数模及同步工程

1、1,一、车身数模开发流程(数模设计控制) 二、同步工程(Simultaneous Engineering) 三、设计验证,2,一、车身数模开发流程(数模设计控制),典型结构信息收集,对比参考结构(建立典型断面库,编号索引) 建立车身A面 设定结构断面，重要外观特征(内外观间隙,圆角) 建立结构关系表,厘清各结构件之间的相互关系(PMS表) 结构设计及优化 结构检讨,定性(定量)的受力分析 设计细节检讨 建制流程（数模冻结、更改流程）,3,1.典型结构信息收集,对比参考结构(建立典型断面库,编号索引),1.1 典型断面列举 （1）密封结构断面（2）玻璃安装断面 （3）铰链安装结构断面（4）门锁安

2、装结构断面 （5）A柱（过视平线）断面（6）B柱安全带安装位置Z断面 （7）前门框过H点X断面（8）前车中心X断面（车身） （9）加油口中心Z断面（10）后轮中心X断面 （11）行李厢锁安装断面（12）firewall Y0断面 （13）C柱中部法向断面（14）车门玻璃导向槽断面 （15）引擎盖Y0断面（16）过后座H点X断面 （17）Y0断面（18）过方向盘中心Y断面 （19）开闭件典型结构（20）车门铰链典型结构 （21）典型密封结构（22）安装固定结构 （23）典型焊接结构,KKnowledge Based Design,4,1.2 典型断面位置及索引,建立典型断面库，按断面位置编号索引

3、 典型断面库应做定期维护，做为企业资源保存 此为结构设计的基础,断面位置,断面编号,5,典型断面位置及索引(续）,6,典型断面位置及索引(续）,断面的功能： 表示结构件之间的关系及间隙，各种内饰件与钣金件之间，钣金件之间 表明部件的编号，材料和测量关系 表明各部位的密封胶，标件，密封条，装饰件和电器线束布置 设计与维护要求 结构设计的基础,7,1.3典型结构,车身结构可分为两个部分，一是骨架，一是蒙皮，骨架结构是车身的支撑，是受力构件，蒙皮则是装饰与辅助性结构 骨架是力通过车身的主要传递路径，也时主要的受力构件，设计时应保证车身骨架须构成一个闭环，尽量避免开环结构 骨架是保护乘客的主要环节，底

4、盘件亦安装到骨架结构件上 骨架结构是车身刚度的主要贡献者 当车身受力时，应有“牵一发而动全身”的效果，让车身结构整体受力 蒙皮结构主要功能时装饰，同时与结构件共同形成车身完成结构,8,典型结构（续）,（1）车身整体结构分类 非承载式车身有独立的车架，底盘载荷直接作用到车架上，车身安装到车架，来自底盘的作用力通过安装支架间接作用到车身 半承载式车身无完整的车架，有副车架，车身承受部分来至底盘的作用力 承载式车身无车架，底盘作用力直接作用到车身 （）车身布置方式 前置前驱动（）其结构特点是底板无前后贯通的传动轴通道，地板相对平整，内部布置较容易，乘员可使用空间较大。地板结构刚度相对较差。 前置后驱

5、动（）传统布置方式。底板有前后贯通的传动轴通道，内部布置不易，乘员可使用空间较小，地板结构刚度相对较好。 后置后驱动（）轿车较少使用此方式。,9,典型结构（续）,（）典型开闭件结构 车身开闭件是车身的基本结构，包括引擎盖、行李厢盖、车门、油箱门、翼子板等，是车体的初始结构。它提供乘员舱、发动机舱、行李厢等的进出口，是人机工程设计重要检讨部分。 开闭件设计是车身结构设计的初始阶段，当面提供给工程部门后，开闭件便启动了车身结构设计。,10,.4开闭件结构（车门类）,1.4.1铰接前后车门结构 整体式车门车门内外板为整体冲压式结构，通过扣边构成车门结构，玻璃导槽焊接在车门内外板上，加工成本较高，焊装

6、工艺简单 _frame车门车门从结构上分为上下两部分，两部分通过焊接方式构成车门整体结构，加工成本低，焊装工艺较复杂，工艺保证能力要求较高 无框架车门仅有车门下部，上部无玻璃导槽，工艺保证能力要求高，有特殊的密封方式。,11,开闭件结构（车门类）(续1）,1.4.2滑门结构所占用外部开门空间较小，分别由上、中、下三部分滑轨构成车门导向结构,上滑动轮支架,中滑动轮支架,下滑动轮支架,12,2.建立车身A面,2.1 车身表面分类 class A面 用户可直接看到的重要外观表面，如车身外表面，仪表台外表面等。 class B面 正常情况下用户不能看到，但拆开其上的覆盖物后能看到的面，还包含用户可以直

