乘用車車身典型截面設計研究

閆躍奇　張貴萬

（奇瑞汽車股份有限公司，蕪湖241009）

?

乘用車車身典型截面設計研究

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鍵部位的零部件配合信息及關鍵部件的沖壓、焊接、涂裝、總裝工藝信息，以及重要運動件的信息和重要部件的強度信息等。截面設計貫穿前期造型可行性分析、中期詳細車身結構設計及晚期數據校核等整個過程。本文基于乘用車車身典型截面的設計流程，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計內容。

車身典型截面信息包含關鍵部位的零部件配合信息及關鍵部件的沖壓、焊接、涂裝、總裝工藝信息，以及重要運動件的信息和重要部件的強度信息等。截面設計貫穿前期造型可行性分析、中期詳細車身結構設計及晚期數據校核等整個過程。在全新的乘用車車身項目開發過程中，典型截面設計工作涉及從造型CAS面到車身3D結構設計完成的全過程，是白車身結構工程可行性分析的重要手段。

1　乘用車車身典型截面設計流程

目前某公司一完全自主研發設計的乘用車車型截面設計開發流程如圖1所示。

2　典型截面設計規范

2.1典型截面定義

典型截面指體現整車關鍵部位的零件結構形式、搭接關系、主要控制尺寸、裝配、人機工程和法規等各方面信息的截面。

圖1　某車型截面設計流程

2.2典型截面坐標系

典型截面坐標系指在汽車最初設計階段確定的3個正交平面組成的坐標系統。

2.3典型截面分布

典型截面的數量、位置在設計前要確定下來,以盡量完整的表達整車重要結構關系為準，一般乘用車關鍵典型截面有24個（圖2）。也可根據需要適當增加截面，以指導設計分析。所有典型截面的標注要求相同，有間隙要求的，一定要顯示；對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計要求的細節[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點布置、內部空間要求定義開始。前、后假人姿勢和內部空間確定后，根據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邊界。

圖2　截面位置示意

編號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擋前門上的頂蓋整車中心線上的上后風擋整車中心線上的下前風擋前門上的腰線整車中心線上的下后風擋上A柱左上B柱（一刀切）左上C柱整車中心線上的前保險杠水平過前大燈豎直過前大燈編號13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24截面名稱前軸中心線上的護輪板上鉸鏈處的下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輪板整車中心線上的后保險杠水平過尾燈豎直過側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特性包括截面面積、截面主慣性矩和截面扭轉剛度參數等，不同位置的截面對白車身剛度模態影響不同[2],不同位置的截面可借助Hypermesh軟件分析計算得出。某車型前頂橫梁截面在xz方向進行優化，可以提升前頂橫梁1階模態，借助Hypermesh分析，可以使截面設計達到車身性能目標，見表1和圖5。

3.3沿用策略因素

目前整車開發中全新車型開發已經越來越少，多數主機廠都在采用平臺化、通用化開發，大大節省了成本和開發周期。門蓋系統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化分析結果　Hz

3.4 SE因素

3.4.1沖壓要求

典型截面設計中要避免零件沖壓負角，同時保證模具自身結構可行，以減少后續不必要的修改。對于復雜的鈑金件或質量較重的鈑金件，應該在截面設計階段初步確定其沖壓方向。某車型側圍外板的2個截面如圖6所示，可以初步按照其沖壓方向分析截面是否存在負角；通過調整A柱截面角度，可以解決側圍外板A柱區域模具自身結構空間不足問題。

圖6　側圍外板沖壓分析

3.4.2焊裝要求

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

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R1≤15 mm時，R2=R1+2 mm；當15 mm30 mm時，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，防止內部鈑金銹蝕（圖10）。

圖10　空腔間隙

3.4.4總裝要求

風擋涂膠面尺寸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生（圖11）。

圖11　上前風擋涂膠截面

3.4.5尺寸要求

一般的間隙基準取值要看具體位置，根據車型定位（依據入門級車、中級車、高級車和重要間隙、一般間隙、次要間隙來綜合考慮設置），具體如表2所列。

表2　間隙基準要求　mm

3.5前門處的門檻截面設計

以圖2中編號19處的前門處門檻截面為例，其典型截面涉及前門外板、前門內板、門外裝飾板、前門護板、側圍外板、門檻內板、門檻加強板、前地板、門檻壓板、地毯、線束和密封系統。

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坐標值和z坐標值根據門檻內板邊界確定。

在整體下車身未沿用前期，門檻內板是新開發的，

則截面基準是內外造型A面、分縫線，根據這些基準面、基準線及輸入的總布置要求，先確定側圍門洞法蘭面的y坐標值和z坐標值，其中，y坐標值由門的內與外造型A面、門的厚度和密封間隙綜合考慮；z坐標值由門下緣分縫線、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向寬度和z向高度、門檻加強板y向寬度、門檻加強板厚度、門檻內板厚度決定；側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

此截面門檻內板沿用、門洞密封條截面沿用。

3.5.4工藝要求

車門內板、側圍門洞面的定義應充分考慮沖壓工藝要求，其原則是至少應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、生產工藝水平和車門下垂量等因素。

參考文獻

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

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

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

（責任編輯簾青）

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:U463.82+1

文獻標識碼:A

文章編號:1000-3703（2016）01-0010-03

主題詞:乘用車車身典型截面設計