板的钣金修复是汽车钣金修复中的重要项目,本课题主要目的是解决学生在实训过程中由于修复场地有限,修复车辆有限的情况研制的汽车门板修复实训台架。针对于汽车车门的特点,应用三维软件进行总体结构设计,获得汽车门板修复实训台架结构图并进行加工制作。经测试检验和对学生满意度调查表明:该实训台架符合汽车车门的安装,使用要求且适用于汽车专业学生车身修复理实一体化课程,在实训中起到了良好的作用。
关键词:钣金修复;汽车门板;实训台架;设计
1设计原理
根据汽车车门的结构以及车门的四个定位孔,在门板修复台架上设计出四个空间孔位置。采用各种型钢,钢板进行焊接拼接,用铰链,螺钉固定方式将车门门板固定于修复台架上,学生利用该台架模拟真实车辆,在此台架上进行钣金修复练习。以此方式来实现汽车专业学生车身修复理实一体化课程开展。
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根据汽车门板的特点,以车门铰链四个螺孔为一,二支点,以门锁螺栓孔为第三支点,以门锁螺栓孔下任一孔为第四支点。以四个支点的位置进行门板修复实训台架设计。
2.1材料的选用:
台架选用Q215型40×40矩形结构钢,壁厚为2毫米。
定位孔钢板选用Q215型板材及角钢。
选用理由:系好安全带
(1)结构钢强度较高,硬度较高。
(2)结构钢韧性好,加工性能好,易于加工时铣槽加工。
(3)焊接性能好,易于加工时焊接加工。
(4)冲击性能好,适用于台架使用中汽车门板钣金修复敲打过程不会造成台架变形。
鲁q2.2设计地面支架
由于汽车门板重量大约在20千克左右。经过探讨,根据四点平衡原则,地面支架设计成工字型最为合理。
本田试驾材料采用40×40矩形结构钢,壁厚为2毫米。
其理由有三:
(1)工字型支架与地面接触至少四个点,结构平稳。有利于在修复门板敲打过程中不会产生摇晃,提高修复效果。
(2)工字型支架结构简单,有利于设计,加工。
(3)工字型支架材料用量少,降低了生产成本。
2.3立柱的稳定性设计
由于门板高度大多在0.3-0.5米左右,即立柱的高度要大于汽车门板高度,且要适合学生操作的高度。经过多次试验,多方面调研,以及查看各种汽车门板的定位孔位置,设计立柱为0.9米最为合理。经查资料得知,材料的的弹性模量E为200GPa,材料的许用就力σ
为352MPa,长度系数μ为2,稳定系数η为2.467,长度L为900mm,根据以上数据,可求得知:
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立柱稳定性值为:
= 2.467× =55633
将以上数值代入式中可算出,立柱的稳定性值为55633,远大于汽车门板重力20×9.8=196值,该台架稳定性良好。
2.4筋的设计
由于考虑到立柱和地面支架的焊接点较窄且点位少,为增加立柱的强度,为立柱与地面支架间设计了四根等腰三角形斜立筋。材料采用厚4mm的Q215型钢板,加筋的目的是为了增加立柱与地面支架的受力点,提高台架的稳定性。
经查资料得知:材料Q215型钢板许用应力σ为140MP,汽车门板重量为20KG,即F为200N,钢板厚度 为4mm,等腰三角形斜立筋直角边国L。
通过公式σ≥ 代入公式得知
L≥1.5mm均能承受门板的重量
为方便焊接作业,提高台架强度。即取等腰三角形斜立筋二直角边尺寸设计为5mm最为合理:加筋的目的是为了增加立柱与地面支架的受力点,提高台架的稳定性。筋以焊接方式焊接于立柱和地面支架之间。
2.5梁的设计
为确保立柱的稳定性,进一步对立柱进行加梁封口,梁的设计如下:
根据车门的特点和重量,试采用40×40矩形结构钢,壁厚2mm的空心方钢,查资料得知梁的弹性模量E的200GPa。
梁的变形量为:
= =0.006mm
经过计算:采用40×40矩形结构钢,壁厚2mm的空心方钢变形量为0.006mm ,变形量基本忽略不计,可以采用此方案。
2.6定位孔的设计
主体结构完成后就是四个定位孔的设计,由于各种车车门的型号不一样,定位孔也有差异,根据四个定位孔的位置,计算出四个空间定位点。以四个定位点为基准,点的上下位置分别在钢板上铣出10mm宽,100mm长的槽,再使用以上2.3的焊接方法进行焊接,使定位点可以上下移动,以此方式来实现多车型门板的装夹。如图1:
图1
如图所示:定位孔一为固定架,以铰链连接车门,定位孔二为可上下移动架,以铰链连接车门,定位孔三、四为可上下、左右移动架,以螺栓连接车门。此项设计目的是为了适用于更多型号的车门,利用现有库存车门,节约实训成本。