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S12侧围设计指南1目录一．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………………………………………………………19S12侧围设计指南2一．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CLASSA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.S12侧围设计指南3二．概念设计（ConceptDesign）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Ⅰ，再和本身就是一个封闭的框架结构的外板Ⅱ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A柱部分B柱部分C柱部分门槛部分构件Ⅰ构件Ⅱ图1图2S12侧围设计指南4的工艺部门接纳，他们指出，按照这样的构思，构件Ⅰ的强度就会远大于构件Ⅱ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Ⅱ就有被构件Ⅰ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）侧围外板部分图3S12侧围原始版线框数据TYPICALSECTIONS12侧围设计指南5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合部件的制约。如果新车型的CLAYDODEL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TYPICALSECTION，这些TYPICALSECTION是在产品设计的LAYOUT初期阶段在其他车型的TYPICALSECTION的基础上修改得到的，即使这样，这些TYPICALSECTION也只是一个参考，事实上，现在S12产品的TYPICALSECTION已经和原始布置的TYPICALSECTION有很大的差别。根据原始的TYPICALSECTION，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。图2.2.1.1－5S21减震器座本体图4B-R-LINEFRT_VIEWB-R-LINEB-R-LINE图5B-R-LINELEFT_VIEWBELTLINE拐角1拐角2拐角3拐角4S12侧围设计指南6B-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，S12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。S12侧围设计指南7三）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S12侧围设计指南8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2.1SECTION验证TYPICAL_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。S12侧围设计指南9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）S12侧围设计指南10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。2.2CORNER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）搭接关系改变截面加大S12侧围设计指南11图8侧围内板最初型面根据截面中反映的焊接关系，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。CORNERS12侧围设计指南12CORNER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CLASSA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，否则容易对冲压工艺产生影响。2.3.2电器的安装S12侧围设计指南13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φ6.5。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。S12侧围设计指南14图9切在圆角上，很容易损伤模具，且容易切出毛刺。剪切边放在侧边上，利用斜切，可以得到较好的切边质量,但必须添加斜切机构,增加模具成本.增加工艺缺口，防止在翻边时被拉裂S12侧围设计指南15图10图11如果结构允许，切在翻边上，离圆角3MM较好，一次切出来，且质量也很好控制导角太小，R3增大到R5，防止开裂和起皱S12侧围设计指南16图12采用凹坑吸料图13图14两个孔的成型方向与整体的成型方向不一致，必须侧成型，增加工序，应该将孔直接冲在平面上。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。S12侧围设计指南17其他的冲压问题也大致相同。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