轿车车身侧围外板设计方法

周志龙

【摘要】：轿车侧围外板是整个车身开发中设计周期最长、模具开发周期最长、工艺最复杂的零件。同时它又是整个车身设计中的一个重要基准，可以保证车身各组成结构可以保持同步设计。同时，侧围外板也是整车造型的一个重要载体，整车的侧面外观特征绝大部分都是通过侧围外板体现出来的，所以我们在整车开发过程中，一定要牢记侧围外板是基准、核心，是任何零件都无法比拟的一个重要零件，这就要求我们在前期分析、布置的时候，与车门有关系的零件一定要布置合理，以尽量减少后期的修改设计。

【关键词】：侧围外板；车身设计；流程；

Abstract: The car body side outer panel is the longest of the design cycle in the development of the whole body, mold the longest development cycle, a process the most complex parts. But it also is an important benchmark in the entire body design, you can ensure that the body composition can keep pace with design. The same time, the side wall of the outer plate is also an important carrier of the vehicle shape, the side of the exterior features of the vehicle the vast majority are reflected through the side wall outer plate in the vehicle development process, so we must bear in mind that side wall the board is the benchmark core is an important part of any parts can not be compared to our preliminary analysis, layout, door relationship between parts, which requires a certain arrangement is reasonable, in order to minimize late to modify the design.

Key words: side wall outer plate; body design; process;

中图分类号：U463.82+1 文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）05-0020-02

1． 概述

从侧围结构功能设计角度看，侧围设计主要考虑A柱部分的视野、门槛、门洞部分的乘降性、密封性等设计要素。侧围的密封面设计是侧围设计的核心与技术难点，同时又是其他部分设计的基准，在设计时应该高度重视。同时还要重点考虑车辆的整车碰撞安全性能的要求，这就要求侧围的A柱部分、B柱部分、门槛部分、门洞部分的各关键部位断面的形状与尺寸需要精心分析、计算与定义；因为这部分设计是否合理对整车碰撞性能影响很大。

从侧围制造工艺性来说，是一个工艺最复杂的零件。从冲压角度来说，侧围是一个形状最复杂、考虑问题最多、表面质量要求非常高的一个零件；侧围外板主要考虑的重点部位有：A柱下圆角处、A柱限位器安装结构、A柱与翼子板连接处、B柱下圆角处、B柱限位器安装结构、B柱锁安装结构、B柱上部圆角处、C柱锁安装结构、尾灯固定座处、后角窗处；焊接的重点部位是A柱上端、B柱上端、尾灯固定座处的焊接可行性分析。

2 侧围外板设计流程

3 侧围外板冲压方向的确定

3.1 侧围外板的冲压方向

一般侧围外板的冲压方向Y轴沿X轴旋转8°～12°左右 。

3.2 设计初期，需要确定一个大致的冲压方向，以指导后续结构设计。

冲压方向简单的判定方法：大概在B柱的位置，通过门槛及顶盖边梁处外板断面初步连一条线，垂直此线段的直线即为外板的大概冲压方向。如图3所示。

图 3 侧围外板冲压方向的确定

4侧围外板结构设计

4.1 门洞密封面结构设计

对滚压件车门而言，由于车门上部是由等截面的滚压件焊接而成的，所以侧围门洞法兰面（即门洞密封面）与玻璃面平行，车门密封面与门洞法兰面之间的距离一般定义为12-16mm左右；对整体式车门而言。为了考虑到车门在关闭时，受密封条反作用力和其他外力的作用下，使车门上部结构产生较均匀的应力、应变分布，为了满足上述要求，在车门上部结构设计时，希望下部结构的刚度比上部结构的刚度大一些，一般来说下部断面在沿Y方向的尺寸要比上部断面尺寸大5-10mm左右。

水切以下的门洞法兰面按如下方法处理：法兰面以整车坐标系的XZ面为设计基准，门洞法兰面与XZ坐标面平行或近似平行设计，下部法兰面尽量设计成平面或近似平面结构；见图6；重点要考虑门洞法兰面在水切位置的曲面设计，因这个位置是上部的玻璃平行面和下部的平面的过渡区域，为了保证结构的密封效果，希望过渡面按均匀、圆滑、无凸凹性等要求进行过渡；如这个区域设计成凸凹不平的曲面，由于车门下沉、零件制造、焊接误差以及密封条的安装误差等原因，会影响车门的密封效果；见图6所示的粉红色部分。

