侧围设计指南.docx

1、侧围设计指南奇瑞 S12项目白车身设计指南（侧围部分） 汽车工程研究院.车身部车身科.侧围室2005年03月一总述1二概念设计 2一） 侧围总成部分 2二） 侧围外板部分 4三） 侧围内板部分 7三.详细结构设计 13 一）工艺性 131.冲压工艺性 132.焊接工艺性 173. 总装工艺性 17 二）设计中的数据检查和发放19 四. CAE分析对侧围部分设计的影响19一总述 首先在设计侧围部分，侧围通常是作为周围部件的基准.尤其是侧围外板，胸中有个概念就是明了侧围外板在整个BIW设计中的领导地位，在设计中不要轻易地更改.因为它直接影响着门的开启,以及整个车身的焊接关系和顺序.而且这个件不管是

2、在设计产品设计阶段还是在模具的设计制造阶段，所占的开发设计周期都是最长的，直接影响决定着整个项目的进度。所以在设计初期阶段，与之相配合装配的部件（如前后门铰链，接触开关等）的布置就显的尤为重要，不能因部件布置的更改而频繁的要求侧围相应部位的改动。除此之外另外的一个最重要的因素我想就是整车A_CLASS_SURFACE的确定，在做造型的时候，虽说造型设计师只关心外观表面的美感，但不能完全不考虑工艺方面的要求。造一个生产实施不了的型，只能说是概念造型，最终产品是要付诸生产的，生产工艺实现不了，再Wonderful 造型也没有用，这个问题在后面会提到。 侧围内板的设计工作主要以外板和截面线为基准,然

3、后考虑到焊接关系,使侧围有较好的强度.内板也有一个重要的功能就是TRIM的安装,它是内CLASS A的参照基准.所以其大的型面初步确定以后,也不可做大的改动,否则TRIM的设计将要重新开始.二 概念设计（Concept Design）一） 侧围总成部分 侧围整体上可以按侧围外板总成，侧围内板总成来划分；也可以按图1分为A柱，B柱，C柱，门槛等部分。这里主要说下侧围总成在焊装方面的工艺情况。 侧围是整个骨架中的重要部件，所以对其刚性，强度方面有着很强的要求，在S12项目的开发初期阶段，设想是把A，B，C柱的里面的加强板，门槛加强板和内板本体先焊接，形成一个封闭的框架结构，再和本身就是一个封闭的框

4、架结构的外板来焊接，如图2。如果这样，侧围的整体强度，刚性就会有很好的保证。而且在焊接的过程中没有CO2焊接,可以较好的提高焊接效率.但是这样的构思却不被焊装的工艺部门接纳，他们指出，按照这样的构思，构件的强度就会远大于构件的强度，在此两构件焊接的时候，由于钣金冲压，焊接等方面的制造偏差构件就有被构件强制拉变形的可能。而且他们举出S11在初期阶段就有类似的问题。鉴于此种考虑，就按照焊接工艺部门的建议重新设定了侧围的焊接工艺。二） 侧围外板部分 因为侧围基本上不存在借用，通用的问题，它主要是受造型的影响。一个新车型的造型一旦确定下来，其侧围大体轮廓也就差不多定下来了，而其它的部分的结构就受与之配

5、合部件的制约。 如果新车型的 CLAY DODEL 出来后，就可以通过扫描或者其它的途径得到其相应的点云数据，通过点云和CAS这两组数据，外表面的A_CLASS_SURFACE的构建工作就可以开始了。在此工作开始之前，就可以依靠CAS数据，通过线条的抽取，移动等一系列的操作来得到如上图3的侧围外板的线框数据。而以上的线框数据中包含截面一系列的TYPICAL SECTION，这些TYPICAL SECTION 是在产品设计的LAYOUT 初期阶段在其他车型的TYPICAL SECTION的基础上修改得到的，即使这样，这些TYPICAL SECTION 也只是一个参考，事实上，现在S12产品的TY

6、PICAL SECTION 已经和原始布置的TYPICAL SECTION 有很大的差别。根据原始的TYPICAL SECTION ，抽取，移动CAS数据上的线条就会有一定的指导方向了，这其中得花费相当一部分时间，从后期的工作看来，这个阶段的线框数据的构建对后续的工作有着至关重要的作用，因为这些线框就是以后3D中曲面的构建依据。 下面来谈谈在整个侧围乃至整个车身设计中占有主导地位的 B-R-LINE 。 B-R-LINE 通俗点讲就是我们所熟悉的前后两门洞的焊接边上的两条棱线，如图4。该B-R-LINE 的雏形可以从整车的初期的布置（LAYOUT）数据上得到，至于在布置阶段B-R-LINE是如

