側(cè)圍設(shè)計指南

1、奇瑞 S12 項目白車身設(shè)計指南（側(cè)圍部分）汽車工程研究院 .車身部車身科 .側(cè)圍室2005 年 03 月目錄一. 總述 1二. 概念設(shè)計 2一）側(cè)圍總成部分 2二）側(cè)圍外板部分 4三）側(cè)圍內(nèi)板部分 7三. 詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計 13一）工藝性 131. 沖壓工藝性 132. 焊接工藝性 173. 總裝工藝性 17二）設(shè)計中的數(shù)據(jù)檢查和發(fā)放 19四. CAE分析對側(cè)圍部分設(shè)計的影響 19總述首先在設(shè)計側(cè)圍部分，側(cè)圍通常是作為周圍部件的基準. 尤其是側(cè)圍外板，胸中有個概念就是明了側(cè)圍外板在整個BIW設(shè)計中的領(lǐng)導(dǎo)地位，在設(shè)計中不要輕易地更改.因為它直接影響著門的開啟，以及整個車身的焊接關(guān)系和順序 . 而且

2、這個件不管是在設(shè)計產(chǎn)品設(shè)計階段還是在模具的設(shè)計制造階段，所占的開發(fā) 設(shè)計周期都是最長的，直接影響決定著整個項目的進度。所以在設(shè)計初期階段，與之相配合裝配的部件 （如前后門鉸鏈，接觸開關(guān)等）的布置就顯的尤為重要，不能因部件布置的更改而頻繁的要求側(cè)圍相應(yīng)部 位的改動。除此之外另外的一個最重要的因素我想就是整車A_CLASS_SURFACE確定，在做造型的時候，雖說造型設(shè)計師只關(guān)心外觀表面的美感，但不能完全不考慮工藝方面的要求。造一個生產(chǎn)實施不了的型， 只能說是概念造型，最終產(chǎn)品是要付諸生產(chǎn)的，生產(chǎn)工藝實現(xiàn)不了，再 Wonderful 造型也沒有用，這個問 題在后面會提到。側(cè)圍內(nèi)板的設(shè)計工作主要以外

3、板和截面線為基準 , 然后考慮到焊接關(guān)系 , 使側(cè)圍有較好的強度 . 內(nèi)板也有 一個重要的功能就是 TRIM的安裝，它是內(nèi)CLASS A的參照基準.所以其大的型面初步確定以后，也不可做大 的改動，否則TRIM的設(shè)計將要重新開始.概念設(shè)計(Concept Design ) 側(cè)圍總成部分圖i圖2側(cè)圍整體上可以按側(cè)圍外板總成，側(cè)圍內(nèi)板總成來劃分；也可以按圖1分為A柱，B柱，C柱，門檻等部分。這里主要說下側(cè)圍總成在焊裝方面的工藝情況。側(cè)圍是整個骨架中的重要部件，所以對其剛性，強度方面有著很強的要求，在S12項目的開發(fā)初期階段，設(shè)想是把A，B，C柱的里面的加強板，門檻加強板和內(nèi)板本體先焊接，形成一個封閉

4、的框架結(jié)構(gòu) I,再和本身就是一個封閉的框架結(jié)構(gòu)的外板H來焊接，如圖2。如果這樣，側(cè)圍的整體強度，剛性就會有很好的保證。而且在焊接的過程中沒有CO焊接,可以較好的提高焊接效率但是這樣的構(gòu)思卻不被焊裝 的工藝部門接納，他們指出，按照這樣的構(gòu)思，構(gòu)件I的強度就會遠大于構(gòu)件H的強度，在此兩構(gòu)件焊接 的時候，由于鈑金沖壓，焊接等方面的制造偏差構(gòu)件H就有被構(gòu)件I強制拉變形的可能。而且他們舉出 S11在初期階段就有類似的問題。鑒于此種考慮，就按照焊接工藝部門的建議重新設(shè)定了側(cè)圍的焊接工-I-R乙。)側(cè)圍外板部分圖3 S12側(cè)圍原始版線框數(shù)據(jù)圖 4 B-R-LINE FRT VIEW因為側(cè)圍基本上不存在借用，

5、通用的問題，它主要是受造型的影響。一個新車型的造型一旦確定下 來，其側(cè)圍大體輪廓也就差不多定下來了，而其它的部分的結(jié)構(gòu)就受與之配合部件的制約。如果新車型的CLAY DODEL出來后，就可以通過掃描或者其它的途徑得到其相應(yīng)的點云數(shù)據(jù)，通過點 云和CAS這兩組數(shù)據(jù)，外表面的 A_CLASS_SURFACE勾建工作就可以開始了。在此工作開始之前，就可以 依靠CAS數(shù)據(jù)，通過線條的抽取，移動等一系列的操作來得到如上圖3的側(cè)圍外板的線框數(shù)據(jù)。而以上的線框數(shù)據(jù)中包含截面一系列的 TY PICAL SECTION這些TY PICAL SECTION是在產(chǎn)品設(shè)計的LAY OUT初期階 段在其他車型的 TY P

