汽车车身系统开发概述与展望

房长江，艾青牧，王三琴，付佳，王铮，裴浩凯，陈宝成



汽车车身系统开发概述与展望

房长江1，艾青牧2，王三琴1，付佳1，王铮3，裴浩凯1，陈宝成4

（1.博坦德工业工程技术（上海）有限公司长春分公司，吉林 长春 130013； 2.中国航发哈尔滨轴承有限公司，黑龙江 哈尔滨 150025；3.上海埃维汽车技术股份有限公司，上海 201805； 4.中国电子科技集团公司第四十九研究所，黑龙江 哈尔滨 150001）

汽车车身系统的主要作用是保护驾乘人员安全以及构建良好的空气力学环境。在汽车新车型的开发过程中，车身系统是直接影响设计成功与否的重要因素。车身系统要求具有很高的防撞抗冲击能力，以及高度的清洁性、舒适性和智能性，本文主要从车身系统的开发流程及技术展望两个方面进行论述。

车身系统；开发流程；技术展望

前言

汽车车身系统主要包括下车身系统和上车身系统两个部分。下车身系统又称车体平台，由前舱系统、地板系统和后围系统构成；上车身系统则主要由左右侧围系统和顶盖系统构成。车身系统是整车的重要组成部分，其具有坚固性、稳定性、舒适性和密封性等方面的特点。因此，对汽车车身系统的开发流程和技术展望进行研究，对于提升汽车的整体品质有着十分重要的意义。

1 开发流程

汽车车身系统的开发流程，大致可分为前期策划、工程设计、实车验证、产品定型等四个阶段。

1.1 前期策划阶段

在该阶段，主要通过市场调研对相关的市场信息进行系统的收集、整理、纪录和分析，可以了解和掌握消费者的汽车消费趋势、消费偏好和消费要求的变化，确定顾客对新的汽车产品是否有需求，或者是否有潜在的需求等待开发，然后根据调研数据进行分析研究，总结出科学可靠的市场调研报告，为企业决策者的新车型研发项目计划，提供科学合理的参考与建议。

而项目可行性分析是在市场调研的基础上进行的，根据市场调研报告生成项目建议书，进一步明确汽车形式以及市场目标。可行性分析包括外部的政策法规分析、以及内部的自身资源和研发能力的分析，包括车身设计、工艺、生产以及成本等方面的内容。在完成可行性分析后，就可以对新车型的车身设计目标进行初步的设定，设定的内容包括车身结构形式及强度刚度等要求。

1.2 工程设计阶段

工程设计阶段又分为车身概念数据设计阶段、车身工艺数据设计阶段、车身开模数据设计阶段。

1.2.1车身概念数据设计阶段

一般车身的概念设计主要工作包括造型可行性分析、主断面设计、车身三维数据设计、焊接顺序定义和NVH方案定义，当然也需要进行SE协同设计，首轮CAE分析也是在此阶段开始的。

1.2.2车身工艺数据设计阶段

该阶段的主要工作是基于CAE和SE等部门的第一轮问题反馈，对车身三维数据进行不断优化，使之尽可能的满足冲压工艺、焊装工艺、涂装工艺和总装工艺要求。如定义车身零件的冲压角度，设定有效焊接边的距离，预留涂装漏液孔，校核总装工具的装配空间等内容。

1.2.3车身开模数据设计阶段

车身开模数据设计阶段是在工艺数据设计阶段完成的车身三维数据的基础上，根据其他专业设计条件的输入、结合第二轮CAE分析的报告和供应商冲压分析报告进行的详细三维数据的设计工作。

开模数据设计完成后发布给供应商开展试制工作，同时CAE部门会将最后一轮的分析网格数据共享给整车安全部门进行整车碰撞分析工作。目的是检验本轮数据是否满足《乘用车正面碰撞的乘员保护》和《汽车侧面碰撞的乘员保护》的要求。分析模型包括白车身、车门、发动机罩、行李舱盖、动力总成、前悬置、后悬置、座椅、假人等。

1.3 实车验证阶段

实车验证包括两个重要组成部分，样车装配和试验验证。

样车装配过程中，可以对车身系统的装配关系、运动轨迹、公差设计等方面进行充分验证，这一阶段出现的问题，都应反馈回设计上进行仔细检查，由此判断是设计问题、工艺问题还是质量问题，从而进行有目的性的整改。

车身系统的试验主要包括疲劳试验、刚度试验等台架试验，以及作为整车的组成部分，进行碰撞、NVH等试验。试验是对CAE分析结果的进一步验证，同时也对工程设计、样车装配、零件质量提出进一步的改进方向。

