閆躍奇　張貴萬

（奇瑞汽車股份有限公司，蕪湖241009）

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乘用車車身典型截面設(shè)計(jì)研究

閆躍奇張貴萬

（奇瑞汽車股份有限公司，蕪湖241009）

【摘要】車身典型截面信息包含關(guān)鍵部位的零部件配合信息及關(guān)鍵部件的沖壓、焊接、涂裝、總裝工藝信息，以及重要運(yùn)動(dòng)件的信息和重要部件的強(qiáng)度信息等。截面設(shè)計(jì)貫穿前期造型可行性分析、中期詳細(xì)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及晚期數(shù)據(jù)校核等整個(gè)過程。本文基于乘用車車身典型截面的設(shè)計(jì)流程，從截面位置定義、造型因素、性能因素、沿用策略因素、工藝同步工程因素等方面,論述了乘用車車身典型截面設(shè)計(jì)內(nèi)容。

車身典型截面信息包含關(guān)鍵部位的零部件配合信息及關(guān)鍵部件的沖壓、焊接、涂裝、總裝工藝信息，以及重要運(yùn)動(dòng)件的信息和重要部件的強(qiáng)度信息等。截面設(shè)計(jì)貫穿前期造型可行性分析、中期詳細(xì)車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及晚期數(shù)據(jù)校核等整個(gè)過程。在全新的乘用車車身項(xiàng)目開發(fā)過程中，典型截面設(shè)計(jì)工作涉及從造型CAS面到車身3D結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)完成的全過程，是白車身結(jié)構(gòu)工程可行性分析的重要手段。

1　乘用車車身典型截面設(shè)計(jì)流程

目前某公司一完全自主研發(fā)設(shè)計(jì)的乘用車車型截面設(shè)計(jì)開發(fā)流程如圖1所示。

2　典型截面設(shè)計(jì)規(guī)范

2.1典型截面定義

典型截面指體現(xiàn)整車關(guān)鍵部位的零件結(jié)構(gòu)形式、搭接關(guān)系、主要控制尺寸、裝配、人機(jī)工程和法規(guī)等各方面信息的截面。

圖1　某車型截面設(shè)計(jì)流程

2.2典型截面坐標(biāo)系

典型截面坐標(biāo)系指在汽車最初設(shè)計(jì)階段確定的3個(gè)正交平面組成的坐標(biāo)系統(tǒng)。

2.3典型截面分布

典型截面的數(shù)量、位置在設(shè)計(jì)前要確定下來,以盡量完整的表達(dá)整車重要結(jié)構(gòu)關(guān)系為準(zhǔn)，一般乘用車關(guān)鍵典型截面有24個(gè)（圖2）。也可根據(jù)需要適當(dāng)增加截面，以指導(dǎo)設(shè)計(jì)分析。所有典型截面的標(biāo)注要求相同，有間隙要求的，一定要顯示；對(duì)于間隙有尺寸要求的，一定要顯示；一定要顯示制造要求和設(shè)計(jì)要求的細(xì)節(jié)[1]。

2.4典型截面視圖

典型截面視圖包括左視圖、正視圖和俯視圖等。

3　車身典型截面影響因素

3.1造型布置因素

整車布置圖首先從H點(diǎn)布置、內(nèi)部空間要求定義開始。前、后假人姿勢(shì)和內(nèi)部空間確定后，根據(jù)前艙和后行李箱布置，確定軸距、前后懸尺寸、離地間隙及整車高度和寬度（圖3）。