6、ICAL SECTION勺基礎(chǔ)上修改得到的，即使這樣，這些TY PICAL SECTION也只是一個參考，事實上，現(xiàn)在 S12產(chǎn)品的TYPICAL SECTION已經(jīng)和原始布置的 TYPICAL SECTION有很大的差別。根據(jù) 原始的TYPICAL SECTION,抽取，移動CAS數(shù)據(jù)上的線條就會有一定的指導(dǎo)方向了，這其中得花費相當(dāng)一 部分時間，從后期的工作看來，這個階段的線框數(shù)據(jù)的構(gòu)建對后續(xù)的工作有著至關(guān)重要的作用，因為這些 線框就是以后3D中曲面的構(gòu)建依據(jù)。下面來談?wù)勗谡麄€側(cè)圍乃至整個車身設(shè)計中占有主導(dǎo)地位的B-R-LINE 。圖 5 B-R-LINELEFT VIEWB-R-LINE

7、通俗點講就是我們所熟悉的前后兩門洞的焊接邊上的兩條棱線，如圖4。該 B-R-LINE的雛形可以從整車的初期的布置（ LAYOU）T 數(shù)據(jù)上得到，至于在布置階段 B-R-LINE 是如何得來的，就受很 多布置方面的限制，如 H點的布置；人出入的方便性；安全帶的布置等等。這里還涉及到 BELT-LINE的概 念，所謂 BELT-LINE 就是在外表面上前后門窗框處出現(xiàn)的棱線，如圖 4 所示。首先我們從布置數(shù)據(jù)上得到 B-R-LINE，就可以來大體上檢查該數(shù)據(jù)的合理性。可將該B-R-LINE置于LEFT_VIEW 如圖5。檢查自BELT -LINE以下的部分是不是在一個平面內(nèi)，好的B-R-LINE數(shù)

8、據(jù)此部分應(yīng)該是在同一個平面內(nèi)的，這樣做的目的主要是考慮前后門內(nèi)板的制造工藝性。BELT -LINE上面的部分倒是沒有嚴格的要求。因為要保證有足夠的焊接空間，此 B-R-LINE的間隙值有個參考值，S12的該數(shù)值是14.5mm再根據(jù)LAYOUTt的情況，結(jié)合其它的情況來修改該B-R-LINE的某些局部，如幾個拐角處的圓弧 R值，如圖4。原則上講，為了有更好的出入的方便性，拐角1和拐角3的R值要盡可能的??；而受前后座椅的影響，考慮制造的工藝性，拐角2和拐角4處的R值要盡可能的大。但是實際上這幾個R值會受到前后門玻璃升降系統(tǒng)，內(nèi)飾護板等因素的影響。在S12項目的設(shè)計上，拐角2處的R值就經(jīng)過多次的更改

9、。）側(cè)圍內(nèi)板部分1.主要組成部件及基本功能1.1主要組成部件（如圖 6）圖6側(cè)圍內(nèi)板總成圖如圖 1 所示，側(cè)圍內(nèi)板總成主要包括：側(cè)圍內(nèi)板，側(cè)圍內(nèi)板補片，C 柱加強板，輪罩內(nèi)板，輪罩加強板，門檻加強板，后安全帶加強板等。1.2 主要部件的基本功能 （ 1）. 側(cè)圍內(nèi)板可以將外板和加強板及內(nèi)板連接起來，很好的起到加強車身 骨架的作用，并且安裝多數(shù)的內(nèi)飾件。（2）. 門檻加強板是側(cè)圍重要的加強部件之一，其可以較好的吸收側(cè)碰和前 碰的能量，也可以較好的防止車身的扭曲變形。（3）.C 柱加強板能較好的吸收后碰的能量，能較好的支撐后背門的重量。（4）. 輪罩內(nèi)板保證輪胎在一個較適合的空間運動外，還可以將車

