汽车车身设计开发技术与方法概述

第三章汽车车身设计开发技术与方法

3.1车身设计方法学

3.1.1车身设计开发要紧工作内容及流程(程序)

1）车身总布置设计及安全法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype)

2）造型设计

3）三维曲面和造型面设计

4）1：5或1：4 模型及1：1外模型制作或数控加工(或三维数字模型)

5）1：1内模型(或三维数字模型)

6）1：1发动机舱模型(或三维数字模型)

7）1：1地板模型(或三维数字模型)

8）测量与曲面光顺

9）白车身结构详细设计(BIW)

(9.1)1：1外模型光顺后数据分块

(9.2) 车身设计断面的定义与尺寸确定

(9.3) 密封结构确定与密封件选择

(9.4) 确定分块线

(9.5) 与车身有关的设计硬点的确定

(9.6) 左右侧围设计(A, B, C, D柱设计, 前后翼子板设计)

(9.7) 顶盖设计(外板, 横梁与纵边梁设计)

(9.8) 发动机前围板设计

(9.9) A柱下段设计

(9.10) 发动机舱与前轮包设计

(9.11) 前后灯具设计(反射面与灯具厂共同设计)

(9.12) 格栅设计

(9.13) 前围板设计

(9.14) 前保险杠设计

(9.15) 地板总成设计(前中后)

(9.16) 后门总成设计

(9.17) 前门总成设计

(9.18) 尾门总成设计

(9.19) 前发动机罩设计

(9.20)前风当总成设计

10）内饰、外饰设计

11）先行车, 螺钉车或概念车的(Prototype)试制，第二轮试验样车（定型车）试制

12）碰撞与结构分析及结构优化设计

13）成型过程仿真

14) 模具与工艺工装设计

如图3.1.1为车身详细设计时期面向对象的产品模型(OPM)并

行设计流程图

T21: CAD T22: DFA可装配设计

T23: CAE T24: 评审

T25: DFM 可制造设计 T26: CS 碰撞仿真

IM21: 输入产品模型，请求详细设计

OM21: 向下游预公布零部件信息

OM22: 输出 DFA结果

OM23: 输出CAE结果

OM24: 输出同意或修改概要设计建议

OM25: 输出DFM结果输出

OM26: CS结果

图3.1.1 汽车车身并行详细设计OPM模型

T31: CAPP T32: CAFD机算机辅助工装卡具设

计(CA FIT DESIGN)

T33: CAM T34: MPS(制造过程仿真)

T35: 评审

IM31: 请求加工过程设计

OM31: 输出CAPP结果

OM33: 输出 CAFD结果

OM33: 输出CAM结果

OM34: 输出MPS结果

OM35: 输出同意或修改详细设计建议

图3.1.2 汽车产品开发试制与加工过程设计OPM模型

g1: 请求详细设计(结构) g2: 预公布零部件消息，请

求试制或加工过程设计

图3.1.3 汽车车身并行开发过程OPM模型

图3.1.4 车型数字化设计过程

3.1.2 车身结构设计方法学

1 1995年后的先进的车身设计技术与方法

1995年后车身设计技术进展与客户需求体现在如下几个方

面:

图3.1.5 虚拟产品开发描述

图3.1.6 白车身设计过程描述

图3.1.7 并行设计与开发周期降低

图3.1.8 全数字化设计方法

图3.1.11 基于参考原型车参数化设计方法

图3.1.12 参数化结构断面设计

图3.1.13 全相关参数化的车身开发全过程

2 车身结构设计方法学

复杂的结构实际上是众多简单的设计的叠加组合(复杂设计简单化)

任何复杂的车身结构设计与设计结果差不多上由三个方面决定: (1) 满足诸多设计硬点的特征结构设计(HARDPOINT DESIGN AREA), 例如, 造型面硬点, 与车身有关的零部件装配孔面及结构等设计硬点, 选定的设计断面结构, 造型分界线硬点, 造型形状形成的设计断面引导线硬点, 车身零件间的焊接

装配面, 零件的分块线硬点. (2) 自由设计区设计(FREE DESIGN AREA), 即在满足设计硬点基础上, 进行的自由设计区, 一般非设计硬点的设计区域都属于自由设计区, 自由设计区不同的设计人员会得到不同的设计结果, 这也是自由设计区自由的特点, 但这不等于自由设计区能够胡乱设计, 应遵循如下一些设计原则, 以便才能使设计结构更合理, 水平更高. (3) 结构优化分析(仿真与优化)(CAE/SIMULATION/ OPTIMIZATION).

因此车身设计过程与方法应满足如下公式:

车身结构设计特征(BSDF)=自由设计区自由设计特征(FDF)+断面设计硬点决定的设计特征(SDHF)+造型设计硬点决定的特征(IDHF)+造型决定的断面引导主轴线(一个零件多个断面几何中心连线)特征(ISSF)+其他附件或COPY件等确定的设计硬点特征(CDHF)+零件分块线与焊接边界线等的设计硬点特征(BDHF)

即为:

BSDF=FDF+SDHF+IDHF+ISSF+CDHF+BDHF

车身零件结构的设计过程或设计建模(BSDP or BSDM)=用三维CAD软件完成车身结构设计特征的过程或结果(BSDFP or BSDFM)