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摘 要：本文研究设计了一种客车舱门总成新结构，主要包含：一种轻量化无骨架舱门结构，取消现有骨架，采用铝合金加强网格板提高强度，满足整体强度和轻量化要求;开发了一种滑槽型铝腰带舱门安装结构，并设计了一种铰链预安装与舱门预定位装配方法，使舱门能快速、简单定位安装，大幅提高生产效率。
关键词：铝合金舱门 轻量化 铝腰带 铰链
Research on Design and Assembly of Aluminum Alloy Hatch for Bus
Zhao Qianjin Min Sheng Zhang Qiaoqiao
Abstract：This paper studied and designed a new structure of bus door assembly， which mainly included： a lightweight skeleton less hatch structure， canceled the existing skeleton， and used aluminum alloy reinforced grid plate to improve the strength， to meet the overall strength and lightweight requirements;a chute type aluminum belt hatch mounting structure was developed， and a method of hinge preinstallation and hatch preposition assembly， so that the hatch could be positioned and installed quickly and simply， and the production efficiency was greatly improved.
Key words：Aluminum alloy hatch; Lightweight; Aluminum belt;hinge
1 前言
客车舱门是客车外饰的重要组成部分，按材质主要铁、玻璃钢及铝合金舱门。铁质门成本低， 生产工艺采用点焊及包边连接，重量高、安装劳动强度大;玻璃钢门成本介于铁舱门与铝合金舱门之间，效率低，劳动环境恶劣;铝合金舱门价格最贵，但具有良好塑性和抗蚀性、重量轻，生产工艺采用粘接及氩弧焊焊接方式，效率高，行业应用最广泛。舱门按开门形式可分为上移门和上翻门，上移门主要采用四连杆机构，存取行李更加方便，成本较高，适用于豪华车型;上翻门主要使用各生产厂家自主设计铰链， 采用围绕一个轴心运动，可定制化生产，是行业应用最广泛的结构。[1-2]
上翻式铝合金舱门总成主要分为主体门及其安装结构，现状如下：主体门主要采用铝合金骨架加强门板结构，因结构限制很难装配和调试，容易漏水且外观美观度差。目前李渤江等[3]从舱门密封结构着手，结合舱门焊接工艺、胶密封工艺、舱门安装调整工艺，环环相扣，但仅从安装工艺很难杜绝漏水问题，需从设计源头上革新。舱门安装结构主要有橡胶铰链、单轴T型或Y型简易铰链安装、单轴手枪型铰链与铝腰带安装，王友良、郭振福、谢龙等[4-6]从企业制造工艺实际出发，分析了现有橡胶铰链、综合合页式铰链、连杆铰链、单轴铰链等各种铰链的优缺点及安装方案，为企业设计选型参考提供了相关参考作用;于敬平等[7]重点介绍了单轴铰链，受结构限制对员工技能要求高，已成为瓶颈工序。
基于上述现状，本文将从应用最广泛的上翻式铝合金舱门总成作为研究对象，以解决舱门成本高、装难配调试、易漏水的问题。
2 舱门主体轻量化结构设计
2.1 设计方案
设计一种新型无骨架轻量化结构舱门，通过革新舱门加强结构取消现有骨架，并全部替代传统2mm厚6系列和5系列铝合金材料，采用1mm厚7系列铝合金加强网格板设计门板，满足舱门所需整体强度并达到轻量化要求。
主体结构设计如图1，其中1为取代传统骨架结构的铝合金加强网格板，2为两侧加强板，主要加强两侧边缘部分，并与舱门胶条配合密封，3为门板，4为锁盒，5为装配销，相互之间通过专用粘接胶粘接在一起。其中舱门加强网格板结构详见图2，取代传统骨架的关键部分，主材为1mm厚7系列铝合金材料，图中关键设计尺寸如下：A、C为加强筋尺寸，B、D、E为定位尺寸，F、F1、F2为减重加强网格板孔距阵尺寸。