10、身內(nèi)部形 成一個較封閉的空間，防止外界的水和石沙侵入車內(nèi)。（5）. 輪罩加強板的主要連接了輪罩內(nèi)板、側(cè)圍內(nèi)板和后地板，使車身后部 得到了加強。2. 設(shè)計過程2.1 SECTION 驗證TYPICAL_SECTION 可以大致表現(xiàn)各個件的搭接關(guān)系，是設(shè)計的基礎(chǔ)和基準，截面的形狀直接影響 了以后的車身的模態(tài)和剛度。由于S12的目標是出口歐洲和北美，所以其強度及舒適性要達到較高的水平。正是由于這種狀況，我們參照了 S11的截面以及CAE的分析結(jié)果，我們對博通提供的 PACKAG及典型截面進行了局部的修 改。（見圖7）"厶1|IA AE_E搭接關(guān)系 改變T截面 加大圖7 最終的TYPICA卜

11、SECTIONJ"至于料厚的問題，我們主要參考了S11和實際情況，只對局部件進行了加強。2.2 CORNER的驗證對TYPICAL_SECTIO分析完畢后，根據(jù)截面線的形狀和側(cè)圍外板的走向，大致勾勒出各個型面。(如圖圖8側(cè)圍內(nèi)板最初型面根據(jù)截面中反映的焊接關(guān)系，及參考S11及B11的搭接關(guān)系，初步建立 S12的焊接關(guān)系，也得出各個CORNER大致連接情況。將數(shù)據(jù)處理直到不再干涉時，提交給CAECORNE的分析直接可以考察整車的連接強度，對以后的碰撞直接產(chǎn)生影響，是評價車身性能的一個重 要查考點。根據(jù)檢查和分析，可以將車身的連接情況大致反映出來，也可以較好的反映車身中的薄弱點，然后進

12、行加強和優(yōu)化。具體的改進措施見第四部分。2.3 其他部件的安裝在CORNERR析完成以后，就開始對各個大面進行優(yōu)化，此次的優(yōu)化大致將各個型面的大小及位置確 定。所以，各個面之間的間距和搭接面的大小一定要進行充分的分析，使之符合最初截面定義。接下來便是其他件的安裝了，這也是側(cè)圍內(nèi)板總成一個很重要的功能了。其主要包括車身附件的安裝 以及電器的安裝。2.3.1 車身附件的安裝車身附件的安裝件主要有：前后安全帶，B柱上下護板，C柱上下護板，揚聲器護板，乘客扶手。前后安全帶的安裝點要首先確定，其可以作為其他護板的參照。護板的安裝除了安裝處的面要較好的 配合以外，其他面和護板的距離應(yīng)該保持在3MM以上，防

13、止制造誤差帶來的裝配問題。也有利于線束的固定。乘車扶手因為壓在頂蓋上，它對內(nèi)CLASS A有較大的影響。在附件的安裝過程中，安裝的具體參數(shù)應(yīng)該滿足車身附件工程師的要求。但在設(shè)計中，必須考慮借用 其他車型的部件（安全帶，乘車扶手等）。另外板金的安裝面不可變化太大，否則容易對沖壓工藝產(chǎn)生影 響。2.3.2 電器的安裝電器的安裝主要是倒車雷達，和一些線束扎帶的固定孔。倒車雷達主要是安裝在 S12 豪華車中，為了使不同的配置保持一樣的數(shù)模，在此我們也應(yīng)該考慮其空 間和線束的走向。側(cè)圍內(nèi)板總成上通過的線束主要有，后牌照燈線束，倒車雷達線束，天線線束。總體來說，線束的安 裝孔的精度不是很高，可以在一般平面

14、上打孔，一般直徑為©6.5。據(jù)線束方面的要求，線束固定孔的間距保持在200MM左右，當(dāng)然在拐角的地方，應(yīng)該適當(dāng)增加固定點。三 . 詳細結(jié)構(gòu)設(shè)計一） 工藝性在車身的型面大致確定以后，并且經(jīng)過 CORNE分析沒問題后。就要對型面進行導(dǎo)角，因為只有導(dǎo)角 后的型面才能較好的判斷工藝問題。由于現(xiàn)在奇瑞公司的項目較多，在開始設(shè)計階段，工藝人員沒有很好 的參與，導(dǎo)致后來的影響較大。在數(shù)據(jù)的檢查中也發(fā)現(xiàn)了很多問題，帶來了很大的工作量。其工藝問題主 要有：沖壓工藝，焊裝工藝，總裝工藝，涂裝工藝。1.1 沖壓工藝 應(yīng)該來說，沖壓工藝反映的問題最多了。主要有：增加工藝缺口，切邊有問題，導(dǎo)角過小，拉深方 向

