汽车车身结构设计技术与方法

1、77/773.4 汽车车身结构设计技术与方法3.4.1 车身结构设计断面的确定与定位-由断面设计硬点驱动的车身结构设计车身包括金属车身及内外饰件,金属车身又包括白车身和封闭件, 即车身包括CLOSURE封闭件(车门,前后罩板,前后盖(门),玻璃和前、后保险杠), 白车身BIW(BODY IN WHITE) , 内外饰件和车身附件。白车身(BODY IN WHITE)是除车门、前后翼子板(罩板)、玻璃、前后盖(门)、前后保险杠和内外饰件外的其他金属车身件的统称. 详见如下各图及如下各项内容。依照3.1,3.2,3.3章节的设计方法，进行车身结构设计如下：左/右前车门总成的设计（包括前车门内板、外

2、板、车门铰链、玻璃升降器等的设计）左/右后车门总成的设计（包括后车门内板、外板、车门铰链、玻璃升降器等的设计）左/右侧围总成的设计驾驶舱前围总成的设计顶盖总成的设计地板总成的设计前舱盖板的设计后行李箱盖或后背门的设计前上下横梁及前灯架设计后围横梁及灯架设计发动机舱结构设计驾驶舱与行李舱隔板及梁的设计其他零部件系统设计 图3.4.1 将车身设计断面的分类与编号 图3.4.2 基于参考车型的BENCHMARK断面的断面设计 图3.4.3 选定车身密封断面的设计方案 EMBED PowerPoint.Slide.8 车身结构设计的步骤与过程如下所述:图3.4.5 建立benchmark车型白车身数字

3、化原型车设计建模造型面硬点造型面硬点 EMBED PowerPoint.Slide.8 3.4.2 开闭件设计开闭件(CLOSURE)一般包括4门2盖或5门1盖(两厢有后尾门汽车)。1、车门设计车门外板设计是依照光顺好的整体造型面和车门轮廓线的切割面片基础上加上周边翻边和门锁等特征后的车身零件. 分缝线通过两种方法获得(a)一般先将汽车内外外观面整体造型面光顺到A级曲面(CLASS A), 同时将造型边界线投影到XZ铅垂平面后光顺到A级曲线, 然后采纳该投影的边界线投影到光顺好的A级大造型面上与造型面相交获得的边界线,该交线理论上确信也是A级曲面。一般能够通过几次光顺和几次投影，以便检查交线是

4、否是CLASS A 线。(b)因此也能够采纳空间曲线光顺后与曲面相交，反复相交反复光顺的方法,相交后将交线进一步光顺新获得的边界线,然后,再将该线投影到光顺面上获得更新的边界线, 重复这一过程直到使面上相投影相交获得边界线达到A级曲线要求为止, 然后用最后获得的边界线作为车门边界线, 并与大的光顺面相切割而得到车门外板面。这两种方法各有优缺点,第一种方法效率高,易学易用,第二种方法能够获得比较精确的边界,但不容易光顺。外板面设计好后,然后将锁机构等有关设计硬点特征加上去便完成了车门外板设计(详见如下图片), 较大的门外板需与内板或门侧向防撞梁采纳传力胶粘接进行支承, 绝不同意直接接触外板焊接,

5、 因为防止不处热变形和几何干涉变形。车门内板确实是先建立门锁,基于造型面与造型边界线硬点, 预先在考虑车门密封要求,便确定好设计断面, 断面便成为设计硬点,考虑门四周边界与门框之间尽可能有等距离间隙(一般1020mm), 并由密封条将门撑起在空中, 并由铰链与锁三点定位门的位置. 绝不同意门与门框之间的金属接触。并将众多设计断面摆在造型面与边界上而获得断面引导线硬点。 然后, 在玻璃升降器等COPY件的数模基础上, 由这些附件和相关零件考虑到造型特征的三维装配获得的若干个操纵点线面(也确实是设计硬点)，然后未操纵的区域可在满足最大刚度最轻量化等自由设计区设计原则情况下按照工艺性要求进行结构设计

6、，开孔或起筋随结构而定，实际讲它难也难，不难也不难，确实是设计操纵硬点先定了，然后进行结构设计。也可参考同类型车去做, 如边界卷边, 沉孔设计方法, 筋的形式等等基于经验和知识的自由设计区设计, 也就完成了车门内板的设计。假如将内外板及所有零部件都装配起来并检查后, 就完成了全部设计工作(详见如下图片)。原则上必须参数化建模。假如需要两维图,用三维数模进一步绘制两维车身图 图3.4.9 车门设计断面的设计与建模 图3.4.10 车门铰链等车门附件建模以便确定车门设计硬点 图3.4.11玻璃升降器及锁机构设计与建模以便确定车门设计硬点图3.4.12 车门COPY件装配建模与内板设计硬点确定 图3

7、.4.13 基于造型硬点,车门设计断面及其它设计硬点的车门内外板设计与建模图3.4.14 车门总成总装设计与建模以便检查设计硬点的满足情况和装配质量检查2、前后保险杠设计保险杠外曲面设计是依照造型面加特征进行, 然后进行保险杠的内结构、定位与支承结构设计。保险杠一般差不多上PVC塑料模具压成，或塑料注塑, 还有用玻璃钢糊制，有些保险杠考虑金属支架，金属支架大伙儿要注意的一点是大伙儿切记，支架的结构要参照同类结构，常用5mm15mm的螺栓，要用足够数量的螺栓，否则，它的疲劳寿命不够，虽讲强度够，但它疲劳寿命不够，用不到10万公里，由于震动，它就掉下去了，因此好多车，什么缘故放大尺寸了，或者讲不仅

8、强度解决了，它还要考虑疲劳和寿命因素，实际我们在搞设计时强度解决了，还要考虑挠度, 疲劳和寿命等多种因素，实际在进行设计时，是多因素考虑的。可能考虑它的寿命和安全性，疲劳寿命确实是考虑它长期使用可不能断，可不能出问题。比如保险杠支架，因为是和车身其他件的安装，还有是塑料的安装，塑料件是要加塑料加强内板与外板在翻边处塑料焊接，一些件金属预埋到里面去。支架的刚度也要考虑它会可不能变形等诸多因素。因此产品设计要尽力参考同类车型成熟产品结构即BENCHMARK研究十分重要。图3.4.15 基于造型硬点的前后保险杠外形面设计和建模图3.4.16 前保险杠结构与格栅设计和建模 图3.4.17 后保险杠采纳

