摘錄：介紹了轎門模塊的背景，功能和特性，簡(jiǎn)短回顧了轎門模塊設(shè)計(jì)輕量化的發(fā)展歷程，并結(jié)合了大量的轎門模塊設(shè)計(jì)案例研究信息，開(kāi)展了比較分析。在不同時(shí)代的車門模塊材料選擇，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工藝成型，量產(chǎn)應(yīng)用等方面。在詳細(xì)敘述汽車車門模塊結(jié)構(gòu)集成，設(shè)計(jì)數(shù)字化和方案多樣化的輕量化現(xiàn)狀之后，說(shuō)明了汽車門模塊的日漸成熟。汽車門模塊的開(kāi)發(fā)技術(shù)以及通過(guò)多渠道向輕量化發(fā)展的方向不斷發(fā)展的趨向。總結(jié)并展望了輕型門模塊的未來(lái)發(fā)展方向。

在現(xiàn)代汽車工業(yè)中，為了提高組裝效率，下降生產(chǎn)成本，提高產(chǎn)品質(zhì)量和競(jìng)爭(zhēng)力，并滿足汽車市場(chǎng)對(duì)小批量，多品種和個(gè)性化的需求，一些汽車制造商已逐漸開(kāi)始直接供應(yīng)汽車。原始由制造商提供單個(gè)零件并由oem組裝在生產(chǎn)線上的生產(chǎn)模型已逐漸變成模塊化生產(chǎn)模型，其中第一級(jí)供應(yīng)商擔(dān)負(fù)模塊供應(yīng)，而oem僅執(zhí)行模塊組裝[1]]。其中，汽車門模塊（也稱做“汽車門基板”，“汽車門內(nèi)板模塊”等）作為汽車中的典型模塊之一就是在這種背景下誕生的。

汽車門模塊是指將傳統(tǒng)門系統(tǒng)中的許多門功能配件與部分門板金屬或內(nèi)部組件結(jié)構(gòu)集成在一起，以形成相對(duì)單獨(dú)且完整的功能模塊組件，這是整個(gè)門系統(tǒng)的重要組成部分。門模塊的主要功能是為門的許多功能附件提供安裝平臺(tái)（安裝點(diǎn)），剛性支撐平臺(tái)（組件組裝后在不同應(yīng)力條件下的變形達(dá)到設(shè)計(jì)要求）并達(dá)到強(qiáng)度要求（在極端或長(zhǎng)期應(yīng)力條件下無(wú)損壞）以及密封和隔音要求（防水密封，隔音和降噪）等[2]。門模塊中攜帶或集成的門配件一般而言包括門玻璃升降器，鎖體，內(nèi)部和外部把手，玻璃升降器，下部玻璃后欄桿，音箱，扶手安裝支架，門密封組件，電氣線束，電氣控制模塊和碰撞傳感器。，吸收能量的安全保護(hù)結(jié)構(gòu)等[3-6]。根據(jù)特定零件的設(shè)計(jì)要求，有必要確保玻璃升降器，手柄，密封件等的長(zhǎng)期工作條件，以確保精確組裝門模塊組件的所有組件，以滿足高溫和低溫極端環(huán)境下的正常使用，以及在不同駕駛條件下的強(qiáng)阻力（例如振動(dòng)）[7-8]。

早在1990年代，汽車門系統(tǒng)就開(kāi)始采用模塊化概念設(shè)計(jì)。早期的解決方案主要基于鋼門模塊的設(shè)計(jì)，該模塊是在模塊集成和提高組裝效率的概念下開(kāi)展的，并且對(duì)總體門模塊從未太介意。減重功效不高，集成度也不高。但是，隨著近年來(lái)油耗和排放法律的日漸嚴(yán)苛，汽車的輕量化技術(shù)逐漸成為業(yè)界關(guān)注的熱點(diǎn)。即使對(duì)于新能源汽車，他也擺脫了對(duì)燃料的依賴，即使對(duì)于@nz@，，由于其動(dòng)力電池組的儲(chǔ)能密度技術(shù)未曾突破瓶頸，因此對(duì)輕量化汽車的需求引起了因此，探索成熟的輕型汽車門模塊解決方案已成為各種原始裝置制造商和零件供應(yīng)商的關(guān)鍵研發(fā)方向之一，并且近年來(lái)不斷獲得新進(jìn)展。門模塊設(shè)計(jì)的歷史，然后詳細(xì)討論了門模塊輕量化技術(shù)的現(xiàn)狀，最終總結(jié)了門模塊輕量化的未來(lái)發(fā)展方向。

