侧围设计指南

1、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 19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

2、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

3、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.概念设计(Concept Design ) 侧围总成部分图i图2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

4、的框架结构 I,再和本身就是一个封闭的框架结构的外板H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CO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I的强度就会远大于构件H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H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-I-R乙。)侧围外板部分图3 S12侧围原始版线框数据图 4 B-R-LINE FRT VIEW因为侧围基本上不存在借用，

5、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勾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 TY PICAL SECTION这些TY PICAL SECTION是在产品设计的LAY OUT初期阶 段在其他车型的 TY P

6、ICAL SECTION勺基础上修改得到的，即使这样，这些TY PICAL SECTION也只是一个参考，事实上，现在 S12产品的TYPICAL 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 。图 5 B-R-LINELEFT VIEWB-R-LINE

7、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（ LAYOU）T 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

8、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LAYOUTt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

9、。）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

10、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_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 PACKAG及典型截面进行了局部的修 改。（见图7）"厶1|IA AE_E搭接关系 改变T截面 加大图7 最终的TYPICA卜

11、SECTIONJ"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_SECTIO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大致连接情况。将数据处理直到不再干涉时，提交给CAECORNE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

12、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CORNERR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

13、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

14、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 CORNE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

15、问题等。具体例子见图 9、10、11、12、13、14。图9切在圆角上，很谷易 损伤模具，且容易切 出毛刺o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,增加模具成本导角太小，R3增大到R5,防止开裂和起皱图11图12两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。图13一般的工艺是将整个侧围外板（如图i4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其他的冲压问题也大致相同。通过对冲压工艺问题的解决

16、，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以上较好。S12的焊接顺序开始

17、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 CO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边太小，且在冲压

18、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吉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，CORNE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，CORNERR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