9、塑料内加强板结构3、前后罩(盖)的设计罩(盖)分不为发动机罩和行李箱盖. 发动机罩又分为内外板, 外板是按照造型面用边界线切下加翻边的零件, 内板是在满足最大刚度原则和最轻量化原则情况下进行结构优化设计。最好是按照拓扑学原理进行内板掏空成孔状翻边设计,因此也能够使用BENCHMARK结构和设计方案，以便减轻重量增加刚度。 但除边界卷边区域1015mm一周与外板设计成贴合外, 所有内板区域设计要离开外板平面大于36mm, 以防止制造误差产生的形状干涉, 假如面积大,能够在内板的部分区域设计成可注入胶的筋和槽, 用传力胶将内外板刚度加强。传力胶是特制高硬度固化胶，有两种,一种是固体形状的特制橡胶,

10、在油漆房中由于80度温度自动硫化成传力胶,另一种为液状胶,几个小时后会形成硬度起传力作用。内板设计能够参考同类车型BENCHMARK结构基础上进行设计, 然后进行精确的有限元分析和优化来确定。图3.4.18 基于造型硬点及设计断面硬点及自由设计区硬点的发动机罩与行李箱盖设计4、前翼子板设计从造型面按照分界线切割后加上必要翻边,及一些螺丝支承小翻边面和螺丝孔后的零件.造型分界线能够从油泥模型上获得造型分块线粗投影到XY水平投影面上的分块线光顺后,由这些线再反投影到前罩板的外造型面上,获得切割线,然后进一步在YZ铅垂面上进行校合,尤其校合前视图的间隙是否均匀和一致。5、开闭件中部分零部件的设计原则

11、和设计注意事项（1）、车门铰链的设计原则车门铰链是车门能符合设计者的设计思路、按照它的运动轨迹运动的保证。假如铰链的设计出了问题那么，乘客就无法顺利地进出了，可见其重要性！门铰链装置是确定车门与车身的相对位置，并能操纵车门运动轨迹的装置，它包括门铰链和限位器。铰链是车门和车身相联接，能够绕上下方向的同一轴线回转且相互结合部件的总称。门铰链的技术要求：门铰链表面应进行防腐蚀处理，并符合制造厂要求。门铰链的最大开度角应不小于设计要求的车门开度角，门铰链的最小关闭角应小于设计要求的车门关闭角。关于装有车门开度限位器的门铰链，其限位应可靠。纵向负荷门铰链装置应能承受11 110N的纵向负荷，不得脱开。

12、横向负荷门铰链装置应能承受8 890N的横向负荷，不得脱开。耐久性门铰链装置应进行10万次耐久性试验，试验后门铰链应能正常工作，并能满足4.4和4.5的要求。门铰链的布置，布置门铰链时考虑的几个方面：a) 铰链型式的选择铰链的选择的基础是：要能够符合车门的旋转，符合设计时的空间要求和过行程旋转标准。b) 铰链在平面上的定位内表面极限线是用来确定铰链在侧围部件上的位置的，上下铰链的右角差不多上用来定位的，现在我们就能够比较方便地确定中心线了。 计算内表面极限线 从内表面极限线动身，利用合适的标准铰链在后视图上给上铰链定位。 在设计时同意的两个铰链之间的最大距离，给下铰链在后视图上给下铰链定位。c

13、) 车门长度 车门的长度是从铰链的中心线到在侧视图上类似鱼嘴地点的中心线所测得的距离。d) 车门的开度角车门的最大开度一般由车门的限位器来限制。它的作用是防止车门外板与车体相碰，还必须能使车门停留在最大开度，起着防止车门自动关闭的作用。适应上，车门的最大开度一般在6575，这是依照上、下车方便，上车后关门方便以及车门与车身不干涉等条件而定的。现在常使用限制器与铰链结合在一起的结构，即采纳气弹簧和连杆机构与铰链组合成一体。在气弹簧的作用下，机构对车门产生绕固定轴O1转动的力矩M1，当车门开启到超过中间位置时，此力矩驱动车门自动打开。 为了操纵方便，车门维持在最大开度位置的力矩以20Nm30 Nm

14、为宜。前车门： 56-64后车门： 60-70有的达到75甚至80e) 铰链的内外倾角分不是指铰链轴线在x=0平面上的投影与z轴之间的夹角，铰链轴线在y=0平面上的投影与z轴之间的夹角。铰链轴线内倾角一般为04铰链是车门总成与车门本体的连接件之一，当车门关闭时，车门上的承力件为门锁和铰链；打开车门时，车门的重力完全由铰链来承受! 铰链轴线的布置会阻碍车门的开度、门柱的尺寸以及车门开缝线的位置和形状! 在布置铰链时，应注意在结构同意的情况下，车门上下两铰链之间的距离应尽可能大! 为了幸免打开车门时与其它部分干涉，铰链的轴线应尽可能外移，使其靠近车身侧面! 车门上下铰链必须布置在同一直线上，并具有

15、内倾角和后倾角，从车的侧面看过去，一般是一条向车后侧倾的直线；从车的正面看过去，应为一条向内倾的直线!如图所示，先确定铰链轴线沿车身方向的尺寸变化范围（ X1，X2），并在此范围内任选一值Xm，将轴线限制在与X轴垂直的平面x=Xm内， 在x=Xm平面内确定铰链轴线的倾斜状态：先分不求出x=Xm平面与内外板曲面的交线C1和C2，并求出C1和C2对应的Y方向的极限坐标位置Ymin（内板投影线最左端）、Ymax（外板投影线最右端）；在X=Xm平面内通过输入直线方程y=B，B（ Ymin，Ymax）来生成一条与Z轴平行的轴线Z1Z2；确定铰链轴线中心点的Z坐标值：通过内板上下边框或外板上下边框求出平均