通過人機(jī)尺寸總布置，可以得到前、后門門洞止口邊線（圖4）和后背門門洞止口線。門洞線是整版典型截面開始制作的基礎(chǔ)邊界。

圖2　截面位置示意

編號(hào)11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0截面名稱整車中心線上的上前風(fēng)擋前門上的頂蓋整車中心線上的上后風(fēng)擋整車中心線上的下前風(fēng)擋前門上的腰線整車中心線上的下后風(fēng)擋上A柱左上B柱（一刀切）左上C柱整車中心線上的前保險(xiǎn)杠水平過前大燈豎直過前大燈編號(hào)13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24截面名稱前軸中心線上的護(hù)輪板上鉸鏈處的下A柱前輪罩后端處的下A柱前門鎖及鎖柱處的下B柱后門鎖或滑門鎖處的下C柱后輪罩前端處的下C柱前門處的門檻后軸中心線上的護(hù)輪板整車中心線上的后保險(xiǎn)杠水平過尾燈豎直過側(cè)圍上的尾燈豎直過行李箱蓋上的尾燈

圖3　整車布置圖（部分）

圖4　某車型前、后門門洞止口邊線

3.2性能因素

典型截面的主要力學(xué)特性包括截面面積、截面主慣性矩和截面扭轉(zhuǎn)剛度參數(shù)等，不同位置的截面對(duì)白車身剛度模態(tài)影響不同[2],不同位置的截面可借助Hypermesh軟件分析計(jì)算得出。某車型前頂橫梁截面在xz方向進(jìn)行優(yōu)化，可以提升前頂橫梁1階模態(tài)，借助Hypermesh分析，可以使截面設(shè)計(jì)達(dá)到車身性能目標(biāo)，見表1和圖5。

3.3沿用策略因素

目前整車開發(fā)中全新車型開發(fā)已經(jīng)越來越少，多數(shù)主機(jī)廠都在采用平臺(tái)化、通用化開發(fā)，大大節(jié)省了成本和開發(fā)周期。門蓋系統(tǒng)沿用件包括密封條截面、鎖、鉸鏈、門框截面和玻璃升降器等；內(nèi)飾及電器沿用件包括天窗、扶手、氣簾、頂燈和安全帶等。

表1　某車型前頂橫梁截面優(yōu)化分析結(jié)果　Hz

3.4 SE因素

3.4.1沖壓要求

典型截面設(shè)計(jì)中要避免零件沖壓負(fù)角，同時(shí)保證模具自身結(jié)構(gòu)可行，以減少后續(xù)不必要的修改。對(duì)于復(fù)雜的鈑金件或質(zhì)量較重的鈑金件，應(yīng)該在截面設(shè)計(jì)階段初步確定其沖壓方向。某車型側(cè)圍外板的2個(gè)截面如圖6所示，可以初步按照其沖壓方向分析截面是否存在負(fù)角；通過調(diào)整A柱截面角度，可以解決側(cè)圍外板A柱區(qū)域模具自身結(jié)構(gòu)空間不足問題。

圖6　側(cè)圍外板沖壓分析

3.4.2焊裝要求

普通電阻焊工藝焊接邊尺寸：當(dāng)2層點(diǎn)焊時(shí)，焊接邊L一般定義為12～14 mm；當(dāng)3層點(diǎn)焊時(shí)，焊接邊L一般定義為14～16 mm（圖7）。凸焊、植焊及CO2焊接等均有詳細(xì)要求，涉及到此工藝時(shí)，截面設(shè)計(jì)在空間上都要滿足。

圖7　焊接邊尺寸

包邊工藝尺寸：四門兩蓋普通包邊尺寸L≥8 mm；1 mm≤S≤1.5 mm（圖8）；水滴包邊尺寸要求不同。

圖8　包邊尺寸

避讓R角（圖9）[3]要求:當(dāng)R1≤15 mm時(shí)，R2=R1+2 mm；當(dāng)15 mm30 mm時(shí)，R2=R1+5 mm。