图 6 前门洞密封面

③门洞线的设计 侧围门洞轮廓线是影响人上下车方便性的重要因素，原则上门洞轮廓线上端比下端轮廓线在Y方向向车内的偏置量为100-150mm，图6所示车型门洞轮廓线沿Y方向的偏移量是136.9mm。

5.1.2 门洞密封面设计原则

门洞密封面设计原则是：门洞密封面的形状尽量简单，过渡区要均匀光顺，避免形状突变和不必要的凸凹变化，影响密封效果。在前后门锁安装位置要设计3mm左右的台阶，以保证密封面宽度均匀，具有均匀的结构刚度， 在B柱上端为降低冲压成型开裂风险，可以设计成斜面或者加大圆角大小，但前提都是要保证密封面宽度均匀，以保证密封面刚度均匀和安装精度，还要考虑与车门总成有合理的间隙要求，一般8mm以上，极限时可做成6mm；见图10所示。

图10 门洞密封面结构

5.2 门框密封面结构设计

车门关闭时，密封条有一个合理的切入方向与角度，切入角度一般定义为80±10°，保证密封条的正常使用寿命与密封效果。

车门关闭时，密封条有一个合理、稳定的变形模式、变形空间大小和压缩量大小。在密封条安装侧（车门侧）应设计成为密封条安装提供准确、稳定、可靠的安装结构，安装面应有足够的宽度，以稳定支撑密封条安装结构，同时要保证密封条的唇边与车门钣金结构有良好的配合关系；在密封条工作侧（侧围侧），密封面设计应与密封条安装位置的开关运动切线方向垂直或近似垂直；密封条一般压缩在侧围的密封面的棱线部位，与车门开关运动切线方向垂直的方向是侧围的主密封面，棱线另一侧的立面是辅助密封面，密封条工作时，应有三分之二以上密封条轮廓线压缩到主密封面上，不因由于钣金件、密封条制造、安装误差，影响密封面的主次关系，而引起密封条工作时产生扭曲变形，影响密封条使用寿命和密封效果；侧围密封面设计时还要考虑密封条的变形空间，为密封条工作时产生变形而提供有效的变形空间，提供密封条正常工作所需的空间大小。图11 所示是B柱上段前部密封结构；图12 所示是B柱上段后部密封结构；图13 所示是B柱下段前部密封结构；图14 所示是B柱下段后部密封结构。

图11B柱上段前部密封结构图12 B柱上段后部密封结构

图13B柱下段前部密封结构图14 B柱下段后部密封结构

密封条外形与相关得尺寸与密封面结构应有一个良好的配合装配关系，确保密封条有一个准确、稳定的装配精度，以保证密封条的性能。

密封条各处的压缩量设计要充分考虑密封条安装后，由于各段的变形不同，导致实际压缩量的变化，从而影响密封效果；在密封条安装时，直线段安装部位不会产生变形，在转角处，尤其是转角角度变化较大、转角半径较小处，密封条安装后，会产生较大的拉深或压缩变形，在密封面设计时应充分考虑由于这种密封条拉深、压缩变形，而导致的压缩量变化，对密封面进行补偿设计，使密封条的实际压缩量在每个位置基本一致；即在密封条处于拉深变形处，由于拉深变形导致密封条实际压缩量变小，所以理论压缩量设计要大些，补偿量应根据密封条变形特性来确定；反之相反。

门框密封面的形状尽量简单，过渡区要均匀光顺，避免形状突变和不必要的凸凹变化，影响密封效果。图15所示是B柱上端拐角处密封面结构；图16所示是B柱下端拐角处密封面结构；图17所示是A柱上端拐角处密封面结构；图18所示是A柱下端拐角处密封面结构；图19所示是后门后上部拐角处密封面结构。

图15B柱上端密封面图16B柱下端密封面

图17A柱上端密封面图18A柱下端密封面

图19后门后上部密封面

6 结论

在车身工艺数据设计阶段，基于这些经验知识的车身侧围设计，能够保证侧围外板的功能性和良好的冲压工艺性能。该设计方法可以应用到车身其他零部件设计中。，使用该方法可提高车身侧围外板设计效率，大大缩短整个车身的开发周期。

参考文献：

[1]郭竹亭.汽车车身设计[M]. 长春：吉林科学技术出版社, 1992.

[2]靳春宁，胡平，陶海龙等. 基于知识工程及面向制造设计的车身部件设计方法和技术[J].吉林大学学报:工学版, 2006, 36(4):548-553

注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。