16、位置坐标z=C，并依照它在y=B直线上求出一点O；依照铰链轴线内倾角范围（04），将y=B直线绕O点逆时针旋转角度，得到轴线位置O1O2 。依照铰链间距L（300mm，500mm），以铰链中心O为初始点，沿直线y=B确定两点D和E，使两点间线段长度为L，调整L值以及轴线外板的距离，保证在铰链宽度方向不与外板干涉的情况下，轴线尽量靠近外板的极限位置（ L值确定已知时）。若L值能够改变，则能够考虑略微减小L值，但轴线更靠近外板（车门外板曲率较大时）。 能够通过改变最初的B值重新生成轴线O3O4或作O1O2的平行线来改变轴线到外板的距离。当轴线位置最终确定后，依照D，E 两点位置可将铰链模型正确地放

17、入车门门腔内，待进一步运动校核及干涉检验。f) 铰链中心距由于受到车门外形曲线的限制,一般希望上下两个铰链的跨距在350mm500mm之间，大多保持在400mm左右。铰链中心距车门长度=33%或更长例如：铰链中心距=377.19mm车门长度=1143.0mm377.191143.0=33%（2）、发动机罩、后行李箱的设计原则a)舱盖在铰链处需设计成向内收口，否则打开会干涉；b)舱盖的最大开启度需略大于处于被支撑状态时的开启度；c)舱盖在被支撑状态时高度应满足国家标准；d)舱盖内板设计过程中，基准主大面同外板为偏置关系，偏置距离为35mm，中空内板偏进1535mm；e)舱盖同外板连接方式，除周边

18、的包边外，内板和外板之间还均匀分布涂胶点，涂胶处需设计凸起的特征；f)有些舱盖表面有喷水口结构；g)有些舱盖在内板中部位置有折弯特征，要紧用途在于碰撞时保证舱盖在该处折弯变形吸能；h)舱盖同前舱件（横梁）间、后背门和侧围之间需设有缓冲结构，如橡胶缓冲垫，用以减少路面、开闭时激励引起的震动；i)舱盖内板结构设计不能太强，一般在发动机舱盖中部设计有一条贯穿的横筋，要保证碰撞过程中不能撞断铰链进入成客舱；j)关于发动机罩和后行李箱盖（后背门）来讲，发动机罩内板的几何形状是自由选择的。但有几点在设计中是需要注意的：k）由于发动机罩和后行李箱盖（后背门）的原始状态和最大开度的关系，不管是撑杆、铰链依旧空

19、气弹簧，它们所起到的差不多上支撑力的作用。l）将发动机罩、后行李箱盖打开至预定的角度（一般为90左右），它们不应与前后风窗玻璃接触，且应保持一个约为10mm的最小间距，后背门开度角一般在75到90之间，或者以后背门打开后最低点距地面高度为18002200mm作为标准；m）还应考虑到它们的加工工艺、轻量化、车身的防腐蚀和最低成本的原则。由于发动机罩和后行李箱盖（后背门）中附件比较少，而且不需要限位，因此在设计和校核的过程中只需要校核发动机罩和后行李箱盖（后背门）在运动过程中不要与周边零部件干涉。（3）、门锁的设计原则门锁与上下铰链共同构成车门的三个受力点，因此要求门锁高度的理想位置居于铰链轴线中

20、心垂直面；门锁的位置还应保证车门的顺利开启和锁止，因此在后视图中锁舌的中心线必须与铰链轴线平行，同意误差1；特不需要注意的是，门锁位置必须保证玻璃升降空间，不仅是门锁本体，还包括锁体上相关附件，运动拉杆机构等都要避开玻璃的运动轨迹。在后视图中校核锁到门外板表面的空间余量。锁扣到门内板鸭嘴口的距离在设计的时候有两种方案：1)、当锁扣超出车门内板表面时，直接留足锁顺利开启和锁止的余量，超出锁体口边缘3mm；2)、当锁扣不超出车门内板表面时，要求锁扣到门内板鸭嘴口的距离在超出锁体口边缘的情况下为10mm以上。这是考虑碰撞之后车门仍能顺利打开而规定的！（4）、门外把手的设计原则门外把手应在后视图中显示

21、和定位。门把手的旋转无干涉，旋转角度应能保证锁的开关行程。一般门外把手安装的结构中应该有三个安装点，外加一个定位销，而且把手与外表面之间必须增加减振垫，一来为了减振，二来能够起到密封的作用。外板上的结构必须 在满足门外把手安装结构、保证强度的基础上，易于冲压。门外把手一般设计在车门外板的棱线上，门外把手在设计的时候，首先要保证本身运动部分的旋转无干涉，旋转角度应能保证锁的开关行程。而我们一般选用厂家成熟的产品，因此考虑得更多的是它在门外表面上的安装面既要保证门把手的安装需要，又要满足车门外表面的冲压工艺性。 而且，门把手的设计开角行程要大于能让车门打开所需的行程。（5）、玻璃升降器的设计原则：

22、玻璃升降器是车门设计中专门重要的一个环节，它的合格与否，直接阻碍到车窗的开闭！玻璃升降器在设计的过程中，关键在于安装和玻璃导轨的曲线确定。在安装的过程，包括电机和导轨的安装位置的确定，而玻璃导轨的曲线就要由B柱和玻璃型面来决定了。车窗玻璃在运动到最低点时与车门内板底部的距离不能小于12.0mm。给防撞杆定位时从防撞杆边缘到外表面距离最小是5mm。防撞杆的中心和H点尽可能的近。确保在调整以后，车窗玻璃下降后和防撞杆有12.5mm的距离。当把车窗玻璃降到车门窗沿中，从侧面检查限位器（扭杆，铰链螺栓，饰钉等）是否有运动干涉。为了和外造型匹配，达到玻璃升降的平顺性，玻璃要设计为双圆环面，R=1525k