其他焊裝安裝要求：

a.滿足正常操作套筒安裝空間，防止干涉；b.滿足人機(jī)操作便利性。

3.4.3涂裝要求

空腔間隙要求：空腔間隙m=n≥6 mm，以保證電泳厚度，防止內(nèi)部鈑金銹蝕（圖10）。

圖10　空腔間隙

3.4.4總裝要求

風(fēng)擋涂膠面尺寸L影響到玻璃黑邊尺寸b，L≥20 mm可以保證玻璃涂膠無溢出問題發(fā)生（圖11）。

圖11　上前風(fēng)擋涂膠截面

3.4.5尺寸要求

一般的間隙基準(zhǔn)取值要看具體位置，根據(jù)車型定位（依據(jù)入門級(jí)車、中級(jí)車、高級(jí)車和重要間隙、一般間隙、次要間隙來綜合考慮設(shè)置），具體如表2所列。

表2　間隙基準(zhǔn)要求　mm

3.5前門處的門檻截面設(shè)計(jì)

以圖2中編號(hào)19處的前門處門檻截面為例，其典型截面涉及前門外板、前門內(nèi)板、門外裝飾板、前門護(hù)板、側(cè)圍外板、門檻內(nèi)板、門檻加強(qiáng)板、前地板、門檻壓板、地毯、線束和密封系統(tǒng)。

3.5.1造型布置因素

該車型最終整體下車身沿用，門洞法蘭面的y坐標(biāo)值和z坐標(biāo)值根據(jù)門檻內(nèi)板邊界確定。

在整體下車身未沿用前期，門檻內(nèi)板是新開發(fā)的，

則截面基準(zhǔn)是內(nèi)外造型A面、分縫線，根據(jù)這些基準(zhǔn)面、基準(zhǔn)線及輸入的總布置要求，先確定側(cè)圍門洞法蘭面的y坐標(biāo)值和z坐標(biāo)值，其中，y坐標(biāo)值由門的內(nèi)與外造型A面、門的厚度和密封間隙綜合考慮；z坐標(biāo)值由門下緣分縫線、地板高度和碰撞分析綜合考慮。

3.5.2性能因素

門檻截面剛度性能主要是由此截面的y向?qū)挾群蛕向高度、門檻加強(qiáng)板y向?qū)挾?、門檻加強(qiáng)板厚度、門檻內(nèi)板厚度決定；側(cè)面碰撞性能則主要是由門和門檻在z向的重合量來決定。

3.5.3沿用件因素

此截面門檻內(nèi)板沿用、門洞密封條截面沿用。

3.5.4工藝要求

車門內(nèi)板、側(cè)圍門洞面的定義應(yīng)充分考慮沖壓工藝要求，其原則是至少應(yīng)與該零件的沖壓方向有5°以上的拔模角，以確保零件沖壓的可行性；門縫間隙值取決于車輛的類型與檔次、生產(chǎn)工藝水平和車門下垂量等因素。

參考文獻(xiàn)

1趙尚義.基于典型截面的汽車總布置設(shè)計(jì)方法研究.裝備制造技術(shù)，2008（08）：53～56.

2肖杰，雷雨成，張健，等.車身主斷面幾何特性對(duì)白車身剛度影響的研究.汽車技術(shù)，2007（02）：15～18.

3盧金火，趙紫劍，梁國貴.轎車車身主斷面設(shè)計(jì)方法.汽車技術(shù)，2006（09）：9～13.

（責(zé)任編輯簾青）

修改稿收到日期為2015年11月1日。

Research on the Typical Section Design of Passenger Car Body

Yan Yueqi，Zhang Guiwan
（Chery Automobile Co., Ltd, Wuhu 241009）

【Abstract】Typical section information of car body contains part fitting information of critical locations, and process information of stamping, welding, painting and final assembling of critical components, as well as information related to important moving parts and strength information of important parts. Section design involves the whole process of styling feasibility analysis in the early stage, detailed body structure design in the intermediate stage and data check in the end stage. Based on the design flow of passenger car body typical section, the paper discusses the design of passenger car body typical section in term of section position definition, styling, performance, carry-over tactics and concurrent engineering.

Key words:Passenger car, Car body, Typical section design

中圖分類號(hào):U463.82+1

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼:A

文章編號(hào):1000-3703（2016）01-0010-03

主題詞:乘用車車身典型截面設(shè)計(jì)