2.1.1 实施方式
新型无骨架轻量化舱门的核心设计结构为加强网格板，为取代传统骨架的关键部分，采用1mm厚7系列铝合金材料，尺寸长度不能低于门板80%，宽度不能低于门板90%，保证加强面积符合门板整体强度需求;特征中加强筋尺寸A为50-60mm、C为10-15mm、B为70-80mm、D为30-40mm、E要小于锁盒尺寸;F为直径6-10mm减重网格孔，F1、F2为格板孔距阵尺寸均15-20mm，减重网格孔数量根据实际门板密封和舱门减重需求设置，但孔总面积不能超过整体加强板的10%，确保加强强度满足需求。两侧加强板，采用1mm厚7系列铝合金材料，主要加强2侧边缘部分，与舱门胶条配合密封使用;门板，采用1mm厚7系列铝合金材料，与网格加强板组成舱门本体;锁盒和装配销为常用装配零部件，与车身固定使用。
3 舱门安装结构设计及装配方法
3.1 结构设计方案
设计一种滑槽式铝腰带安装结构，并用元宝形固定件穿插进铝腰带的滑槽中，舱门可以直接固定在元宝形固定件上，详见图3，其中包含：1扇形腰梁、2车身侧围蒙皮、3铝舱门、4舱门单轴铰链、5滑槽型铝腰带、6密封胶条、7元宝型固定件。铝腰带造型可根据实车实际情况来开模，从而适应各类车型;上翻門及平移门均可用此结构;铝腰带滑槽位置可根据实际舱门大小和重量来制定造型，如舱门过重，滑槽位置可加厚或者内弯来加强自身强度;此滑槽结构有利于模块化和通用化设计。 3.2 装配方法
采用铝腰带在Y向上预开通孔的方式，将所有舱门铰链预装入铝腰带，再利用铝腰带基线为定位基准确认后端铰链在Z向上的定位尺寸，并采用特定预紧力矩再将后端铰链固定在铝腰带上，使其与铝腰带贴合完成舱门预定位且为舱门提供预挂力，仅需一人将舱门挂入已定位锁紧的铰链，再用手将舱门前端铰链滑入舱门安装点即完成挂门作业，根据要求单人调整铰链即可，可彻底解决侧舱门安装效率低的问题。详细过程如下：1）首先，根据已确定开发好的滑槽式铝腰带安装结构，先按照要求在滑槽型铝腰带立柱导水槽位置开流水孔，以便舱门开启时落下的水滴或者洗车、下雨中的积水顺导水槽流至流水孔排出车外。2）其次，计算好一根铝腰带上要安装的舱门数量，穿入对应数量的元宝形固定件（固定件数量为舱门门板数量的2倍）;再将铝腰带按照图纸位置铆接至车身侧围横梁处，并用密封胶进行密封处理，然后将铰链和紧固紧栓连接后穿入铝腰带的通孔中，根据舱门质量、开闭行程等计算出铰链紧固螺栓力矩，设置动态力矩30N.M专用定扭工具。3）最后将预装好的舱门门板用M6螺栓将铰链固定在元宝形固定件上，元宝形固定件按照舱门实际铰链位置去调整，预紧固前端铰链的螺栓，使用铰链紧固并具有预挂力;预紧之后，调整舱门外观质量，达到要求后紧固M6螺栓;在铰链定位螺丝孔位置增加定位螺丝，进一步加强滑槽方向定位;最后卡接密封胶条时，腰带最下端作为舱门上止口，直接卡紧龙骨胶条即可。
4 结论
本文研究设计了一种客车舱门总成革新结构，相对于传统舱门总成，重量降低约50%，生产和装配效率提高100%以上，综合成本降低约60%，小结如下：
1）一全新轻量化无骨架舱门结构，通过革新舱门结构取消现有骨架，采用铝合金加强网格板设计结构，满足舱门所需整体强度并达到轻量化要求。
2）开发了一种滑槽型铝腰带舱门安装結构，并设计了一种铰链预安装与舱门预定位安装方法，使舱门安装能快速、简单定位，挂门、调门整个过程可以单人作业，大幅减少作业时间和人工投入，彻底解决侧舱门安装效率低的问题。
参考文献：
[1]王铁刚.客车侧舱门设计[J]. 客车技术与研究，2006（01）：29-31.
[2]佘少玲，黄庆安，靳国辉等.客车铁侧舱门工艺改进[J].客车技术与研究，2006（6）：45-46.
[3]李渤江，张伟民.客车舱门漏水工艺性分析[J]. 安徽科技. 2018（03）：47-49.
[4]郭振福.大巴车型侧舱门密封结构的分析和改进[J]. 机电技术. 2017（02）：76-77.
[5]王友良.几种客车常见舱门铰链的探讨[J]. 机电技术.2016（02）：105-106.
[6]谢龙.一种铝合金客车舱门系统的安装方案探究[J].安徽科技.2019（10） ： 52-53.
