白车身结构及开发流程

白车身结构及开发流程技术中心郑希泉09.11白车身通常是指已经装焊好但尚未喷漆的白皮车身，此处主要用来表示结构件和覆盖件的焊接总成，此外尚包括前、后板制件与车门，但不包括车身附属设备及装饰件等。白车身定义按承载型式之不同白车身结构分类白车身非承载式：也叫有车架式，货车及有的高级轿车装有独立的车架。这种车辆载荷主要有车架来承担，车身基本上不承载。承载式：也叫无车架式，为了减轻汽车自重力以及使车身结构合理化，采用无承载式车身。在大客车及轿车现在基本上都采用承载式车身半承载式：这是一种过渡型的结构，车身下部保留有底架，车身下部与底架组合为一整体。车身也能承担部分弯曲和扭转载荷白车身设计是一个复杂的系统并行设计过程，要彻底地摒弃孤立地单个零件设计方法，任何一个零件只是其所处在的分总成的一个零件，设计时均应考虑其与周边相关零部件的相互关系。任何一种车型的白车身结构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，在车身附件安装连接部位应考虑设计加强板。白车身设计的一般规则外板内板上车把手加强板截面图所设计的白车身结构在满足整车性能上、结构上、冲压工艺、焊接工艺、涂装工艺、总装工艺是否比参考样车或其他车型更优越，是否符合国内的实际生产状况，以便预先确定结构及工艺的改良方案。白车身在结构与性能上应提供车身所需的承载能力,即强度和刚度要求。白车身设计的一般规则贯穿于机械设计的全过程中，并与之同步地综合考虑制造、装配工艺及维修等方面的各种技术问题，称之为机械设计工艺性。而这种工艺性体现于结构设计之中，故又称之为结构设计工艺性。即在设计的时候必须充分考虑到车身的制作工艺性、整车的装配工艺性及维修方便性。白车身结构设计的工艺性汽车覆盖件所用材料一般是冷轧钢板（按国家标准）钣金按表面质量分有I，II两级：I级质量最好，适用于外板；II级次之，适用于内板与加强板。钣金按冲压拉延等级分有P，S，Z，F，HF，ZF六级白车身钣金的材料选取原则P：普通拉深级，适用于拉延深度浅的零件S：深拉深级，适用于拉延深度一般的零件Z：最深拉深级，适用于拉延深度较深的零件F：复杂拉深级，适用于结构复杂且拉延深度较深的零件HF：很复杂拉深级，适用于结构较复杂且拉延深度较深的零件ZF：最复杂拉深级，适用于结构非常复杂且拉延深度较深的零件白车身钣金的材料选取原则白车身钣金的材料选取原则目前国内的汽车厂大部分都是按宝钢标准选取钣金材料汽车常用板材及用途序号名称牌号用于车身部位牌号含义1普通冷轧板(低碳）DC01（ST12)、DC03（ST13)、DC04（St14、St15）、DC06(St16)普通冷轧板主要应用于门内外板、翼子板(侧围板）、轮罩内板等部件D代表drawing，C代表cold，01代表冲压级别为初级。ST代表德语中的钢，12代表抗拉强度最低值12kgN。2加磷强化钢B170P1、B210P1、B250P1加磷强化钢主要应用于顶盖横梁，A、B、C柱内板、加强板、保险杠本体、纵梁本体，水箱横梁本体等部件B代表baosteel，170代表该材料的屈服强度最低值为170mpa,P是元素磷，1代表超低碳(C0.006)。由于含碳量低，所以冲压性较好，一般作为深冲用，抗凹陷3烘烤硬化钢B140H1、B180H1烘烤硬化钢主要应用于顶盖、发动机盖外板、车门外板B代表baosteel，140代表该材料的屈服强度最低值为140mpa,H(harden）硬化，1代表超低碳(C0.006)。