乘用车车身典型截面设计研究

闫跃奇　张贵万

（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖241009）



乘用车车身典型截面设计研究

闫跃奇张贵万

（奇瑞汽车股份有限公司，芜湖241009）

【摘要】车身典型截面信息包含关键部位的零部件配合信息及关键部件的冲压、焊接、涂装、总装工艺信息，以及重要运动件的信息和重要部件的强度信息等。截面设计贯穿前期造型可行性分析、中期详细车身结构设计及晚期数据校核等整个过程。本文基于乘用车车身典型截面的设计流程，从截面位置定义、造型因素、性能因素、沿用策略因素、工艺同步工程因素等方面,论述了乘用车车身典型截面设计内容。

车身典型截面信息包含关键部位的零部件配合信息及关键部件的冲压、焊接、涂装、总装工艺信息，以及重要运动件的信息和重要部件的强度信息等。截面设计贯穿前期造型可行性分析、中期详细车身结构设计及晚期数据校核等整个过程。在全新的乘用车车身项目开发过程中，典型截面设计工作涉及从造型CAS面到车身3D结构设计完成的全过程，是白车身结构工程可行性分析的重要手段。

1　乘用车车身典型截面设计流程

目前某公司一完全自主研发设计的乘用车车型截面设计开发流程如图1所示。

2　典型截面设计规范

2.1典型截面定义

典型截面指体现整车关键部位的零件结构形式、搭接关系、主要控制尺寸、装配、人机工程和法规等各方面信息的截面。

图1　某车型截面设计流程

2.2典型截面坐标系

典型截面坐标系指在汽车最初设计阶段确定的3个正交平面组成的坐标系统。

2.3典型截面分布

典型截面的数量、位置在设计前要确定下来,以尽量完整的表达整车重要结构关系为准，一般乘用车关键典型截面有24个（图2）。也可根据需要适当增加截面，以指导设计分析。所有典型截面的标注要求相同，有间隙要求的，一定要显示；对于间隙有尺寸要求的，一定要显示；一定要显示制造要求和设计要求的细节[1]。

2.4典型截面视图

典型截面视图包括左视图、正视图和俯视图等。

3　车身典型截面影响因素

3.1造型布置因素

整车布置图首先从H点布置、内部空间要求定义开始。前、后假人姿势和内部空间确定后，根据前舱和后行李箱布置，确定轴距、前后悬尺寸、离地间隙及整车高度和宽度（图3）。

通过人机尺寸总布置，可以得到前、后门门洞止口边线（图4）和后背门门洞止口线。门洞线是整版典型截面开始制作的基础边界。

图2　截面位置示意

编号11 12 1 2 3 4 5 6 7 8 9 1 0截面名称整车中心线上的上前风挡前门上的顶盖整车中心线上的上后风挡整车中心线上的下前风挡前门上的腰线整车中心线上的下后风挡上A柱左上B柱（一刀切）左上C柱整车中心线上的前保险杠水平过前大灯竖直过前大灯编号13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24截面名称前轴中心线上的护轮板上铰链处的下A柱前轮罩后端处的下A柱前门锁及锁柱处的下B柱后门锁或滑门锁处的下C柱后轮罩前端处的下C柱前门处的门槛后轴中心线上的护轮板整车中心线上的后保险杠水平过尾灯竖直过侧围上的尾灯竖直过行李箱盖上的尾灯

图3　整车布置图（部分）

图4　某车型前、后门门洞止口边线

3.2性能因素

典型截面的主要力学特性包括截面面积、截面主惯性矩和截面扭转刚度参数等，不同位置的截面对白车身刚度模态影响不同[2],不同位置的截面可借助Hypermesh软件分析计算得出。某车型前顶横梁截面在xz方向进行优化，可以提升前顶横梁1阶模态，借助Hypermesh分析，可以使截面设计达到车身性能目标，见表1和图5。

3.3沿用策略因素

目前整车开发中全新车型开发已经越来越少，多数主机厂都在采用平台化、通用化开发，大大节省了成本和开发周期。门盖系统沿用件包括密封条截面、锁、铰链、门框截面和玻璃升降器等；内饰及电器沿用件包括天窗、扶手、气帘、顶灯和安全带等。