[7]于敬平，张跃进.舱门铰链结构分析和单轴铰链的应用[J]. 客车技术与研究. 2012，34（04）：44-46.
关键词：铝合金舱门 轻量化 铝腰带 铰链
Research on Design and Assembly of Aluminum Alloy Hatch for Bus
Zhao Qianjin Min Sheng Zhang Qiaoqiao
Abstract：This paper studied and designed a new structure of bus door assembly， which mainly included： a lightweight skeleton less hatch structure， canceled the existing skeleton， and used aluminum alloy reinforced grid plate to improve the strength， to meet the overall strength and lightweight requirements;a chute type aluminum belt hatch mounting structure was developed， and a method of hinge preinstallation and hatch preposition assembly， so that the hatch could be positioned and installed quickly and simply， and the production efficiency was greatly improved.
Key words：Aluminum alloy hatch; Lightweight; Aluminum belt;hinge
1 前言
客车舱门是客车外饰的重要组成部分，按材质主要铁、玻璃钢及铝合金舱门。铁质门成本低， 生产工艺采用点焊及包边连接，重量高、安装劳动强度大;玻璃钢门成本介于铁舱门与铝合金舱门之间，效率低，劳动环境恶劣;铝合金舱门价格最贵，但具有良好塑性和抗蚀性、重量轻，生产工艺采用粘接及氩弧焊焊接方式，效率高，行业应用最广泛。舱门按开门形式可分为上移门和上翻门，上移门主要采用四连杆机构，存取行李更加方便，成本较高，适用于豪华车型;上翻门主要使用各生产厂家自主设计铰链， 采用围绕一个轴心运动，可定制化生产，是行业应用最广泛的结构。[1-2]
上翻式铝合金舱门总成主要分为主体门及其安装结构，现状如下：主体门主要采用铝合金骨架加强门板结构，因结构限制很难装配和调试，容易漏水且外观美观度差。目前李渤江等[3]从舱门密封结构着手，结合舱门焊接工艺、胶密封工艺、舱门安装调整工艺，环环相扣，但仅从安装工艺很难杜绝漏水问题，需从设计源头上革新。舱门安装结构主要有橡胶铰链、单轴T型或Y型简易铰链安装、单轴手枪型铰链与铝腰带安装，王友良、郭振福、谢龙等[4-6]从企业制造工艺实际出发，分析了现有橡胶铰链、综合合页式铰链、连杆铰链、单轴铰链等各种铰链的优缺点及安装方案，为企业设计选型参考提供了相关参考作用;于敬平等[7]重点介绍了单轴铰链，受结构限制对员工技能要求高，已成为瓶颈工序。
基于上述现状，本文将从应用最广泛的上翻式铝合金舱门总成作为研究对象，以解决舱门成本高、装难配调试、易漏水的问题。
2 舱门主体轻量化结构设计
2.1 设计方案
设计一种新型无骨架轻量化结构舱门，通过革新舱门加强结构取消现有骨架，并全部替代传统2mm厚6系列和5系列铝合金材料，采用1mm厚7系列铝合金加强网格板设计门板，满足舱门所需整体强度并达到轻量化要求。
主体结构设计如图1，其中1为取代传统骨架结构的铝合金加强网格板，2为两侧加强板，主要加强两侧边缘部分，并与舱门胶条配合密封，3为门板，4为锁盒，5为装配销，相互之间通过专用粘接胶粘接在一起。其中舱门加强网格板结构详见图2，取代传统骨架的关键部分，主材为1mm厚7系列铝合金材料，图中关键设计尺寸如下：A、C为加强筋尺寸，B、D、E为定位尺寸，F、F1、F2为减重加强网格板孔距阵尺寸。
2.1.1 实施方式
