车身模块化设计规范

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车身模块化设计规范
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2015-01-15发布 2015-01-15实施
XXXXXXX有限公司发布
前言
汽车设计标准化、通用化、模块化是必然趋势。

锂电车是多品种、小批量产品，标准化尤为重要。

如果5～6米锂电车使用同一个平台，只要做好通用化和差异性设计，不仅可以节省成本，还能提高整车可靠性。

模块化产品设计方法的原理是，在对一定范围内的不同功能或相同功能、不同性能、不同规格的产品进行功能分析的基础上，划分并设计出一系列功能模块，通过模块的选择和组合构成不同的锂电车产品，以满足市场的不同需求。

这是相似性原理在产品功能和结构上的应用，是一种实现标准化与多样化的有机结合及多品种、小批量与效率的有效统一的标准化方法。

1 范围
本标准规定了锂电车车身模块化设计遵循的原则，具体分析了实际的应用情况和对锂电车车身设计的指导意义。

本标准适用于M2，M3类锂电车，其他类型的车辆也可参照执行。

2 规范性引用文件
下列文件中的条款通过本标准的引用而成为本标准的条款。

凡是注日期的引用文件，其随后所有的修改单(不包括勘误的内容)或修订版均不适用于本标准，然而，鼓励根据本标准达成协议的各方研究是否可使用这些文件的最新版本。

凡是不注日期的引用文件，其最新版本适用于本标准。

GB／T3730.1—2001 汽车和挂车类型的术语和定义
GB／T3730.2—1996 道路车辆质量词汇和代码
GB／T15089—2001 机动车辆及挂车分类
GB/T4780-2000 汽车车身术语
JT T325-2006 营运锂电车类型划分及等级评定
CJ/T162-2002 城市锂电车分等级技术要求与配置
3 术语和定义
3.1锂电车
在设计和技术特性上用于家用的锂电车。

3.2模块化设计
模块化是为了取得最佳经济效益，利用系统论的方法，研究产品的构成形式，用分解和组合的方法，建立模块体系，运用模块组合产品的全过程。

本概念的含义如下：
（1）模块化的宗旨是经济效益。

模块化是时代的产物，模块化的最终目的是满足人们个性化的需求和应对激烈的市场竞争，在多品种小批量的生产模式下，实现最佳的经济效益。

（2）模块化的对象时产品族。

模块化设计不是某一个孤立产品的设计，而是某个产品族的设计，例如计算机设计的模块化，汽车设计的模块化等。

由于模块化设计的对象时一个系统，因而模块化过程中会用到系统工程的一些方法和原理。

（3）模块化的主要方法是模块化的分解和组合。

模块化的产品是由模块组合而成的。

模块是如何产生的，怎样对一个产品进行模块划分，划分点如何选择，这是模块化的核心。

（4）模块化的目标是构建模块系统。

构建模块系统是实施模块化设计的前期工作，模块化产品的出现是模块系统的归宿。

（5）产品设计的模块化过程是一个动态过程。

模块化不是一个孤立的静止的事物，而是一个动态演进的活动过程。

在模块化这个过程当中还有模块系统的建立、发展、完善、成熟和更新的过程。

没有建成模块体系，模块化过程没有完成；如果建立了模块化体系，但是没有带来经济效益，则这个模块系统就毫无价值可言，模块化过程就未完成。

为了应对市场变化，模块化过程还需根据技术的发展和市场的变化不断修改、更新，知道这个系统废除为止。

简单地说就是将产品的某些要素组合在一起，构成一个具有特定功能的子系统，将这个子系统作为通用性的模块与其他产品要素进行多种组合，构成新的系统，产生多种不同功能或相同功能、不同性能的系列产品。

一方面可以缩短产品研发与制造周期，增加产品系列，提高产品质量，快速
应对市场变化；另一方面，可以减少或消除对环境的不利影响，方便重用、升级、维修和产品废弃后的拆卸、回收和处理。

鉴于本公司的实际情况，目前主要生产和研发厢式锂电车，主要应保证货物装载的要求，一个企业的从微型厢式锂电车到轻型锂电车的完整车族，一般是在某种成功车型的基础上逐渐派生出来的。