15、問題等。具體例子見圖 9、10、11、12、13、14。圖9切在圓角上，很谷易 損傷模具，且容易切 出毛刺o剪切邊放在側(cè)邊上，利用斜切，可以 得到較好的切邊質(zhì)量，但必須添加斜切 機構(gòu),增加模具成本導(dǎo)角太小，R3增大到R5,防止開裂和起皺圖11圖12兩個孔的成型方向與整體 的成型方向不一致，必須 側(cè)成型，增加工序，應(yīng)該 將孔直接沖在平面上。圖13一般的工藝是將整個側(cè)圍外板（如圖i4中的 藍實線部分）繞著X軸旋轉(zhuǎn)6度（具體的情況有 著不同的值）左右至圖6中紅虛線的位置，再沿 著Y軸負相進行沖壓。這樣就應(yīng)該注意門檻下面 一些部位的沖壓負角問題。圖14其他的沖壓問題也大致相同。通過對沖壓工藝問題的解決

16、，大大的減少了制造工序，提高了制造精 度，并且節(jié)約了大量的資金。1.2 焊裝工藝 焊裝工藝的問題相對來說要少的多，其主要有：焊接定位，焊接翻邊，焊接順序。 焊接定位問題，曾經(jīng)討論過幾次。韓國工程師的意見是：每個定位孔的方向必須平行于坐標平面，這 樣有利于精確定位。但根據(jù)我們公司的實際情況，其他車型的定位及對沖壓的影響。最后決定：所有大件 的定位孔必須平行于坐標平面，而小件和中件的定位孔可以不平行坐標平面，但必須在某個平面上，以利 于沖出較精確的孔。焊接翻邊根據(jù)規(guī)劃院的要求，側(cè)圍上絕大多數(shù)的焊點直徑為6mm所以焊接邊最小不可小于 12mm為了便于焊接，最好在15mm以上較好。S12的焊接順序開始

17、完全參照 S11，即外板總成，加強板總成，內(nèi)板總成。這樣安排的順序主要是焊 接順序較明顯，夾具也好設(shè)計，沒有 CO焊接?？梢暂^大的提高工作效率。但是根據(jù)規(guī)劃院的意見：根據(jù) S11的焊接關(guān)系，其誤差累計較大，很容易出現(xiàn)焊接變形，導(dǎo)致最后難以達到預(yù)期的結(jié)果。考慮到實際生 產(chǎn)的問題，我們接受規(guī)劃院的意見，共同制定了現(xiàn)在的裝配關(guān)系樹。具體的關(guān)系樹參照公司正式發(fā)放的光 盤。1.3總裝工藝相對側(cè)圍來說，總裝主要考慮到天窗導(dǎo)水管的走向問題。其走向分為前后兩條，前面的主要在A柱加強板中間穿過。后面的一條在 C柱加強板和側(cè)圍外板中間穿過，然后通過側(cè)圍內(nèi)板下部將水排到車外。考 慮到側(cè)圍內(nèi)板下面的翻邊太小，且在沖壓

18、方面存在一定的困難。所以根據(jù)和車身附件工程師討論，決定采 用以下方案。如圖15的安裝方式。圖15天窗水管安裝圖二）設(shè)計中的數(shù)據(jù)檢查和發(fā)放 數(shù)據(jù)的發(fā)放時間是直接關(guān)系到模具的開發(fā)和整車的上市時間 , 數(shù)據(jù)的發(fā)放也代表著車身數(shù)據(jù)的 某個階段 .在三維數(shù)據(jù)發(fā)放的過程中 , 通常要帶上二維圖 .因為二維圖中可以反映數(shù)模很多問題 :焊接 關(guān)系, 焊點的分布和數(shù)量 ,孔的作用 ,大小和坐標等等 .為了保證某階段的數(shù)據(jù)發(fā)放正確 ,我們有必要進行對數(shù)據(jù)進行認真的檢查 . 由于人力不夠等問題 我們的LAYOUT沒有人專門去做.所以在做二維圖的過程中，作出很多截面線來顯示某個區(qū)域的搭接 和配合關(guān)系 . 通過截面線的檢查 , 我們可以有效的減少干涉和配合間隙問題 , 當(dāng)然也可以知道一些工藝 方面的問題 . 所以數(shù)據(jù)的檢查是發(fā)放數(shù)據(jù)的一個必備前提 .四.CAE分析對側(cè)圍的影響CAE分析在車身設(shè)計的過程中起著重要的角色，正確的CAE吉果可以有效的指導(dǎo)設(shè)計工作，提高車身的強度及優(yōu)化車身的模態(tài)，剛度，也可大大的減少試驗費用和模具更改費用。以我們的角度看，CAE分析在設(shè)計中主要分為以下幾階段：截面線分析，CORNE分析，模態(tài)和剛度分析，碰撞分析。在前面的設(shè)計過程中已經(jīng)介紹過了截面線，CORNERR析。在這里我只想說一下后面兩種分析中的重大更改。1. 模態(tài)和剛度方面的更改見