开闭件？听起来很奇怪的词，从字面意思来解释就打开和关闭的意思，没错，就是这样的。这和老司机们常调侃的系好裤腰带是一样的，为什么这么说呢？因为开闭件就是将汽车连接起来，并且让汽车可以处于开启或密闭状态。
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汽车开闭件的设计与应用
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一、开闭件的分类
汽车开闭件泛指汽车上能够开闭的零部件，即用铰链等连接到车身上的零件和部件的总成，包括车门总成、发动机盖总成、行李箱盖总成、天窗总成等，涵盖了钣金件、塑料件、电子件等多个领域，是汽车上最重要的部件总成。
开闭件是车身中工艺较复杂的部件，它涉及到零件、中压、包边焊接、零部件装配、总成组装等工序；它也是车身上安装附件最多的总成，对尺寸配合和工艺技术都要求严格。
由于它们大多属于车身关键运动件，对其灵活性、坚固性、密封性等有很严格的要求，对汽车产品的使用质量有严重的影响，因此，开闭件质量的好坏，直接反映了生产商的零部件工艺制作水平的高低，生产商对开闭件的制造均十分重视。
二、开闭件系统的功能
主要介绍发动机盖和行李箱、天窗和车门等的功能。
1发动机盖和行李箱
在车身前侧设有发动机盖，铰链衔接了整车和发动机盖。发动机盖系统用来防水防尘，妥善保护了发动机。同时，整车也不可缺少发动机盖。从系统总体来看，发动机盖还配有密封条、铰链和支撑杆、隔热性的毡垫、汽车的锁系统，这些构件共同构成了机盖系统。
汽车后侧设有行李箱，同样通过铰链连接于车身。通常情况下，行李箱可以加装亮饰条、摄像头和牌照灯，也可安装尾灯。如果整车为三厢结构，那么车身的行李箱盖通常是独立的；若为两车厢结构，则可设置一体式的车玻璃和行李盖。
2天窗
作为重要的一类开闭件，汽车天窗是基本的构件。从具体类别看，天窗包含了内藏和外翻的、窗帘式或全景式的、可滑动的几类天窗。内藏天窗设置于车顶，这类天窗具备了较大开口，造型很美观并且简洁，因而更适合安装在轿车顶部。
与之相比，掀开式的天窗具备更简单的结构，本身体积也很小，具体可分为电动以及手动这两类的天窗。经过对比可知，掀开式天窗设置了很有限的倾斜开口，打开角度并不很大。
技术进步的过程中，近些年又出现了全景式天窗。这类天窗总体面积是较大的，车顶可安装整块玻璃。乘客坐在车内，就能够观览所有的天窗景象。然而这类天窗也存在弊病，那就是耗费较高的资金。同时，还需要及时清除掉落在天窗上的尘土，若不及时清理那么就会干扰视野。若加装这类的天窗，则要格外注重确保整车的基本安全。
3车门
所有类型的汽车都必须配备车门，然而车门也属于较复杂的一类开闭件。这是由于车门包含了多样的零部件，例如门锁、门玻璃、把手和喇叭、汽车的限位器、升降机的构件、汽车后视镜等。
在车门的开闭件中，内外板属于重要的一种。车门铰链以及限位器通常彼此配合，共同用来固定并且衔接其他构件。在车门间隙以及车玻璃周围还需要加装密封条，既可以装饰又能够发挥导向作用，隔音并且减振。
三、开闭件系统的设计开发
汽车开闭件是车身的关键运动件，其灵活性、坚固性、密封性等方面的特点，对汽车产品的使用质量有重要的影响。因此，对汽车开闭件的开发流程、设计方法及验证手段进行探究，对于提升汽车品质有着十分重要的意义。
1开发流程
汽车开闭件系统的开发流程，可大致分为前期分析、工程设计、后期分析、实车验证、产品定型等五个阶段。
1）前期分析
汽车开闭件系统的前期分析，首先是参考车、竞争车的解析对标，形成相应的数据库，作为重要的设计参考。根据所开发车型的市场和用户群定位，以及造型主题，确定关键零部件的初步技术方案，包括结构形式、装配状态、通用化、DFMEA等方面在内的设计思路。
根据初步的技术方案，应对所涉及的零件进行涉及成本的VA/VE分析，确定低成本方案，以及是否需要引进低成本供应商的结论性分析。同时，还要根据初步的技术方案，向造型输入设计硬点，特别是影响造型的相关零件数据。
在市场部门的产品调研、造型部门的创意草图和重要硬点的总布置完成后，最终确定关键零部件的技术方案，包括详细的设计思路、技术开发要求、DFMEA等。
在造型效果图、CAS面、模型、A面完成后，应对其在零部件布置、制造工艺性、质量控制等方面进行分析，并向造型反馈分析结果，跟踪问题的解决情况，另外还应在模型制作前提出外观间隙断差要求，在模型冻结时，涉及外观的初步主断面应同时冻结。