23、m,r=12002000m，大客车为R= ,r=40007000m；关于玻璃升降器的布置，导轨的形状及位置是关键。导轨的导动面必须保证与玻璃形面相一致，尽量使玻璃重心偏向导槽较长的一边，以便玻璃能平稳运动。一般为：前门靠后，后门靠前。建立玻璃升降器的初步轮廓。玻璃通过玻璃托槽的夹持能够在规定位置间上下滑动。在那个断面中门槽空间余量和机构应进行校核。计算玻璃的重心将决定玻璃升降器导轨的安放。找玻璃表面的重心，将玻璃的四个边分成三段。从每个角的第一个点，延长一条通过这些点的线形成一个三角形。如此得到四个点并连接对角线。则重心确实是两对角线的交点。图3.4.19互动式冲压铰链示意图 图3.4.20

24、玻璃重量中心的估算（6）、密封条的设计原则：各个密封条的安装位置确定；各个密封条的详细截面图的确定与绘制；在大多数汽车结构设计中，密封条断面结构因为车身各部件的功能结构不同有所不同，尽管零件结构不同，但搭接关系和焊接关系类似，关于不同的车在相同部位密封条的结构就有所相似了。另外的视密封要求和结构的不同有所变化。下面指出一些常用断面，以供参考：图3.4.21 不同结构的密封条结构形式示例在密封条的设计的过程中，首先是断面设计：断面中密封条的断面应该是装配状态下的，如此我们能够依照装配状态下的密封条断面进行检查和修改。密封面应该与密封条是干涉状态，干涉不能太大，也不能太少。一般为有效压缩尺寸的1/

25、31/2，如此才能既保证了密封的效果，又不至于运动件在运动的过程中产生过大的摩擦力，如：玻璃导槽密封条。更值得一提的是，玻璃导槽与密封条，还有玻璃配合的时候，密封条应该和导槽的两侧面配合，底面与导槽底面应该保留一点间隙，而且玻璃与密封条之间也应保留2mm左右的间隙，以便玻璃能在导槽中顺利地上升和下降，而且能保证专门好的密封性。（7）、孔设计与螺栓关系在开闭件的安装状态时，为螺栓和螺母开的配合孔和过孔应该满足装配要求，表中数据关于制造设备较差企业可适当放宽1mm。螺母：螺母规格M4M5M6M8M107/16（安全带专用）M12（细牙）M14（细牙）配合孔567912131416过孔6781013

26、141517螺栓：凸焊螺栓规格M4M5M6M8M10M12M14配合孔4.55.56.58.510.512.514.53.4.3白车身结构设计分成八大片，比如前后围，两个侧围，地板，顶盖，发动机舱前横梁及前灯架, 驾驶室前围板，驾驶室后挡板(挡后行李箱的板)，及行李箱后围板,这8块板是8个总成，比如侧围总成所有的侧围件焊成一个总成，这8大块拼起来，因此在拼焊时，冲压件，机器人焊也好，手工焊也好，各总成焊完后，还有一个总焊，把它夹紧后，机器人或人工一起焊，工艺上能实现流水作业，轿车整个是流水化作业，车身一定是流水线的。比如侧围总成，在侧围总拼时, B柱先焊，或A柱先焊，都有内外板，先把每一块板焊

27、好，然后再拼到一起，有的是整个板上去，象叠塔似的，把整个总成一起固定到一个卡具上，一起焊接成一个总成，然后再把侧围和顶盖地板焊起来，地板和前围都一块块焊起来，是一块块的总成，车身重要的是分块线，分块面在哪里，操纵面在哪里。侧围，前围，后围，还有前发动机舱，驾驶室，后窗挡板，这几块板翻边处要焊接的地点，操纵面是哪一个面，操纵线是哪一根线，那个零件从哪分接从哪合块。假如分块不清，工艺概念不清晰，今后没法生产，前围板是焊在侧围上的，侧围总成是先焊的，侧围总成焊好后，后焊在前围上，不能把前围件焊到侧围上，总之所有的零件都按照八大块去分块，结果接哪一块就归类到哪一块，对相应的工装就要考虑，把零件要焊在相

28、应总成上去，是哪块就放到哪块上去，因此这是车身结构分块，这8大块总成是车身设计所要考虑的。因此讲车身复杂，分成大块，每一块里面就不复杂了，放在一起专门复杂，到处是弯曲的，然而每一块拿来看，每一块都专门简单，每一块都要落实到每个冲压件上去。图3.4.22图3.4.23 两厢轿车白车身设计图3.4.24 中级轿车白车身设计图3.4.25 MPV图3.4.263.4.27 1、白车身开发流程： 样车分总成及零部件扫描，获得点云，点云调至同一整车坐标系样车分总成及零部件扫描，获得点云，点云调至同一整车坐标系光顺良好的外表面分级明细表样车结构逆向光顺良好的外表面分级明细表样车结构逆向结构断面设计总成硬点

29、操纵（总布置提供）外饰件，车身附件，内饰件，电气元件，底盘及周边总成外饰件，车身附件，内饰件，电气元件，底盘及周边总成详细结构设计详细结构设计NNCAE分析CAE分析N数模评审N数模评审品质基准书品质基准书YYN第一轮手工试制N第一轮手工试制试制二维图结构、焊接及总装工艺性碰撞等等YY第二轮试制第二轮试制二维图修改完善结构、焊接及总装工艺性等等NNY正式工程图Y正式工程图N第三轮试制N第三轮试制二维图修改完善结构、焊接、涂装及总装工艺性等等工程图校对审核工程图校对审核YYN批准N批准小批量生产小批量生产Y大批量生产Y大批量生产入库（存档）入库（存档）图3.4.28 基于BENCHMARK的白车

30、身设计流程与过程2、白车身件设计的差不多要求：1） 白车身设计应符合造型设计的要求和效果。2） 白车身应满足技术协议中相关要求。3） 白车身应执行国家标准和企业标准。4）白车身设计应符合总布置方案和结构尺寸应满足设计硬点要求。5）白车身设计应满足人机工程等要求，提高舒适性。6）在对样车充分了解的基础上，制定沿用件、新件和改制件。7）产品设计中尽量采纳系列化、标准化、通用化。尽量采纳标准件、通用件；各种设计数据尺寸应准确无误。8）产品设计中应考虑到加工、装配、安装调试、维修的方便性和经济性。9）表面光顺质量：高可见区，A级曲面，局部相切连续。少可见区，B级曲面，相切连续。不可见区，C级曲面，位置