1進(jìn)化史

在模塊化制造以提高生產(chǎn)和組裝效率并下降生產(chǎn)成本的推動(dòng)力下，人們?cè)缭?0世紀(jì)90年代就提出了“車門模塊”的概念。越來(lái)越多的汽車oem和門系統(tǒng)制造商肯定和接納，并且門模塊已開(kāi)始大量生產(chǎn)并用以現(xiàn)代汽車車門系統(tǒng)結(jié)構(gòu)中。迄今，世界上超過(guò)25％的汽車門系統(tǒng)都是使用車門內(nèi)板模塊制造的。根據(jù)材料選擇或結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)概念的差別，門模塊的發(fā)展主要分成三個(gè)階段：金屬方案，全塑料方案和復(fù)合材料方案。

最早的門模塊設(shè)計(jì)概念相對(duì)簡(jiǎn)便，如圖1[9]所示，方式是在過(guò)渡鋼支架或連接板（模塊支架）[5]上然后在轎廂中設(shè)計(jì)門相關(guān)配件的安裝孔。oem或組件供應(yīng)商將組裝有限的一部分門配件以形成模塊組件，然后將組裝的模塊組件組裝到門上以形成完整的門系統(tǒng)。顯然，早期的門模塊設(shè)計(jì)集成度不高，但是這對(duì)于提高生產(chǎn)裝配效率，快速應(yīng)用和升級(jí)門模塊設(shè)計(jì)理念具有重要含義。其后，具有更高集成度，可攜帶更多門配件，實(shí)現(xiàn)更多功能的門模塊已成為行業(yè)的標(biāo)桿。不斷探索和創(chuàng)新的目標(biāo)。@20世紀(jì)90s之后，門模塊的設(shè)計(jì)理念越來(lái)越成熟金屬門模塊的藍(lán)圖已逐漸進(jìn)入大家的視野，即集成金屬（鋼或鋁合金）沖壓門模塊的藍(lán)圖，如圖所示2.使用金屬鋼板或鋁板沖壓并形成用以安裝門配件的金屬基板零件。整個(gè)門模塊不僅取代了鈑金結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)門內(nèi)板部分，而且實(shí)現(xiàn)了更多門配件或功能的集成，巨大地提高了門模塊的設(shè)計(jì)集成度和系統(tǒng)組裝效率。鋼或鋁的選擇門模塊主要基于不同的輕量化要求。金屬門模塊經(jīng)歷了長(zhǎng)期的發(fā)展。在2010年左右，該解決方案在汽車門系統(tǒng)的應(yīng)用中達(dá)到了高峰。

在1990年代幾乎同時(shí)，恩坦華（former德?tīng)柛?nèi)飾和照明系統(tǒng)公司）使用SABIC聚碳酸酯（pc）/聚對(duì)苯二甲酸丁二酯（PBT）樹(shù)脂來(lái)完成世界上第一個(gè)全塑門模塊結(jié)構(gòu)。如圖3[10]所示，這是首次提出并付諸實(shí)踐的全塑料門模塊設(shè)計(jì)理念。全塑料門模塊取代了40個(gè)單獨(dú)的金屬零件，可將成本下降10％，將每扇門的重量減小1.49kg，并簡(jiǎn)化了門的組裝過(guò)程。