这种渐进性的开发需要付出代价：专用构件数量的增多，原有总成件的废弃，制造成本的提高。

因此，国外在90年代初期加强了对整个车族产品的模块化概念研究，以期用更少的零部件造出更多的车型，从而降低生产成本、缩短供货周期。

4.模块化设计的特征
模块化产品设计的目的是以少变应多变，以尽可能少的投入生产尽可能多的产品，以最为经济的方法满足各种要求。

由于模块具有不同的组合可以配置生成多样化的满足用户需求的产品的特点，同时模块又具有标准的几何连接接口和一致的输入输出接口，如果模块的划分和接口定义符合企业批量化生产中采购、锂电、生产和服务的实际情况，这就意味着按照模块化模式配置出来的产品是符合批量化生产的实际情况的，从而使定制化生产和批量化生产这对矛盾得到解决。

模块的三大特征
模块是模块化设计和制造的功能单元，具有三大特征：
（1）.相对独立性，可以对模块单独进行设计、制造、调试、修改和存储，这便于由不同的专业化企业分别进行生产；
（2）.互换性，模块接口部位的结构、尺寸和参数标准化，容易实现模块间的互换，从而使模块满足更大数量的不同产品的需要；
（3）.通用性，有利于实现横系列、纵系列产品间的模块的通用，实现跨系列产品间的模块的通用。

5.模块化设计的应用
5.1模块化与系列化、组合化、通用化、标准化的关系
模块化设计技术是由产品系列化、组合化、通用化和标准化的需求而孕育的。

系列化的目的在于用有限品种和规格的产品来最大限度、且较经济合理地满足需求方对产品的要求。

组合化是采用一些通用系列部件与较
少数量的专用部件、零件组合而成的专用产品。

通用化是借用原有产品的成熟零部件，不但能缩短设计周期，降低成本，而且还增加了产品的质量可靠性。

标准化零部件实际上是跨品种、跨厂家甚至跨行业的更大范围零部件通用化。

由于这种高度的通用化，使得这种零部件可以由工厂的单独部门或专门的工厂去单独进行专业化制造。

5.2产品模块化、系列化设计分类与库管理
产品模块要求通用程度高，相对于产品的非模块部分生产批量大，对降低成本和减少各种投入较为有利。

但在另一方面又要求模块适应产品的不同功能、性能、形态等多变的因素，因此对模块的柔性化要求就大大提高了。

对于生产来说，尽可能减少模块的种类，达到一物多用的目的。

对于产品的使用来说，往往又希望扩大模块的种类，以更多地增加品种。

针对这一矛盾，设计时必须从产品系统的整体出发，对产品功能、性能、成本诸方面的问题进行全面综合分析，合理确定模块的划分。

产品模块化设计按照自顶向下研究分类，包括系统级模块、产品级模块、部件级模块、零件级模块；再按照功能及加工和组合要求研究分类，包括基本模块、通用模块、专用模块；然后按照接口组合要求研究分类，包括内部接口模块、外部接口模块。

以产品级模块化为例，就是在需求调查的基础上，对装备产品的构成进行分析，考察其中的功能互换性与几何互换性的关系，并划分基本模块、通用模块或专用模块，以模块为基础进行内部接口、外部接口设计，通过加、减、换、改相应模块以构成新的产品，并满足装备产品的功能指标的要求。

5.3对企业产品研发的贡献
模块是产品知识的载体，模块的重用就是设计知识的重用，大量利用已有的经过试验、生产和市场验证的模块，可以降低设计风险，提高产品的可靠性和设计质量。

模块功能的独立性和接口的一致性，使模块研究更加专业化和深入，可以不断通过升级自身性能来提高产品的整体性能和可靠性，而不会影响到产品其他模块。

模块功能的独立性和接口的一致性，使各个模块可以相对独立地设计和发展，可以进行并行设计、开发和并行
试验、验证。

模块的不同组合能满足用户的多样性需求，易于产品的配置和变型设计，同时又能保证这种配置变型可以满足企业批量化生产的需求。

5.4对企业工作效率和成本控制的贡献
设计和零部件的重用可以大大缩短设计周期；并行的产品开发和测试可以大大缩短设计周期；利用已有成熟模块可大大缩短采购周期、锂电周期和生产制造周期，从而加快产品上市时间；如果划分模块时考虑到企业售后服务的特定需求，同样可以缩短服务周期和耗费资源时间。