31、连续。10）逆向工程中测绘的孔径及位置尺寸要圆整，公差和形位公差标注正确。11）设计时，门缝的密封间隙要均匀，设计不均匀误差：大面1mm,局部1.5mm12）静态密封条的压缩量（可压缩部分）不大于1/2，不小于1/3。一般在3mm6mm之间。门与门框的密封间隙10mm17mnm,非密封面最小间隙大于等于6mm.13）发动机盖板/后行李箱盖与保险杠的水平间隙在7mm-12mm发动机盖板/后行李箱盖与保险杠水平间隙7mm12mm. 发动机盖板/后行李箱与灯外表面的水平间隙4mm6mm. 发动机盖板/后行李箱与灯的饿结构间隙8mm12mm.3、检查分析1）白车身设计首先检查分析拿过来的由光顺所光顺的

32、外表面是否符合光顺要求（高可见区，A级曲面，局部相切连续。少可见区，B级曲面，相切连续。不可见区，C级曲面，位置连续）。2）应符合技术协议中有关造型的要求。3）应符合相关强制性标准和法规的规定。4）应符合总布置尺寸和设计硬点的规定及符合人机工程的规定。5）应考虑加工，装配，维修的可行性，经济性和方便性。6）依照光顺的外表面，分析零件的可冲压性。4、设计要点（1）、预备时期详细查阅参考样车的相关技术资料，充分了解参考样车相关技术性能及各种优缺点。如：所选定的参考样车在性能上、结构上、冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺是否比其他车型更优越，是否符合国内（尤其是客户）的实际生产状况，以便预先确定

33、结构及工艺的改良方案。（2）、样车拆车时期伴随样车拆车过程中，应初步理解与侧围相关的车身附件，内饰，外饰，电气元件，底盘及侧围周边车身分总成相互焊接、安装、定位等关系，以便今后在做逆向和详细结构设计时心中有数，并初步完成如下技术资料文件：1）、产品描述书2）、明细表（初步稿）3）、焊接分级明细表（初步稿）明细表和焊接分级明细表需考虑焊接工艺和涂装工艺，按各个总成分类编制。（3）、逆向及断面设计时期1）、在某个车型基础上进行逆向改型设计的项目拿到一个零件的点云，在逆向前应对比样件实物对各部分特征进行细分，尽可能地将各面分解成单凸、单凹曲面或平面，即所谓的特征分解；为后续能逆向出高质量的面做好预备

34、工作。在本时期的工作确实是将各部分的点云对正到整车坐标系中，然后将点云按各零件分块，再依照点云并参考原样零件进行逆设计。整车的设计要求不同，其具体的逆向设计应达到的要求也不一样。逆向的工作做得好，将对后续工作带来极大的方便性，具体情况可按可户的要求；若要求纯逆向，甚至于要求做到设计好的零部件达到能互换的要求，则在逆向时，应使各装配，焊接等硬点尽量好的贴近点云，其它过渡区域也不应偏离点云过大，若仅仅是在参考样车的基础上进行改进设计，则可在逆向时把握好大的构架，至于具体细节特征可依照实际需要设计，这时要求逆向设计人员对所逆向件各特征的用途有一个清晰的认识。但不管如何样，均要求逆向好的大面能够放大不

35、扭曲，能向两侧offset，以面裁剪（trim）面的方式获得两相交特征的棱边，两特征连续过渡的地点应保证相切连续。2）、关于正向设计的项目这时，参考样车仅起到结构参考作用，在那个时期的工作确实是进行关键截面的断面设计，以指导后续的详细结构设计工作，如此，断面设计的重要性就不言而喻了。在设计断面时，应在断面中体现关键的操纵尺寸，相邻各扳金和附件的结构搭配状态等，使得后续做同一个总成的同事做到该部分结构时，能依照断面操纵好关键尺寸，知晓自己所做的零件在断面处周边还有哪些零部件以及它们之间的相互搭接关系，以便考虑相应的结构形式。断面图应该清晰明了。（4）、详细结构设计时期整车在该设计时期是任务最重，

36、工作最重要的时期，直接阻碍到整车开发是否能成功，整车成本（设计及生产等成本）是否更低，整车性能是否最佳，等等，即更佳地满足设计任务书的要求。在该时期的工作确实是综合考虑各个方面的要求，进行详细的结构设计。这些要求包括：与外饰件，车身附件，内饰件，电气元件，底盘及侧围周边总成的搭接，安装关系等；冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺是否符合国内（尤其是客户）的实际生产状况。品质要求：1） 所设计的零件与周边的零件在应该接触的地点零碰零，应非接触的地点留足足够的空间；2） 各件能够加厚，至少应保证能向两侧offset最小料厚的值；各件曲面应该产生预期的延伸，延伸后没有任何不正常结果（例如猴尾巴或螺

37、旋及曲面扭曲），以方便下游的建模者产生延伸用来满足实体建模、设计修改、工艺补充面、钻模和夹具需要。数模公差不应大于UG软件的默认公差。3）满足车身件四大工艺要求 4）车厢密封不渗水5）最终数模存放满足本公司的数模治理规定（试行）总之，所设计的零件应满足公司DFMEA检查表的各项要求。（5）、后续完善时期 在现在期，应完成以下技术文件：明细表；焊接明细表；三维数模；数模审查单（工艺、铸件、NC）；品质基准书 ；主断面；二维图等。明细表和焊接明细表的修改完善工作将贯穿整过设计开发过程，最终的明细表应是按各级焊接装配分总成归类编制，应能指导后续的生产工作。 详细结构设计后期，有专家的数模评审（包括工

38、艺数模、铸件数模、NC数模、DFMEA检查等）修改意见，客户和模具、夹具厂家的修改意见，各时期的试制所发觉的问题修改意见。因此现在期的工作应综合考虑各方面的修改意见，配合各方将设计完善，优化。尽量做到不将问题留给客户，不将问题流入市场。5. 外覆盖件设计（1）、白车身外覆盖件由翼子板、侧围外板、车顶外板组成。（2）、边界条件：前舱盖、前后车门、门框密封条、后行李盖，后行李密封条、侧围附件及总布置的硬点报告等。（3）、设计过程：第一步：熟悉效果图，领会造型师设计意图和造型风格。分析各部分安装结构及实现的可能性。如结构不能实现或有疑问，则立即反馈给造型师，让造型师修改造型或作出解释。第二步：熟悉油