由于含碳量低，所以冲压性较好，一般作为深冲用，抗凹陷汽车常用板材及用途序号名称牌号用于车身部位牌号含义4低合金高强钢B340LA、B410LA低合金高强钢主要应用于车身结构件和安全件B代表baosteel，340代表该材料的屈服强度最低值为340mpa,LA是低合金lowalloy的英文缩写5双相钢B340/590DP、B400/780DP双相钢主要应用于车身的结构件、B柱本体和一些要求高的加强板B代表baosteel，340代表该材料的屈服强度最低值为340mpa,590是该材料的抗拉强度最低值，DP是双相钢dualphase的英文缩写6冷成型用的热轧连轧钢板SPHC、SPHD、SPHE热轧钢板主要应用于减震器支座、对强度要求不高的纵梁本、门铰链页板支架、发动机悬置支架和承载件安装板等部件S代表steel，P代表plate，H代表hot，C代表普通冲压级别common。白车身钣金的材料选取原则白车身结构设计----侧围焊接总成结构侧围总成由侧围外板、A柱内板、A柱加强板、B柱内板、B柱加强板、C柱内板、前、后门槛粱内板、前、后门槛粱加强板、侧围上边粱及侧围附件等大件组成。B柱外板B柱内板白车身结构设计----侧围焊接总成结构前地板门槛外板门槛内板白车身结构设计----前围焊接总成前围焊接总成由前围外板、左右前围侧板（翼子板）、仪表板骨架（有的车型随仪表板带）、前风窗下横梁、空调安装板、前纵梁、前纵梁加强板、前围上横梁、前围下横梁、前围附件、系列支架等组成。前风窗玻璃前围板上横梁发动机罩轿车典型前围焊接总成前风窗下装饰板白车身结构设计----前围焊接总成轻卡典型前围焊接总成白车身结构设计----地板焊接总成轿车典型地板焊接总成地板焊接总成由前地板、前地板加强板、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白车身结构设计----地板焊接总成轻卡典型地板焊接总成地板焊接总成由前地板、前地板加强板、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白车身结构设计----顶盖焊接总成轻卡典型顶盖焊接总成顶盖焊接总成由顶盖本体、加强板等组成白车身结构设计----后围焊接总成轻卡典型后围焊接总成后围焊接总成由后围板、加强板、高位进气管支架等组成车身结构设计原则：a）附件安装面原则上根据附件安装要求设计安装结构及其周边结构。b）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。c）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。d）内外板之间应形成空腔，以增大整车的结构刚度。e）前纵梁与内板之间形成空腔，以增大正面碰撞能力。车身结构设计原则：f）内板与外表面配合面不能贴合外表面，留取3～5mm间隙并开盛胶槽，由外表面偏置一定距离获得。g)加强板设计：加强板处在内外板之间，对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，尽量避免面与面大面接触，一方面增大加强功能另一方减少冲压制造误差带来的焊接困难。