進(jìn)入2010年之后，以塑料取而代之金屬的全塑門模塊設(shè)計(jì)方案開(kāi)始確實(shí)出現(xiàn)并實(shí)現(xiàn)了大規(guī)模應(yīng)用，這主要是由于推廣了汽車節(jié)能減排，新的汽車能源等方針背景，以及汽車輕量化的概念開(kāi)始普及在整個(gè)行業(yè)中，以門模塊為代表的典型汽車半結(jié)構(gòu)早就開(kāi)始大量采用“塑代鋼”輕量化設(shè)計(jì)。同時(shí)，它們受到對(duì)電氣化和智能化等功能空間的需求的推動(dòng)，促使PC/PBT模塊設(shè)計(jì)提議在此階段快速開(kāi)發(fā)。從那時(shí)起，市場(chǎng)先后推出GMT，玻璃纖維熱塑性復(fù)合材料（木纖維增強(qiáng)聚乙烯），PE（聚丙烯），長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)LGFPP（CFRT），碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料材料（LGFPP）/全塑門以及其他具有各種材料選擇方案的全塑料門模塊，其中LGFPP材料方案由于其出色的機(jī)器性能，耐沖擊性，低密度和低強(qiáng)度而成為最成熟的應(yīng)用翹曲彎曲，尺碼穩(wěn)定性好，蠕變低，耐腐蝕，容易加工和成型的優(yōu)點(diǎn)[11-12]使這種材料解決方案門模塊與鋼金屬門模塊解決方案相比之下在減輕重量，組裝效率和制造成本方面具有優(yōu)勢(shì)。成型效率。，綜合成本等諸多方面都有更多的產(chǎn)品優(yōu)勢(shì)。圖4顯示了2011年現(xiàn)代索納塔全塑門模塊[13]。門模塊填入有30％長(zhǎng)的玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯材料，可將單個(gè)門的平均重量減小約0.5kg，并成功注塑成型。將21個(gè)組件集成為一個(gè)零件，將5個(gè)組裝過(guò)程簡(jiǎn)化為一個(gè)，有效性減低了門系統(tǒng)的整體成本。由于全塑料門模塊的興起，LGFPP全塑門模塊幾乎以絕對(duì)優(yōu)勢(shì)攻陷了整個(gè)門模塊市場(chǎng)。典型的應(yīng)用程序模型還包括2012年模型大眾途觀，2013年模型福特嘉年華，2014年模型斯柯達(dá)野帝和2015年模型modern途勝，2016年部分Jeep自由俠，2018年部分XC40。時(shí)至今日，這種材料解決方案門模塊仍維持有力的生機(jī)。

近年來(lái)，隨著對(duì)輕型汽車的需求變得愈發(fā)迫切，在現(xiàn)有的成熟LFT模塊解決方案的根基上，早就創(chuàng)新性地開(kāi)發(fā)了一些更具特點(diǎn)的門模塊設(shè)計(jì)解決方案。其中最典型的是使用有機(jī)復(fù)合板和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性材料（熱塑性復(fù)材門）混合材料解決方案，以及通過(guò)壓縮成型與注塑成型工藝形成的復(fù)材門模塊。門模塊主要結(jié)構(gòu)中的一部分采用連續(xù)纖維材料，纖維材料采用交叉堆疊或編織的形式，有效地提高了材料的性能，這使得?？怂箯?fù)材車門模塊模塊通過(guò)局部針對(duì)性地使用有機(jī)復(fù)合材料獲得了增強(qiáng)板更輕，更堅(jiān)實(shí)，更高效，更集成，并且生產(chǎn)和組裝過(guò)程更少.2018年，世界上第一個(gè)大規(guī)模生產(chǎn)的全新mm，如圖5所示，使用了僅0.6聚丙烯的連續(xù)厚度纖維增強(qiáng)的熱塑性有機(jī)復(fù)合板和30％長(zhǎng)的玻璃纖維增強(qiáng)LGFPP材料，盡管與僅使用全塑門全塑門模塊相比之下，它仍可實(shí)現(xiàn)約10,000的減重功效單個(gè)產(chǎn)品使用0.5kg，同時(shí)確保不錯(cuò)的能量吸收安全性[14]。復(fù)材門module解決方案的成功批量生產(chǎn)不僅為行業(yè)樹(shù)立了標(biāo)桿，而且引領(lǐng)了輕型門模塊在汽車中的發(fā)展方向。未來(lái)在一定程度上。

2輕量級(jí)狀態(tài)

作為汽車門系統(tǒng)的重要半結(jié)構(gòu)構(gòu)件，門模塊的輕量化設(shè)計(jì)探索始終是工業(yè)界普遍關(guān)注的疑問(wèn)。從1990年代到現(xiàn)在，它經(jīng)歷了近30年的輕量化過(guò)程，并且門模塊的輕量化技術(shù)取得了快速迭代。更新：從材料的視角來(lái)看，早就大量生產(chǎn)了多種主流輕質(zhì)材料（高強(qiáng)鋼，鋁合金，全塑料和復(fù)合材料）并將其應(yīng)用于汽車門模塊的設(shè)計(jì)，形成了多種共存當(dāng)今市場(chǎng)上的輕量級(jí)解決方案。競(jìng)爭(zhēng)和互補(bǔ)的狀況。隨著主流汽車制造商，基本組件供應(yīng)商和材料供應(yīng)商的共同努力和持續(xù)關(guān)注，車門模塊的輕量化設(shè)計(jì)正朝著高輕量化的方向發(fā)展。著者將從結(jié)構(gòu)集成，數(shù)字設(shè)計(jì)和多樣化的結(jié)構(gòu)開(kāi)始。關(guān)于化學(xué)的三個(gè)方面的詳細(xì)討論[2]。