39、泥模型、熟悉参考样车零件，注意其安装形式、壁厚以及与边界搭接关系。第三步：确定结构分块及固定方式、确定主断面、硬点。硬点：主断面、造型面、安装点、门框密封条、后行李密封条、后行李盖、侧围附件。固定方式：翼子板安装方式要紧在翼子板内板、加强板和轮罩上，分为安装。侧围外板、车顶外板通过和内板焊接固定在白车身上。第四步：确定材料、料厚、成型方式、拔模方向、安装结构。 材料一般为钢板，厚度有0.8、0.9、1.0（mm）第五步：结构设计依照翼子板硬点设计它的固定孔；依照密封结构和断面设计侧围外板和车顶外板的焊接边。翼子板的固定孔应合理在该零件的周围，不应集中在同侧，固定孔一般选择可调节的U型孔 ；与分

40、块线相关的棱角倒角R1R5，以不加大整车的分块线宽度，和相邻分块线均匀为原则。1)门框密封条（第二道密封），侧密封条（第一道密封）的安装面一般由侧围外板设计人员先确定好，门的设计人员应在此安装面基础上依照相应的密封条结构形式偏移一定的距离来设计密封配合面。2）铰链及锁扣安装面一般应先由开闭件（门）确定，然后再设计此安装面周边的相邻结构。3）门控开关的安装面一般应先由开闭件（门）确定，然后再设计此安装面周边的相邻结构。4）外饰件安装配合处的结构原则上由侧围外板设计人员先确定，外饰设计人员在此基础上进行相应的结构设计，在设计过程中双方人员应沟通协调，做到最优化设计。5）考虑四大工艺性，侧围外板多数

41、特征（除去周边需整形，侧冲等）可先定脱模方向大致为Y向，按此方一直设计各特征的脱模方向和拔模角。6）与分块线相关的棱角倒角R2、R3，以不加大整车的分块线宽度，和相邻分块线均匀为原则。7）充分考虑工艺性第六步：检查 断面检查、硬点检查、工艺检查，并填写数模检验单、断面检查表、硬点检查表。检查修改完善后提交专家审查。（4）、设计的结构：图3.4.29操纵台底板设计 图3.4.30侧围外板设计6、侧围设计A柱零件由内外两块板,一些汽车A柱还有内加强板或外加强板，因此B柱也有内外板，也能够两个零件焊完后再合到侧围上去，每一个零件差不多上分开制造的，门槛粱，门槛粱内外板，拼起来最后门槛粱和A柱B柱再焊

42、起来，差不多上一段一段的，而且每段都有一个内板，一个外板，形成箱形结构，发动机罩，格栅等，差不多上如此的结构。关于整体式侧围,外板是整体的,内板一般也是分块的结构焊接成整体。图3.4.31 侧围总成内外板图3.4.32A图3.4.33 门槛粱内外板及后侧围内外板设计7、顶盖设计顶盖的设计，顶盖横粱的设计，前和后各有一根横粱，大型轿车中间还有一根横粱，特大型轿车有两根中间横粱。依照经验，横粱绝不是贴在外表面上，有人讲横粱没有贴紧，那横粱如何支承外板呢？那个确实是经验了，现在全靠胶粘，一种弹性胶，这种胶专门硬，它能够传递力。什么缘故依照冲压出的横粱不能和外板紧密结合在一起，把它甚至焊到一起，焊更不

43、同意啦，因为点焊，漆盖不住的，什么缘故不焊一起，什么缘故不支撑到顶盖上呢？缘故是冲压件的精度不是数控加工出来的，拿一块厚的钢板在五轴铣出来的，不可能准确的，即使是都用冲压模具，也做不到. 由于回弹变形等缘故,0.32mm的误差是有的，那那个误差差不多是专门好的质量了，质量差的差得更多，如何能保证梁与它的配合呢？象机械零件，轴承公差0.01mm，几丝的配合间隙不可能，不可能就不可能配合，严格的配合在一起就出现顶盖内外板形状干涉产生的变形.如何支撑呢?普遍的方法有两种方法支撑，所有汽车这么作，最早的方式是局部支撑，中间加两个支撑，在外板的里面用专门方法焊两个螺栓，焊两个支撑件，这种焊接方法能够不变

44、形，在用两个支撑件和顶盖横粱配合。这种方法现用得越来越少。用特种胶涂进横梁存胶处以后变硬，固化以后胶本身有硬度，有弹性，当顶盖变形能把力传递到横粱上，因此设计横粱离顶盖差24mm，顶盖横粱有一个翻边. 有些设计人员没有经验，横粱要支撑顶盖，把横粱设计成和顶盖一样的尺寸，这种方法是错误的，把顶盖横梁设计最小留24毫米间隙，否则那个误差设计的是不对的，然后它靠什么呢？靠顶盖横粱上顶上翻边上要做一个凹到里面去的区域。确实是讲有两个翻边的地点，要做一个肋，肋里面放胶用的。横粱的刚度就靠那个断面，因横粱要有刚度，假如没有下凹那个断面，横粱没刚度不一样要变形吗? 因此差不多上差不多上靠胶粘传力的，因此横粱

45、前风档板的地点，和顶盖外板是配合尺寸焊上去的，以增加刚度，但正面一定要如此，因制造有偏差，有那个经验，设计就可不能出问题了。应该出问题的都解决了，你假如不做到这一点，拍脑袋去做一下，确信要出问题的，看看样车图3.4.348、地板设计地板的设计，一般分为几段，因地板做大模具，也冲压不出来,设计一段段焊接起来.一般轿车分为前,中及后地板三个零件及纵梁横梁加强板等零部件组成。地板上设计好多筋，有的筋是为了功能结构需要，为了管线布置等，多数筋的结构是为了增加刚度。如此的筋结构它有刚度相当于6mm10mm厚的钢板，比如讲用1mm的钢板做的地板，做成如此筋的话，比6mm厚的钢无做筋的刚度来得大。但重量轻近