7、接看到但非重要的外表面，如车门内板表面，、柱内表面等,一阶切连续。 class C面 在车辆的寿命周期内用户均不能见到表面,一阶切连续。,class A面,class B面,class C面,13,曲面是光顺曲面,G2连续 特征网格线必须均匀合理地分布,最好在某一投影面上以矩形方式分布 曲率方向一致,2.2 class A面要求,斑马纹均匀,边缘光滑,曲率梳方向一致,变化均匀,14,3.设定结构主断面，重要外观特征(间隙，圆角),按设计输入要求建立开缝线（造型部门与工程部门共同确定）。 根据车身结构特点从中选取不同特征位置合适的主断面，或参考标杆车同一位置的主断面，并进行评审。 外观间隙与面差

8、设定前应首先确定车身质量等级，此为车身结构公差设计的基准,15,3.1 车身表面开缝线确定(车身分块),确定车身分块，与开闭件的尺寸确定直接相关 分块应考虑冲压基材的尺寸,模具投入成本,车身开缝线,16,3.2 外表面间隙及面差设定,外观元素,须由造型部与工程部门共同确定,在美观与工艺性之间达成妥协,17,外表面间隙及面差设定(续),设定车身开缝处相邻结构件之间的面差要求,18,3.3 外观圆角定义,外观圆角包含车身外表圆角、仪表台圆角、内饰件外观圆角等，应由造型部门与工程部门共同确定，在美观与工艺性之间达成妥协，力求成本最佳。,19,4.建立结构关系表,厘清结构件间的相互关系(PMS表),表

9、是产品在设计初期的雏形，有利于理解产品的结构构成与分级，建立产品结构树。 边界关系图则进一步表明部件间的相互作用关系，保证设计概念的有效传递与一致性。,20,4.1 PMS表（产品结构树）,表是产品在设计初期的雏形，包含部件的材料,模具检具数量要求,层级关系,21,4.2 边界关系图,厘清结构件之间的关系与作用，建立PMS表，即结构关系 由主到次逐层建构数模,边界关系图(车门),22,5.结构设计及优化,结构设计的三阶段： 概念设计 理解设计输入及限定条件，确定基本结构，选取结构型式（是否有参照特？）。 结构细节设计 首先分清结构的主要组成特征（与周边部件的连接关系），建立基本结构；然后建立连

10、接过度特征；最后建立圆角等细节特征。 结构优化设计 从结构受力与结构刚性的角度检讨结构，并修改局部结构；轻量化设计，选择使结构刚性好而材料使用少的结构。,23,6.结构检讨,定性(定量)的受力分析：变形，应力，模态,检讨结构设计是否与设计输入的要求一致？ 检讨结构特征之间的拓扑关系是否满足要求？ 检讨结构是否满足限定条件？ 检讨部件与周边部件组的关系是否满足要求？ 结构受力的定性分析，部件因受力而变形的趋势。 结构变形、应力、模态的定量分析 据以上的分析结果优化设计结构,24,7.设计细节检讨,检查结构细节，发掘设计的缺陷。 7.1结构受力定性（定量）分析 7.2间隙检查 7.3关闭件研究(或

11、运动部件分析) 7.4人机工程辅助设计 7.5断面检查 7.6白车身与底盘边界确认 7.7白车身与电器边界检讨 7.8白车身与附件边界检讨 7.9孔位功能说明表 7.10工艺审查 7.11设定值检讨 7.12材料选择,25,7.1结构受力定性（定量）分析,结构分析 结构预变形设计检讨 载荷（约束）分析 CAE应力分、变形布分析，刚度、模态分析,26,7.2间隙检查,检讨相邻零件间间隙是否满足设计要求 检讨零件之间的搭接关系是否满足要求,27,7.3关闭件研究(或运动部件分析),前车门运动分析 前车门玻璃运动分析 后车门运动分析 后车门玻璃运动分析 引擎盖运动分析 行李厢盖运分析 油箱盖运动分析

12、 仪表台运动部件运动分析 座椅运动分析 各控制手柄运动杆件运动分析 与底盘可动部件间安全间隙分析(包含热影响范围) 遮阳板运动分析 其它可动部件运动分析(门锁等),车门玻璃运动分析,前车门运动分析,28,关闭件研究(或运动部件分析)(续),分析运动件在整个运动过程中是否有干涉出现,在极限位置是否有足够的安全距离 了解运动部件的运动模式,更合理的布置,29,7.4人机工程辅助设计,在设计过程中随时随地都要检讨人机工程设计要点是否已纳入 知识工程的应用,30,7.5断面检查,检讨相邻零件间间隙是否满足设计要求 检讨零件之间的搭接关系是否满足要求 检讨断面设计是否满足断面设计要求,31,7.6白车身