7、何得来的，就受很多布置方面的限制，如H点的布置；人出入的方便性；安全带的布置等等。这里还涉及到BELT-LINE的概念，所谓BELT-LINE 就是在外表面上前后门窗框处出现的棱线，如图4所示。首先我们从布置数据上得到B-R-LINE ，就可以来大体上检查该数据的合理性。可将该B-R-LINE 置于 LEFT_VIEW，如图5。检查自BELT-LINE以下的部分是不是在一个平面内，好的B-R-LINE数据此部分应该是在同一个平面内的，这样做的目的主要是考虑前后门内板的制造工艺性。BELT-LINE上面的部分倒是没有严格的要求。因为要保证有足够的焊接空间，此B-R-LINE的间隙值有个参考值，S

8、12的该数值是14.5mm。再根据LAYOUT上的情况，结合其它的情况来修改该B-R-LINE 的某些局部，如几个拐角处的圆弧R值，如图4。原则上讲，为了有更好的出入的方便性，拐角1和拐角3的R值要尽可能的小；而受前后座椅的影响，考虑制造的工艺性，拐角2和拐角4处的R值要尽可能的大。但是实际上这几个R值会受到前后门玻璃升降系统，内饰护板等因素的影响。在S12项目的设计上，拐角2处的R值就经过多次的更改。三）侧围内板部分 1. 主要组成部件及基本功能1.1主要组成部件（如图6） 图6 侧围内板总成图 如图1所示，侧围内板总成主要包括：侧围内板，侧围内板补片，C柱加强板，轮罩内板，轮罩加强板，门槛

9、加强板，后安全带加强板等。1.2 主要部件的基本功能 （1）.侧围内板可以将外板和加强板及内板连接起来，很好的起到加强车身 骨架的作用，并且安装多数的内饰件。（2）.门槛加强板是侧围重要的加强部件之一，其可以较好的吸收侧碰和前 碰的能量，也可以较好的防止车身的扭曲变形。 （3）.C柱加强板能较好的吸收后碰的能量，能较好的支撑后背门的重量。（4）.轮罩内板保证轮胎在一个较适合的空间运动外，还可以将车身内部形 成一个较封闭的空间，防止外界的水和石沙侵入车内。（5）.轮罩加强板的主要连接了轮罩内板、侧围内板和后地板，使车身后部 得到了加强。2. 设计过程2.1 SECTION 验证 TYPICAL_

10、SECTION可以大致表现各个件的搭接关系，是设计的基础和基准，截面的形状直接影响了以后的车身的模态和刚度。 由于S12的目标是出口欧洲和北美，所以其强度及舒适性要达到较高的水平。 正是由于这种状况，我们参照了S11的截面以及CAE的分析结果，我们对博通提供的PACKAGE及典型截面进行了局部的修改。（见图7） 图7 最终的TYPICAL_SECTION 至于料厚的问题，我们主要参考了S11和实际情况，只对局部件进行了加强。2.2 CORNER的验证 对TYPICAL_SECTION分析完毕后，根据截面线的形状和侧围外板的走向，大致勾勒出各个型面。（如图8）图8 侧围内板最初型面 根据截面中反

11、映的焊接关系，及参考S11及B11的搭接关系，初步建立S12的焊接关系，也得出各个CORNER的大致连接情况。将数据处理直到不再干涉时，提交给CAE。CORNER的分析直接可以考察整车的连接强度，对以后的碰撞直接产生影响，是评价车身性能的一个重要查考点。根据检查和分析，可以将车身的连接情况大致反映出来，也可以较好的反映车身中的薄弱点，然后进行加强和优化。具体的改进措施见第四部分。2.3 其他部件的安装在CORNER分析完成以后，就开始对各个大面进行优化，此次的优化大致将各个型面的大小及位置确定。所以，各个面之间的间距和搭接面的大小一定要进行充分的分析，使之符合最初截面定义。接下来便是其他件的安

12、装了，这也是侧围内板总成一个很重要的功能了。其主要包括车身附件的安装以及电器的安装。2.3.1车身附件的安装车身附件的安装件主要有：前后安全带，B柱上下护板，C柱上下护板，扬声器护板，乘客扶手。前后安全带的安装点要首先确定，其可以作为其他护板的参照。护板的安装除了安装处的面要较好的配合以外，其他面和护板的距离应该保持在3MM以上，防止制造误差带来的装配问题。也有利于线束的固定。乘车扶手因为压在顶盖上，它对内CLASS A有较大的影响。在附件的安装过程中，安装的具体参数应该满足车身附件工程师的要求。但在设计中，必须考虑借用其他车型的部件（安全带，乘车扶手等）。另外板金的安装面不可变化太大，否则容

13、易对冲压工艺产生影响。2.3.2 电器的安装电器的安装主要是倒车雷达，和一些线束扎带的固定孔。倒车雷达主要是安装在S12豪华车中，为了使不同的配置保持一样的数模，在此我们也应该考虑其空间和线束的走向。侧围内板总成上通过的线束主要有，后牌照灯线束，倒车雷达线束，天线线束。总体来说，线束的安装孔的精度不是很高，可以在一般平面上打孔，一般直径为6.5。据线束方面的要求，线束固定孔的间距保持在200MM左右，当然在拐角的地方，应该适当增加固定点。三.详细结构设计 一）工艺性在车身的型面大致确定以后，并且经过CORNER分析没问题后。就要对型面进行导角，因为只有导角后的型面才能较好的判断工艺问题。由于现