46、610倍，因为筋是平板拉延出来的，拉出来后比1mm更薄，厚原来是1mm，一拉伸以后，就拉伸成型，那个地点专门薄，并不是1mm，拉出来后就小于1mm。因此50年代往常生产的轿车是现在轿车重量的5倍。什么缘故? 确实是当时的结构设计没经验，可不能在那个地点加一些筋，会错误的加一个梁，或者用厚钢，搞得专门笨重。好多件，象现代轿车车身设计就较好，备胎架确实是一个梁，胎架封闭后刚度专门大，因为它的截面大，这确实是一个专门好的梁，边上再布置几根筋。作孔时,不是在上面打一个孔就行了，翻一个2mm的边，孔的刚度就不一样，不能随便开一个没有边孔，车身件所有的孔几乎差不多上有凹台的孔即沉孔。车身孔的一般设计成如下

47、情况。 这种孔，下底面留5mm左右的一个边，沉孔的深度依照工艺来定(一般35mm)，那个零件的刚度立即就上去了。假如不如此做，需直接在板上开孔，如此一块薄钢板，任何一个人，不用讲大人了，就连小孩也能把它卷来卷去，弯来弯去，在中间加一个筋，立即就不能卷动了，刚度立即就上去了，那么在另一边再加一个筋，如何扳也扳不动了。在冲压件里的筋的使用甚至加筋的同时，在其中开一个槽，加一个孔，为了减轻重量，加一个沉孔，零件的刚度又增加了，即减轻了重量，又增加了刚度，因此对地板来讲，一般不加孔，因为地板还要密封。但好多件是没有密封要求的，比如车身侧围（1）、地板总成结构设计：1）、地板总成：前地板、前地板加强板、

48、地板内纵梁、地板外纵梁、座椅横梁、中地板、安全带加强板、后地板、备胎板、地板加强横梁、油箱安装支架等组成。2）、边界条件：密封结构，车身和底盘附件安装硬点等。3）、设计过程：第一步：熟悉效果图，领会造型师设计意图和造型风格。分析各部分安装结构及实现的可能性。如结构不能实现或有疑问，则立即反馈给造型师，让造型师修改造型或作出解释。第二步：熟悉油泥模型、熟悉参考样车零件，注意其安装形式、壁厚以及与边界搭接关系。第三步：确定结构分块及固定方式、确定主断面、硬点。 硬点：主断面、造型面；传动轴和消音器（间隙一般取10-15MM）、油箱、后悬架、后备胎等底盘系统的安装空间和安装位置；座椅总成、安全带安装

49、点等车身附件的安装空间及人机工程。 固定方式：焊接第四步：确定材料、料厚、成型方式、拔模方向。 材料一般为钢板，厚度有0.8、1.0、1.2、1.5、2.0（mm）第五步：结构设计：安装面原则上依照附件安装要求设计安装结构及其周边结构。内饰安装结构原则上随白车身走，设计期间应相互协调沟通，优化结构。电器元件结构原则上随白车身走，设计期间应相互协调沟通，优化结构。内外板之间应形成空腔，以增大整车的结构刚度。纵梁与地板之间形成空腔，以增大正面碰撞能力。地板加强板设计：加强板处在内外板之间，对地板总成薄弱区起到加强作用，在设计时应考虑仅在加强区域和搭接边处焊接，其它区域应留一定空挡，尽量幸免面与面大

50、面接触，一方面增大加强功能，另一方面减少冲压制造误差带来的焊接困难。地板支架设计：在保证强度和冲压工艺的前提下考虑安装的设计空间。第六步：检查断面检查、硬点检查、工艺检查，并填写数模检验单、断面检查表、硬点检查表。检查修改完善后提交专家审查。4）结构设计参数：A、任何一种车型的车身地板总成均可按三层板的设计思想去构思结构设计，即最外层是外板，最内层是内板，中间是加强板。在车身附件安装处一般应考虑设计加强板。一般外板材料是08F，0.8mm厚，拉延级不是Z，外表面质量级不是I。内板材料是08F，1.01.5mm厚，拉延级不由成型难度而定，外表面处理级不是II。加强板材料是08F，1.02.0mm

51、厚，拉延级不由成型难度而定，外表面处理级不是II。附注：板金表面质量有I，II两级，I级质量最好，适用于外板；II级次之，适用于内板。板金冲压拉延等级有S，P，Z三级：S：最差，适用于拉延深度浅的零件；P：较好，适用于拉延深度一般的零件；Z：最好，适用于拉延深度深的零件。常用的车身零件焊接用标准件有凸焊螺母，凸焊螺栓，承面凸焊螺栓以及熔焊卡条等等。在选用凸焊螺栓和承面的凸焊螺栓时，应优先选用承面凸焊螺栓，其焊接定位准确度高。表3.4.1各种标准件所需配合孔规格：凸焊螺母底孔规定螺母规格M4M5M6M8M10716M12M14配合孔567912131416过孔6781013141517凸焊螺栓底

52、孔规定凸焊螺栓规格M4M5M6M8M10M12M14配合孔4.55.56.58.510.512.514.5B、由于地板面积较大，比较平坦，且地板内部确实是乘员乘坐的空间。为了幸免在车辆行驶过程中因外界的冲击而产生的相互振动，通常在地板外表面会涂一层35mm左右的减震隔热胶，以增强其刚性而不容易变形，同时也减少了车厢内部和外部的热量交换，提高了乘坐舒适性。在地板结构设计过程中还要考虑整车车厢的密封性。前、中、后地板搭边处、地板与前围、地板与侧围搭边处，以及各件转角处所留最大空隙应能使焊接粘贴胶密封住，以保证水可不能通过任何缝隙渗入车厢内部。C、另外还要注意前纵梁的设计：车身正面碰撞能否通过，前纵