2）工程设计
工程设计阶段的工作并不仅仅限于3D数据的设计，更多的是2D数据和相关技术文件的编制，主要包括公差定义、技术条件、产品特性清单等。
3D数据体现的是零件的外观、结构和装配关系，详细的尺寸、公差应通过2D图来定义。2D图应根据零件的不同用途，以及同一零件中不同区域的功能，对尺寸和公差进行合理定义，既要避免因公差偏大而造成的装配和使用误差，又要避免公差偏小而造成的不必要的制造要求。
3）后期分析
在工程数据发布后，应通过软件模拟的手段，对设计数据进行验证，主要包括DMU检查、CAE分析和SE分析三个部分。
DMU检查即电子样车单元检查，是指将全车数据装配成一个整体，对相互之间的装配、间隙等关系，以及运动轨迹、包络进行检查。
CAE分析是对整车零件进行网格划分，利用有限元方法，对碰撞安全、车体结构性能、开闭件刚度、整车模态、NVH等方面进行计算机模拟分析。
SE分析是借助工艺成形软件及工艺人员的实际经验，对整车零件的工艺性进行详细分析，包括冲压、焊接、涂装、总装四大工艺的检查。
4）实车验证
实车验证包括两个重要组成部分，样车装配和试验验证。样车装配过程中，可以对开闭件系统的装配关系、运动轨迹、公差设计等方面进行充分验证，这一阶段出现的问题，都应反馈回设计上进行仔细检查，由此判断是设计问题、工艺问题还是质量问题，从而进行有目的性的整改。
开闭件系统的试验主要包括疲劳试验、刚度试验等台架试验，以及作为整车的组成部分，进行碰撞、NVH等试验。试验是对CAE分析结果的进一步验证，同时也对工程设计、样车装配、零件质量提出进一步的改进方向。
5)产品定型
经过实车验证合格后的产品，随着整车开发项目通过投产签署，应进入产品定型阶段。产品定型阶段的工作主要包括数据归档、技术文件编制及归档等。
归档的数据包括主断面图、3D、2D、技术条件，应按统一的要求进行归档，并确保数据的可读性和正确性。
2设计方法
从开发思路上来看，开闭件的设计方法分为正向和逆向两种形式。
1）正向设计
正向设计是通过CATIA等设计软件，全新地设计零件的结构形式、装配关系，由此确定零件的尺寸公差、性能要求、材料要求等。
正向设计的灵活度高，可以根据不同车型的要求和实际的装配环境，设计出满足该车型和环境所要求的零件，但由于是全新设计，不仅周期长，而且设计可靠性较低，依赖于设计人员的经验和水平，同时要通过相关的试验进行验证，设计风险大，成本高。
2）逆向设计
逆向设计是通过扫描现有的零件，在计算机中形成点云，并通过相应的软件(如Surface等)进行后期分析处理，得到零件的结构形式、装配关系，从而参考现成零件确定尺寸公差、性能要求、材料要求等。
逆向设计的周期短，设计可靠性较高，可以减少甚至取消相关的试验，设计风险小，成本低，但其灵活度低。由于受到车型和装配环境的限制，可能会为了借用而影响到周边零件以及自身功能的充分发挥，同时还存在专利侵权的隐患。
3设计要求
开闭件对尺寸配合和工艺技术都要求严格。开闭件是车身的关键运动件，其灵活性、坚固性、密封性等方面的缺点易暴露，对汽车产品的使用质量有严重的影响。因此对于开闭件的设计也提出了许多的要求：
开闭件的外表面不应有负角，除了包边和局部整形外，理论上车门内外板、前机舱盖和后行李箱盖必须有良好的冲压工艺性，可以一次拉延成形，以便降低模具投入成本，提高生产速度。冲压成型的工序越少，从而生产的效率也就会提高，整个生产成本也就降了下来。
开闭件边缘要光顺，与其他制件间隙要均匀，既要达到美观的目的，又必须实现开启和关闭的目的。在开闭的过程中不会与其他的制件有干涉。
前机舱盖和后行李箱盖的内外板同外板的连接方式除了周圈的包边外，为了增加大面积覆盖件的刚度和强度，消除板件的震动噪音，内板和外板间还分布有涂胶点。涂胶处还需设计有盛胶槽；此外，内板设计时需设计有压溃筋，内外板包边时还需涂有包边胶，主要用于提高机盖和后行李箱盖的刚度和强度，降低噪音。
前机舱盖、后行李箱盖在开启状态的最小高度应满足国家标准，将发动机罩、后行李箱盖开到预定的角度（一般在90度左右），前后舱盖不能与前后风挡接触，并且最小间隙不能小于10mm，后背门的开启角度一般在70度到90度之间，或者以开启后最低点距地面的高度为1800~2000mm作为标准。
前舱盖与前舱横梁之间，车门及后背门（后行李箱盖）与侧围之间除了设计有起缓冲和密封作用的密封条外，还需设有对称的一组或两组橡胶缓冲结构，我们称它为减震块，用已减少开闭时引起的震动。开闭件都为运动件，因此在开关时都应留有缓冲行程，加有缓冲块，并且与相邻件的间隙一般保持在5~8mm的距离。