14、在奇瑞公司的项目较多，在开始设计阶段，工艺人员没有很好的参与，导致后来的影响较大。在数据的检查中也发现了很多问题，带来了很大的工作量。其工艺问题主要有：冲压工艺，焊装工艺，总装工艺，涂装工艺。 1.1 冲压工艺应该来说，冲压工艺反映的问题最多了。主要有：增加工艺缺口，切边有问题，导角过小，拉深方向问题等。具体例子见图9、10、11、12、13、14。 图9 图10 图11图 13 图12一般的工艺是将整个侧围外板（如图14中的蓝实线部分）绕着X轴旋转6度（具体的情况有着不同的值）左右至图6中红虚线的位置，再沿着Y轴负相进行冲压。这样就应该注意门槛下面一些部位的冲压负角问题。图 14 其他的冲压

15、问题也大致相同。通过对冲压工艺问题的解决，大大的减少了制造工序，提高了制造精度，并且节约了大量的资金。1.2 焊装工艺焊装工艺的问题相对来说要少的多，其主要有：焊接定位，焊接翻边，焊接顺序。焊接定位问题，曾经讨论过几次。韩国工程师的意见是：每个定位孔的方向必须平行于坐标平面，这样有利于精确定位。但根据我们公司的实际情况，其他车型的定位及对冲压的影响。最后决定：所有大件的定位孔必须平行于坐标平面，而小件和中件的定位孔可以不平行坐标平面，但必须在某个平面上，以利于冲出较精确的孔。焊接翻边根据规划院的要求，侧围上绝大多数的焊点直径为6mm，所以焊接边最小不可小于12mm。为了便于焊接，最好在15mm

16、以上较好。S12的焊接顺序开始完全参照S11，即外板总成，加强板总成，内板总成。这样安排的顺序主要是焊接顺序较明显，夹具也好设计，没有CO2焊接。可以较大的提高工作效率。但是根据规划院的意见：根据S11的焊接关系，其误差累计较大，很容易出现焊接变形，导致最后难以达到预期的结果。考虑到实际生产的问题，我们接受规划院的意见，共同制定了现在的装配关系树。具体的关系树参照公司正式发放的光盘。1.3总装工艺相对侧围来说，总装主要考虑到天窗导水管的走向问题。其走向分为前后两条，前面的主要在A柱加强板中间穿过。后面的一条在C柱加强板和侧围外板中间穿过，然后通过侧围内板下部将水排到车外。考虑到侧围内板下面的翻

17、边太小，且在冲压方面存在一定的困难。所以根据和车身附件工程师讨论，决定采用以下方案。如图15的安装方式。 图15 天窗水管安装图二）设计中的数据检查和发放数据的发放时间是直接关系到模具的开发和整车的上市时间,数据的发放也代表着车身数据的某个阶段.在三维数据发放的过程中,通常要带上二维图.因为二维图中可以反映数模很多问题:焊接关系,焊点的分布和数量,孔的作用,大小和坐标等等.为了保证某阶段的数据发放正确,我们有必要进行对数据进行认真的检查.由于人力不够等问题,我们的LAYOUT 没有人专门去做.所以在做二维图的过程中,作出很多截面线来显示某个区域的搭接和配合关系.通过截面线的检查,我们可以有效的

18、减少干涉和配合间隙问题,当然也可以知道一些工艺方面的问题.所以数据的检查是发放数据的一个必备前提.四.CAE分析对侧围的影响CAE分析在车身设计的过程中起着重要的角色，正确的CAE结果可以有效的指导设计工作，提高车身的强度及优化车身的模态，刚度，也可大大的减少试验费用和模具更改费用。以我们的角度看，CAE分析在设计中主要分为以下几阶段：截面线分析，CORNER分析，模态和刚度分析，碰撞分析。在前面的设计过程中已经介绍过了截面线，CORNER分析。在这里我只想说一下后面两种分析中的重大更改。1.模态和刚度方面的更改见图16 2.碰撞分析的改进相对侧围内板总成来说，碰撞方面的更改很少。后来由于偏置碰前门下角 变形较大所以更改了门槛加强板的前部及A柱加强板下部。所以我也想介绍一下。根据CAE的分析在未加强之前，碰撞情况如图17 OLD DATA 图17 A柱下拐角的更改方案 上述为我们在S12工作中总体流程和思路,由于本人的水平和篇幅的限制,有些地方还不够深度,或许还有些错误的地方,希望大家指正.如果想很详细的了解更多的工艺和碰撞问题,大家也可以参考韩国工程师的S.E.和CAE文件夹.里面记录的较详细.