53、梁的正确设计专门重要：1）有CAE分析得出前纵梁的最大横节面；2）前纵梁的方向尽量水平，在X、Y、Z向上不要有大变化。以下是典型断面为后地板与侧围轮包及后悬防撞块处断面：设计时注意与侧围的搭边关系以及防撞块的安装位置。后悬架安装位置处断面：设计时注意悬架安装孔位的精度，悬架与地板零件的配合，以及地板零件本身的焊接关系，幸免出现四层焊。 图3.4.35后地板与侧围轮包及后悬防撞块处断面 图3.4.36 后悬架支座处断面 图3.4.37变速操纵结构安装位置处断面 图3.4.38地板总成数模如图为变速操纵结构安装位置处断面：设计时注意前地板、前地板加强板、侧围的搭边关系；注意保证变速操纵机构、排气隔

54、热板等底盘零件的安装位置。(2)、地板设计注意事项：、前后地板的筋的设计：地板上一个专门重要的结构特征确实是筋。有的筋是为了结构需要，实现如座椅等附件的功能；但多数筋的结构是为了增加刚度。地板上筋的深度一般在5-10mm之间，象如此的筋结构它有刚度相当于6mm10mm厚的钢板，能够最大限度的增加车身刚度，降低车身重量。设计地板（尤其是前地板），有时会采纳前后贯穿的筋，如此能够提高地板的刚度，但同时在前后地板搭边处也会产生间隙，造成密封困难。这一点在设计时应该综合考虑；地板型面一般较规整，在做筋时能够考虑使用pocket命令，方便快捷的做出加强筋；与悬架（尤其是与后悬）的配合问题：有时候悬架按照

55、实体建模，有些杆臂并没有转到位，如此就容易造成设计后期检查时的干涉问题；因此在设计初期应注意与底盘部门的沟通；在有悬架托架时应特不注意悬架托架和悬架的同轴性；地板纵梁和纵梁内加强板之间在设计时应该预留间隙（通常两边各为0.30.5mm），因为纵梁及其内加强板材料厚、刚度大、尺寸长，预留间隙能够包容一定的变形量，如此在今后零件装配时较容易实现。后地板备胎包的翻边：因车型不同，该处翻边型式专门多，但应注意在向下翻边时，不要与离去角干涉；地板左右对称件的处理：地板上左右对称、小尺寸的零件较多，在条件同意的情况下尽量做成其本身是关于中心线对称的，以便左右能够共用一个零件；非对称的注意事项：由于底盘零件

56、布置的变化，有些零件大体上是关于x-z平面对称的，但有些小的特征，如凸台、孔的尺寸、位置并不是关于x-z平面对称的，在利用左右对称copy功能做零件时应该特不注意，不要错误的copy非对称的特征；地毯、地板隔热垫的设计：地毯在布置设计时应考虑压缩量，一般为3mm；倒角的问题：在设计建模初期就应该考虑到倒角的状态，比如：所留的焊接边在倒角以后的宽度尺寸至少应大于10mm；所定的孔位在倒角以后应该可不能位于倒角的圆弧面上；零件的边界在倒角后不应与倒角面干涉。关于有配合关系的两个零件来讲，更要注意倒角的大小关系，一般来讲，被包容的零件的倒角应当大一些，以免干涉。在倒角困难的情况下，有时候会通过修改型

57、面以实现倒角要求，在这种情况下应注意与之配合的配合面、配合零件的相应修改。图3.4.39、发动机舱结构设计发动机舱（包括前围板）和侧围的焊接关系都要考虑，确定分界线。结构设计完以后，样车是两种样车的概念，一种是试验样车，一种是检验型的样车（检验设计的样车）。试验样车确实是讲能做碰撞试验，做一些整个性能实验，那个车型就和以后生产的车性能等同的。能够讲检验设计型的样车可用简单方法，比如用简易模具拉延，然后用手工整形切边，因为是检验一下设计结果，检验设计方案, 指导和检验整个设计过程，这是检验样车。比如讲同济同捷开发的某一车型做了两轮，做第一轮时做一个螺钉车，要紧零件60个要做简易模具也要花几百万，

58、少讲也要200500万元人民币。假如是如此的话，在国内情况，除了60个大件及外板件，其他几百个小件能够采纳什么方法呢？采纳第一种样车叫检验设计的螺钉车方法，就手工做。由钣金工用简单的胎膜（手工或数控）工具，制作完零件采纳三坐标校验，按照设计，把样品做出来，要加工焊装卡具，然后做拼装。第一台能够拼装成螺钉车，这是什么概念呢？用螺丝钉直接连起来，用5mm的螺钉，在两块板中连接处打孔连起来。什么缘故不焊死呢? 因为假如某个件设计不合理，还要重新改一下那个件，要换一个新件，再重新检验一下，看两者装配间隙，看装配位置对不对，然后最后定了以后，再把它拆下来。什么缘故要拆下来，还可进行反测量，那个结构可能在

59、做中才发觉的，设计时没考虑那个结构，那个结构不错，现在结构能够用了，再在三坐标测量仪上把那个件测出来，光顺它的面，把这零件的CAD数模做来，然后出二维图纸。相当于反求，部分反求。不能如此设计，冲出来就要有结构，有筋，加筋就能够增加刚度，决不能够留一块专门大的面积不加筋。记住，车身设计，假如是一个专门小的面积，不管是哪一个面，只要其面积超过一定的面积，比如讲宽度超过50mm，长度超过50mm，这么大一块面积，不同意这上面什么筋也没有，孔也没有，刚度会专门弱，面积越大，刚度越弱。这是众所周知的。因此在车身设计中，实际上确实是玩筋哪，到处加筋，到处加孔，加翻边。给你一块板，安装结构是要得以满足，零件

60、里面的结构是到处加筋，加结构，密密麻麻，到处差不多上筋和孔，凸台，那个零件设计确实是对的。那个零件设计的水平就高了，然后再做有限元分析和校核，就可不能出错了。确信刚度是够的。按中国的国情是改不起的，因此我们的目标是在我们设计的同时，进行大量的成熟车型的BENCHMARK研究，样件就放在设计人员一个办公室里，然后装配上，把所有的样件都装配上去。实际国外也离不开BENCHMARK和设计检验过程，并与先进设计软件紧密的结合 图3.4.43.4.5内饰、外饰设计就依照造型最后方案，进行测量，包括车门内板的测量，车门内板做好模型以后，上三坐标或激光扫描仪进行测量，仪表板做三坐标测量，所有的COPY件（沿