1.4 产品定型阶段

经过实车验证合格后的产品，随着整车开发项目通过投产签署，应进入产品定型阶段。产品定型阶段的工作主要包括数据归档、技术文件编制及归档等。

归档的数据包括主断面图、3D、2D、技术条件，应按统一的要求进行归档，并确保数据的可读性和正确性。

2 车身系统开发技术展望

车身系统对整车的性能有至关重要的作用，由于车身系统支撑着整车许多关键的总成和零部件，所以它的重量也是整车各大总成中最重的。鉴于车身系统对安全、室内噪音和耐久的重要影响，我们对它的整体要求是在尽可能提升结构性能的前提下，质量最轻，质量利用率最高和布置上的最大包容性。

2.1 笼式车身结构

笼式车身结构是指通过车身加强板彼此焊接把乘员舱构造成一个类似于笼子的框架结构。目前，笼式车身结构当以劳斯莱斯、奥迪A2为典范，它们都是采用铝型材结合水注成型工艺或铆接和激光焊接完成车身主体框架结构。其最大的优点是车身安全性很高，因为无论从哪个方向来的冲击，都会由整个笼子来承担。除此以外，笼式车身结构还拥有车身质量轻、美观等其他优点。

2.2 车身轻量化

随着节能和环保意识的提高，大量的新材料新工艺也在帮助车身降低重量。首先是高强钢，通过提升钢材的屈服强度，使同样结构设计的情况下，车身结构能够吸收更多能量。

其次就是以铝为代表的轻质合金，采用铝合金可以显著的降低车身重量。

再次，碳纤维也已经在车身上开始应用了，宝马最新的i3就采用了一个碳纤维的顶棚。此外还有很多塑料零件应用于车身上，比如大众系的车子都采用了塑料的前端水箱框架结构，有些车子有GMT材料的后地板等等。

除了结构件之外，还有很多新的技术被开发出来用于提升车身性能，降低车身重量，比如结构胶，过去烘烤硬化结构胶只在车身上有少量应用，但是现在的趋势是可以通过采用更多的结构胶提升车身刚度性能，从而降低车身零件的重量。

2.3 夹层钢板和LASD的应用

成员舱内的噪音一般由空气传播的噪音和结构件被动激励产生的噪音组成。噪声源一般是发动机噪音、风噪、路噪和轮胎噪音。

夹层钢板采用两层钢板中间夹减振胶的三明治结构，它对结构噪音和空气噪音都有良好的隔振效果，一般料厚为1.1mm，其中钢板厚度为0.5mm，减振胶厚度0.1mm。但夹层钢板不能用于具有A表面的零件和承载的结构件，对焊接也有一定的局限性。目前仅用在通用凯迪拉克车身前舱隔板上。

LASD主要用于替代油漆车间涂装的隔音垫和总装车间粘的隔音垫。它对结构噪音和空气噪音有良好的隔振效果，尤其是对空气噪音。该解决方案适用广泛，但由于采用机器人喷涂，所以投资较高。

3 结论

近年来，我国的汽车车身系统开发技术已经取得了很大的发展，但与汽车工业发达国家相比还有很大距离，特别是在新材料的研制和应用、车身轻量化等方面还存在着很大的不足，今后，我们应该更加重视对各类汽车车身产品资料的收集和分析，不断消化和吸收，进一步提升我国整车制造企业的产品研发能力。

[1] 羊拯民.汽车车身设计[M].北京:机械工业出版社,2008.

[2] 吴亚良.现代轿车车身设计[M].上海:上海科学技术出版社,1999.

The Introduction of automative body system devolopment and expectation

Fang Changjiang1, Ai Qingmu2, Wang Sanqin1, Fu Jia1, Wang Zheng3, Pei Haokai1, Chen Baocheng4

（1.Bertrandt Engineering Shanghai Co., Ltd. Changchun Branch, Jilin Changchun 130013; 2. Harbin Bearing Co., Ltd, Heilongjiang Harbin 150025; 3. Shanghai IVY Auto Technology Co., Ltd, Shanghai 201805; 4.The 49th Research Institute of China Electronics Technology Group Corporation, Heilongjiang Harbin 150001）

The main function of automobile body system is to protect the safety of the passenger and to build a good air mechanics environment. In the development of new car models, the body system is an important factor that directly influences the design success. Body system requirements of high collision impact resistant ability, and a high degree of clean, comfortable and intelligent, this article contains the body system development process and technical expectation.

body system; development process; technical expectation

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1671-7988(2018)16-131-03

U463.8

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CLC NO.: U463.8

房长江，民革成员，中级工程师，就职于博坦德工业工程技术（上海）有限公司长春分公司。

10.16638/j.cnki.1671-7988.2018.16.047