13、与底盘边界确认,检讨白车身与底盘连接边界是否符合设计要求 确认设计细节,32,7.7白车身与电器边界检讨7.8白车身与附件边界检讨,确认装配关系 检讨设计细节,33,7.9孔位功能说明表,a.孔位分类: -基准孔 -定位孔 -安装孔 -过孔 -工艺孔(漏水孔,安装避让孔等) -应力释放孔 b. 孔型: -圆孔 -长圆孔孔 -异形孔 c. 孔之尺寸,34,7.10工艺审查,冲压工艺检讨 焊接工艺检讨 装配工艺检讨 油漆工艺检讨 检讨设计细节,35,7.11设定值检讨,外观圆角设定值检讨 内部圆角设定值检讨 外观间隙设定值检讨 内部间隙设定值检讨 检讨设计细节,挖掘设计缺陷,36,7.12材料选择

14、,时刻检讨加工工艺,加工过程,可最大限度地减少设计反复 按结构性能设计要求选择材料 考量成本原则,37,8.工艺结构图,（）爆炸图 体现产品各部件的装配关系，装配顺序。 （）打胶图 体现车身结构中密封涂胶及粘胶部位，明确涂胶种类、涂胶量；此举可以检查结构设计时是否为涂胶部位留有余隙。 （）装配动态分析 分析部件在装配过程中所要求的最小空间，检查部件在装配过程中是否有干涉。 （）部件连接关系设计（焊接、螺接、铆接、粘接） 向结构中添加部件间的连接关系，标准件添加，完善结构设计。 （）可视化明细表 （）标准件明细表,38,爆炸图,体现产品各部件的装配关系，装配顺序,39,可视化明细表,明细表直观明

15、了,容易理解产品结构,40,9.建制流程（数模冻结、更改流程）,数模管理,41,二、同步工程(Simultaneous Engineering),早期产品/工艺的循环改进将减少后期制造改动 集成虚拟仿真循环改进将减少实物验证 早期底盘开发支持汽车平台共享战略 模块化的设计与数模发放将支持并行开发 重要决策人应尽早参与 工艺指导产品设计 零部件与子系统供应应匹配设计进度 通用核心工艺将使工作共享更为便利 所有供应商均同步进入到产品开发过程中,42,1.SE活动手册,43,SE活动手册(续1),44,SE活动手册(续2),45,SE活动手册(续3),46,SE活动手册(续4),47,SE活动手册(

16、续5),48,SE活动手册(续6),49,SE活动手册(续7),50,SE活动手册(续8),51,SE活动手册(续9),52,2.冲压工艺分析原则,采用pamstamp或dynaform软分析零件成型性,53,冲压工艺分析原则(续),选择最佳总压工艺路线 以系统的观点来检讨冲压工艺性 以成本的观点来检讨冲压工艺性,降低部件的成型难度,选择普通冲压用材料 检讨部件设计基准,加工基准等,54,3.焊接工艺性检讨原则,优化结构焊接特性 降低成本 选择生产效率高的结构,55,焊接工艺性检讨原则(续),56,焊接工艺审查确认表,57,4.油漆工艺性检讨原则,建立涂胶图 检讨密封结构 油漆喷涂完成性检讨,

17、58,油漆工艺审查确认表,59,5.总装工艺检讨原则,检讨设计细节 动态分析,虚拟装配 优化结构设计,60,总装工艺检讨原则(续1),建立装配知识库,作为以后设计的实例参考,61,总装工艺检讨原则(续2),62,总装工艺审查确认表,63,操作方式,64,7.CAE分析,CAE分析内容： 1.车身（包括车门）分析项目：静强度、静刚度、模态、动强度分析 2. 尺寸公差敏感度分析，找出影响尺寸变动的最大的因素 3.产品成形性分析 4.工装检具分析,静刚度分析,65,车门CAE分析清单,建立各结构件的计算边界,66,三、设计验证,1.虚拟验证 借助计算机工具进行产品的设计、制造工艺验证，一是结构验证，

18、一是性能验证。结构验证借助于车身数模开发流程中所介绍的方法进行，检讨结构中存在的几何干涉与不足。性能验证则采用有限元分析方法，对结构的变形、应力、模态等进行分析，同时做疲劳寿命分析。 2.实物验证 2.1件验证 2.2螺钉车验证（工序件验证） 2.31验证（品质培育，连线） 2.4验证（品质培育，连线，轮） 2.5小批量试产（品质培育） 2.6工程签发,67,2.1件验证,数模冻结后，利用数控加工制造零部件（或其它方法），进行先期装配，验证部件间的装配关系，发掘零件设计缺陷，修正数模 车身验证时一般以总成形式进行，车身按侧围、车门等总成形式加工，反映出它与周边部件的装配边界，相互间以螺栓方式连接，其它被装配件则通常以零件形式进行装配。 车身验证时须由产品工程师、结构工程师、工艺工程师共同确认，且应自行安装，并形成验证报告。,68,2.2螺钉车验证（工序件验证）,以具有装配功能的总成检具做为部件装配工具，用螺接（或铆接）方式连接部件，装配车身，调试装配共用孔，发掘结构设计缺陷，修正数模。 螺钉车使用的钣金零件为工序件（拉延工序完成，其它特征则用机械加工方式制造）