模块和知识的重用可以大大降低设计成本；采用成熟的经过验证的模块，可以提高采购批量，降低采购和锂电成本；采用成熟的经过生产验证的模块，可以大大减少由于新产品的投产对生产系统调整的频率，使新产品更容易生产制造，可以降低生产制造成本；产品平台中及平台之间存在大量的互换模块，可以降低售后服务成本。

5.5对企业组织的贡献
模块化有利于企业研发团队分工，规范不同团队间的信息接口，进行更为深入的专业化研究和不同模块系统的并行开发；抽象平台和模块的建立，可以实现企业组织结构与产品模块结构之间的交互，使并行工程拥有实施的根基，工艺、财务、采购和售后服务可以在产品研发早期就介入产品研发项目；标准规范的模块接口有利于形成产品的供应商规范，有利于产业分工的细化。

6.车身模块化设计遵循的原则
6.1车身模块划分
6.1.1车身概念性模块的划分
考虑到统一系列不同车型的汽车前悬、后悬尺寸以及轴距不可能完全相同,为了简化对整个车族产品的车身模块的确定,可先将整个车身划分为六种概念性模块:前门框模块、前外板模块、后外板模块和后内板模块。

不同的车型可以通过改变各个模块的尺寸来完成,它们之间不同的后悬、前悬尺寸和轴距要求是通过改变后内板模块、后外板模块、前外板模块和前门框模块来实现的。

上述车身概念性模块虽是为了简化对整个车族产品的车身模块的确定而作的概念性划分,但是从这些概念性模块中分解出的单元模块却具有真正的实用价
值。

因为在实际设计和生产过程中,相关的单元模块将被分别组成某种特定车型的前后围、左右侧围、顶盖和地板等六大片模块,从而形成整车车身。

因此车身概念性模块的划分是确定车身模块的具体组成部分的重要环节。

6.1.2部分车身模块
前围模块的前脸下部包括前灯、公司标志、前装饰件和前保险杠,在所有的车型中是完全一样的。

后围模块中的后尾灯、后风窗、后装饰件和后保险杠在所有车型中是完全通用的。

6.2设计规则的统一
按照传统设计观念,不同车长是完全不同的车型,有着各自典型的特征。

如何用模块去构造这两类车型,在设计上应有别于传统设计规则,这方面可以借鉴国外成功的经验。

6.3横截面的合并
6.3.1车身横截面的合并
通过对所有原车型横截面的汇总和分析后,可将统一系列的所有车型横截面合并为同一种截面。

汽车后门模块化设计：
汽车前端模块整个产品族中同样做到统一，汽车前端模块包括灯具、车前钣金件和散热器面板。

这种模块化的设计方案，零件数目少，组装方便，维修起来比较省力，并且在总装配线上不需要别的工装，缩短了总装配线的长度，降低了装配成本。

另外，由于直接装配在汽车上的零件减少，焊点也相应减少，保证了整车装配的高品质。

6.4顶盖参数的统一
整个产品族顶盖结构做到统一，通过改变顶盖与侧围连接部分的参数满足不同配置对顶部空间的需求，从而完善产品族性能的需求。

可以大大降低研发、制造、锂电等综合成本同时也能满足消费者对于个性化的需求。

6.5车身结构参数的统一
通过上述截面,奠定了整个车族产品的车身模块化概念设计基础。

但要详细而又合理地划分车身模块,还应对原有车型的车身结构参数进行汇总和分析,统一相同车长的各类锂电车的前悬、后悬尺寸以及轴距,确定车门的位置和宽度尺
寸。

车门的布置位置和宽度尺寸必须符合汽车的用途。

此外,为了提高专用模块间的互换性和专用模块中单元模块的通用性,还需对各种车型的其它车身结构参数进行统一,比如前、后围纵向长度尺寸等。

7.车身模块化设计的意义
模块化的设计直接体现了“三化”要求,有利于产品的系列化和零部件的通用化,便于组织生产、降低成本。

另外,模块化的设计也使锂电车的柔性制造达到了前所未有的水平,更容易、更迅速地满足顾客提出的特殊要求。