表1　某车型前顶横梁截面优化分析结果　Hz

3.4 SE因素

3.4.1冲压要求

典型截面设计中要避免零件冲压负角，同时保证模具自身结构可行，以减少后续不必要的修改。对于复杂的钣金件或质量较重的钣金件，应该在截面设计阶段初步确定其冲压方向。某车型侧围外板的2个截面如图6所示，可以初步按照其冲压方向分析截面是否存在负角；通过调整A柱截面角度，可以解决侧围外板A柱区域模具自身结构空间不足问题。

图6　侧围外板冲压分析

3.4.2焊装要求

普通电阻焊工艺焊接边尺寸：当2层点焊时，焊接边L一般定义为12～14 mm；当3层点焊时，焊接边L一般定义为14～16 mm（图7）。凸焊、植焊及CO2焊接等均有详细要求，涉及到此工艺时，截面设计在空间上都要满足。

图7　焊接边尺寸

包边工艺尺寸：四门两盖普通包边尺寸L≥8 mm；1 mm≤S≤1.5 mm（图8）；水滴包边尺寸要求不同。

图8　包边尺寸

避让R角（图9）[3]要求:当R1≤15 mm时，R2=R1+2 mm；当15 mm30 mm时，R2=R1+5 mm。

其他焊装安装要求：

a.满足正常操作套筒安装空间，防止干涉；b.满足人机操作便利性。

3.4.3涂装要求

空腔间隙要求：空腔间隙m=n≥6 mm，以保证电泳厚度，防止内部钣金锈蚀（图10）。

图10　空腔间隙

3.4.4总装要求

风挡涂胶面尺寸L影响到玻璃黑边尺寸b，L≥20 mm可以保证玻璃涂胶无溢出问题发生（图11）。

图11　上前风挡涂胶截面

3.4.5尺寸要求

一般的间隙基准取值要看具体位置，根据车型定位（依据入门级车、中级车、高级车和重要间隙、一般间隙、次要间隙来综合考虑设置），具体如表2所列。

表2　间隙基准要求　mm

3.5前门处的门槛截面设计

以图2中编号19处的前门处门槛截面为例，其典型截面涉及前门外板、前门内板、门外装饰板、前门护板、侧围外板、门槛内板、门槛加强板、前地板、门槛压板、地毯、线束和密封系统。

3.5.1造型布置因素

该车型最终整体下车身沿用，门洞法兰面的y坐标值和z坐标值根据门槛内板边界确定。

在整体下车身未沿用前期，门槛内板是新开发的，

则截面基准是内外造型A面、分缝线，根据这些基准面、基准线及输入的总布置要求，先确定侧围门洞法兰面的y坐标值和z坐标值，其中，y坐标值由门的内与外造型A面、门的厚度和密封间隙综合考虑；z坐标值由门下缘分缝线、地板高度和碰撞分析综合考虑。

3.5.2性能因素

门槛截面刚度性能主要是由此截面的y向宽度和z向高度、门槛加强板y向宽度、门槛加强板厚度、门槛内板厚度决定；侧面碰撞性能则主要是由门和门槛在z向的重合量来决定。

3.5.3沿用件因素

此截面门槛内板沿用、门洞密封条截面沿用。

3.5.4工艺要求

车门内板、侧围门洞面的定义应充分考虑冲压工艺要求，其原则是至少应与该零件的冲压方向有5°以上的拔模角，以确保零件冲压的可行性；门缝间隙值取决于车辆的类型与档次、生产工艺水平和车门下垂量等因素。

参考文献

1赵尚义.基于典型截面的汽车总布置设计方法研究.装备制造技术，2008（08）：53～56.

2肖杰，雷雨成，张健，等.车身主断面几何特性对白车身刚度影响的研究.汽车技术，2007（02）：15～18.

3卢金火，赵紫剑，梁国贵.轿车车身主断面设计方法.汽车技术，2006（09）：9～13.

（责任编辑帘青）

修改稿收到日期为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

中图分类号:U463.82+1

文献标识码:A

文章编号:1000-3703（2016）01-0010-03

主题词:乘用车车身典型截面设计