由于发动机罩和后行李箱（后背门）的关闭状态和最大开度的关系，因此还需设计有撑杆、气弹簧、铰链等起支撑和开启作用的制件。
由于前舱盖、后行李箱盖（后背门）只是单纯的旋转运动，而且没有过程限位，因此之是校核在运动过程中不与周围部件干涉，另外校核下气弹簧的开启行程即可，而前后车门存在三个限位，因此还存在铰链和车门限位器的复合校核。
滚压型的窗框是等截面的，与内板一般是用二氧化碳保护焊焊接。
带有后背门的轿车，为了避免后背门在开启的时候后顶盖后侧干涉，因此顶盖的后面会有一个负角。
由于车门内板上为了玻璃升降器及锁的装配，都留有工艺孔，为了防止雨水通过这些工艺孔流入车内，在车门内板和车门内护面之间都设计有一层防水膜，通过丁腈胶带与车门内板粘接到一起。
为了避免电泳液和雨水的沉积，还需设计有漏液孔，漏液孔的位置要设计在装配位置下的最低点，以便于水的流出。孔的大小和数量要根据时间和排水量来确定。如果漏液孔设计不合理，会造成液体流不出，出现反酸现象。
开闭件的内外板之间在连接时为了保证表面的质量，不能使用焊接，一般采用包边连接。包边分为两种形式：直接包边和球头包边。包边一般为7~12mm，外板的倒角一般为2mm，内板到外板倒角处留有2mm的间隙，在拐角处必须设计有工艺缺口，包边3~5mm，切口角度大于135度。对于外边面曲率变化较大处（如车门的四个角），为防止包边时局部堆料，需要减小包边量，但最小不能小于2mm。车身包边一般采用直接包边，但是在前舱盖后侧靠近前风挡玻璃处采用的是球头包边，是为了防止在拆卸和维修的过程中，人手不被卡进。
为了保证成员的安全性，一般的车门都设计有防撞梁。防撞梁的中心与H点的距离要尽可能的接近，防撞梁与车门外板之间的间隙最小为5mm。
为了保证整车的流线型，车门外板表面没有太多的形状，造成车门外板强度比较弱，容易产生共振，产生噪音，因此在车门中间部分强度较弱的地方要设计有隔震胶片，车门外板与防撞梁之间打有膨胀胶，以达到增加刚度和强度，降低噪音的目的。
4验证手段
开闭件系统的验证包括计算机验证和实物验证两大类。DMU、CAE、SE等计算机分析验证手段已经在前文有所提及，这里仅对涉及开闭件系统的试验作简要介绍。
1）刚性试验
开闭件系统的主要刚性试验项目和评价标准如下：
发盖扭转刚性试验
所测得的载荷一位移曲线图应连续变化无突变（临界点除外）刚性指标应大于2000Nm/rad。
门柱（15°角和全开）刚性试验
对于轿车车门，当载荷为1000N时，最大位移量应不大于8mm，永久变形量应不大于0.5mm。
车门窗框变形测量
所测得的载荷一位移曲线图应连续变化无突变（临界点除外）。当载荷为200N时，位移量应不大于8mm。
背门开启位置和锁止位置的扭转刚度
所测得的载荷位移曲线图应连续变化无突变，当载荷为50N时，最大位移量应不大于6.00mm（开启）和3.00mm（锁止）。
2）疲劳试验
开闭件系统的疲劳试验主要项目和评价标准如下：
发盖加力开闭、完全开闭和侧向加载疲劳试验
进行5000次开闭试验后发盖及各附件工作应良好，发盖和车身上无破坏、变形等现象。
背门加力开闭和完全开闭疲劳试验
进行15000次开闭试验后背门及各附件工作应良好。背门和车身上无破坏，变形等现象。
旋转门加力疲劳试验
试验后旋转门及各附件工作应良好；旋转门和车身上无破坏、变形等现象。(玻璃全开25000次，半开25000次)。
旋转门完全开闭疲劳试验
进行40000次开闭试验，试验结束后前门及各附件工作应良好·试验中和结束后前门开关不应有异响；前门开门限位器不能有变形、损坏；扭矩不应下降；前门开关力变化在10％以内。
旋转门边缘加载和垂直加载疲劳试验
进行50000次试验后旋转门及各附件工作应良好，旋转门、铰链立柱无破坏、变形等现象。
四、结语
汽车开闭件系统拥有着多元化的发展方向，本文只是从简单的对其开发流程、设计方法、设计要求、验证手段等方面进行了简单的概述。在开发过程中还有许多更具体更复杂的工作。放眼未来，人工智能、绿色节能、轻量化等其他创新手段也将大量应用在汽车开闭件系统的开发过程中。
因此，我们应该顺应国际潮流积极调整产品研发的新思路、新策略、新举措从而适应新时代的新要求，做好产品转型升级，积极进行产品创新，从而不断增强中国汽车工业的研发实力。
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