新型无骨架轻量化舱门的核心设计结构为加强网格板，为取代传统骨架的关键部分，采用1mm厚7系列铝合金材料，尺寸长度不能低于门板80%，宽度不能低于门板90%，保证加强面积符合门板整体强度需求;特征中加强筋尺寸A为50-60mm、C为10-15mm、B为70-80mm、D为30-40mm、E要小于锁盒尺寸;F为直径6-10mm减重网格孔，F1、F2为格板孔距阵尺寸均15-20mm，减重网格孔数量根据实际门板密封和舱门减重需求设置，但孔总面积不能超过整体加强板的10%，确保加强强度满足需求。两侧加强板，采用1mm厚7系列铝合金材料，主要加强2侧边缘部分，与舱门胶条配合密封使用;门板，采用1mm厚7系列铝合金材料，与网格加强板组成舱门本体;锁盒和装配销为常用装配零部件，与车身固定使用。
3 舱门安装结构设计及装配方法
3.1 结构设计方案
设计一种滑槽式铝腰带安装结构，并用元宝形固定件穿插进铝腰带的滑槽中，舱门可以直接固定在元宝形固定件上，详见图3，其中包含：1扇形腰梁、2车身侧围蒙皮、3铝舱门、4舱门单轴铰链、5滑槽型铝腰带、6密封胶条、7元宝型固定件。铝腰带造型可根据实车实际情况来开模，从而适应各类车型;上翻門及平移门均可用此结构;铝腰带滑槽位置可根据实际舱门大小和重量来制定造型，如舱门过重，滑槽位置可加厚或者内弯来加强自身强度;此滑槽结构有利于模块化和通用化设计。 3.2 装配方法
采用铝腰带在Y向上预开通孔的方式，将所有舱门铰链预装入铝腰带，再利用铝腰带基线为定位基准确认后端铰链在Z向上的定位尺寸，并采用特定预紧力矩再将后端铰链固定在铝腰带上，使其与铝腰带贴合完成舱门预定位且为舱门提供预挂力，仅需一人将舱门挂入已定位锁紧的铰链，再用手将舱门前端铰链滑入舱门安装点即完成挂门作业，根据要求单人调整铰链即可，可彻底解决侧舱门安装效率低的问题。详细过程如下：1）首先，根据已确定开发好的滑槽式铝腰带安装结构，先按照要求在滑槽型铝腰带立柱导水槽位置开流水孔，以便舱门开启时落下的水滴或者洗车、下雨中的积水顺导水槽流至流水孔排出车外。2）其次，计算好一根铝腰带上要安装的舱门数量，穿入对应数量的元宝形固定件（固定件数量为舱门门板数量的2倍）;再将铝腰带按照图纸位置铆接至车身侧围横梁处，并用密封胶进行密封处理，然后将铰链和紧固紧栓连接后穿入铝腰带的通孔中，根据舱门质量、开闭行程等计算出铰链紧固螺栓力矩，设置动态力矩30N.M专用定扭工具。3）最后将预装好的舱门门板用M6螺栓将铰链固定在元宝形固定件上，元宝形固定件按照舱门实际铰链位置去调整，预紧固前端铰链的螺栓，使用铰链紧固并具有预挂力;预紧之后，调整舱门外观质量，达到要求后紧固M6螺栓;在铰链定位螺丝孔位置增加定位螺丝，进一步加强滑槽方向定位;最后卡接密封胶条时，腰带最下端作为舱门上止口，直接卡紧龙骨胶条即可。
4 结论
本文研究设计了一种客车舱门总成革新结构，相对于传统舱门总成，重量降低约50%，生产和装配效率提高100%以上，综合成本降低约60%，小结如下：
1）一全新轻量化无骨架舱门结构，通过革新舱门结构取消现有骨架，采用铝合金加强网格板设计结构，满足舱门所需整体强度并达到轻量化要求。
2）开发了一种滑槽型铝腰带舱门安装結构，并设计了一种铰链预安装与舱门预定位安装方法，使舱门安装能快速、简单定位，挂门、调门整个过程可以单人作业，大幅减少作业时间和人工投入，彻底解决侧舱门安装效率低的问题。
参考文献：
[1]王铁刚.客车侧舱门设计[J]. 客车技术与研究，2006（01）：29-31.
[2]佘少玲，黄庆安，靳国辉等.客车铁侧舱门工艺改进[J].客车技术与研究，2006（6）：45-46.
[3]李渤江，张伟民.客车舱门漏水工艺性分析[J]. 安徽科技. 2018（03）：47-49.
[4]郭振福.大巴车型侧舱门密封结构的分析和改进[J]. 机电技术. 2017（02）：76-77.
[5]王友良.几种客车常见舱门铰链的探讨[J]. 机电技术.2016（02）：105-106.
[6]谢龙.一种铝合金客车舱门系统的安装方案探究[J].安徽科技.2019（10） ： 52-53.
[7]于敬平，张跃进.舱门铰链结构分析和单轴铰链的应用[J]. 客车技术与研究. 2012，34（04）：44-46.