白车身设计一般流程效果图确定效果图根据效果图作出油泥模型根据油泥模型扫描出点云根据点云经过几轮反复的光顺性校核及工艺审核，最终确定型面数据最终数据车身外观覆盖件车身结构件———工艺数据设计阶段白车身设计一般流程车身内板及加强板设计正向设计逆向设计参考标杆车结构与已冻结的车身外观覆盖件数模相结合完成整车数模逆向标杆车关键件及大件，同时与已冻结的车身外观覆盖件数模相结合完成整车数模完成第一版工艺数模车身结构件———同步工程设计阶段白车身设计一般流程第一版工艺数模工艺分析CAE分析对第一版工艺数模进行冲压、焊接、涂装、装配等工艺分析，提出问题对整车的刚度、强度、模态进行有限元分析，并提出改进措施完成第一版冻结数模分析、修改，此流程要反复多次白车身设计一般流程冲压工艺问题反馈单工艺审核反馈示例工艺审核反馈示例白车身设计一般流程CAE分析问题反馈单焊接工艺问题反馈单车身结构件———模具开发阶段白车身设计一般流程第一版冻结数模发放制造部门发放附件供应商根据第一版冻结数模对冲压模具、焊接工装及检具进行制作根据第一版冻结数模对升降器、仪表板等车身附件和内饰件进行设计完成第二版冻结数模根据制造过程中出现的问题对数据进行优化车身结构件———试装验证阶段白车身设计一般流程钣金Ⅰ序件制造完成，简易焊接夹具制作完成车身附件及内外饰快速成型件或软模件制造完成进行车身焊接及附件、内外饰装配整车装配完成根据路试及装配情况，对数据进行修整，下发更改通知进行白车身路试验证，包括车身的强度、刚度、共振等车身结构件———OTS件装配阶段白车身设计一般流程钣金全序件制造完成，焊接工装及检具制造完成车身附件及内外饰OTS件制作完成进行小批量装配，理顺采购及制造流程完成OTS样车装配对车身数据进行微小修整并作为生产、采购数据冻结。至此车身设计完成进行整车路试验证，NVH提升白车身制造三大工艺简介冲压工艺确定合理的排样形式、裁剪方法，并计算材料利用率计算各工序压力，确定压力中心，初选压力机分析零件的冲压工艺性拟定冲压件工艺方案，确定工序进行冲压生产白车身制造三大工艺简介冲压各工序名称及代号工序名称拉延修边冲孔整形成形翻边切开落料翻孔斜楔冲孔代号DRTRPRCRSTFOFLSEPBLBURCAM-PRC白车身制造三大工艺简介1、下料2、拉延3、沿修周边，冲孔以典型件车门内板为例进行说明:车门内板由于结构较复杂，拉延深度比较大，所以材料一般选用ST14ZF，厚度一般为T=0.8mm。工艺过程一般为：①下料②拉延③修边冲孔④整形冲孔⑤冲孔、斜楔冲孔⑥斜楔翻边、冲孔。白车身制造三大工艺简介冲压各工序名称及代号5、冲孔，斜楔冲侧面孔6、斜楔翻边，冲长圆孔4、窗框及周边整形，冲孔白车身制造三大工艺简介焊接工艺-----点（凸）焊、钎焊、CO2气体保护焊、柱焊点（凸）焊：用于板材、螺帽、螺钉的连接，并承受一定的应力CO2气体保护焊：用于车身的补焊和点焊不能焊接到的部位，其接头承受一定的应力钎焊：用于细小间隙的填充和连接，其接头一般不承受太大的应力柱焊：用于螺柱、螺钉的焊接，其焊接螺钉、焊接螺柱承受一定的应力白车身制造三大工艺简介焊接工艺-----点（凸）焊、钎焊、CO2气体保护焊、柱焊目前主流的机器人自动车身总焊生产线白车身制造三大工艺简介焊接工艺-----点（凸）焊、钎焊、CO2气体保护焊、柱焊目前先进的车身激光焊接白车身制造三大工艺简介涂装工艺---前处理、电泳涂装、中涂及密封、面漆前处理：主要包括脱脂、表调、磷化、钝化。作用主要为增强涂层对被涂表面的附着力；提高涂层对被涂物的保护性能；为涂层的平整性创造良好的条件，提高涂层装饰性。电泳涂装：主要包括涂前处理、电泳涂装、电泳后清洗、电泳涂膜的烘干。中涂及密封：主要包括粗密封、上沥青板、车底PVC装遮蔽及喷涂、擦净、细密封、PVC烘干、强冷、底漆打磨等。作用主要为对车体零部件搭接间隙进行密封，改善白车身的震动，提高NVH。中涂涂料主要作用为改善被涂工件表面和底漆的平整度，为面漆层创造良好的基底。面漆：主要包括面漆喷涂、面漆晾干、强冷、涂装后处理。主要作用为直接影响整车的装饰性、耐候性和外观。结束谢谢！