车身工艺造型虚拟评审

王立影，高恺村，张 琦

车身工艺造型虚拟评审

王立影，高恺村，张 琦

（上汽通用汽车有限公司 整车制造工程部，上海 201201）

文章介绍白车身在产品开发过程中的造型虚拟评审内容，着重探讨车身工艺造型虚拟评审的主要关注点，分析车身工艺未来在造型虚拟评审时间节点、造型虚拟评审效率和质量及造型虚拟评审前瞻性等方面有待改进。研究整车开发过程中造型评审对于产品可制造性及生产成本的影响及解决方案，对未来车身造型评审提出了完善建议，为车身工艺针对造型虚拟评审的深入研究和应用提供参考。

白车身；车身工艺造型；虚拟评审；制造要求

白车身制造过程中涉及零件搬运、工装定位、零件的点焊、涂胶、折边等多种工艺，其相关设备工艺的独特性直接影响产品开发的可制造性[1-3]。因此，在产品开发过程中，将制造要求信息输入给产品工程的同时，也需要通过虚拟技术评估白车身的可制造性，及时发现车身结构设计问题。造型设计在整车开发过程中起到主导作用，产品工程需要根据造型输入进行产品数模结构设计，而造型方面的可制造性评估直接影响开发进度和成本，若前期评估不充分将直接导致产品结构的不可制造或达不到设计效果。因此，车身造型虚拟评审对于提高产品开发效率，降低整车制造风险及制造成本具有重要意义。

本文在介绍车身虚拟评审内容的基础上，着重探讨车身工艺造型虚拟评审的主要关注点，分析车身工艺未来在造型虚拟评审时间节点，造型虚拟评审效率和质量及造型虚拟评审前瞻性等方面的改进点，为车身工艺针对造型虚拟评审的深入研究和应用提供参考。

1 造型虚拟评估

汽车造型评审是在造型阶段，由工艺和产品共同参与，对造型工艺可行性和质量风险等进行评估的一项活动。通过造型、产品和工艺的协同工作，推动造型部门进行合理优化，或者由工艺进行相应制造工艺改进等，从而避免或者减少后续风险的产生。在不同的项目阶段，造型会释放含分缝线外表面数模，同时组织油泥模型评审活动，继而产品会根据造型输入开发结构断面。在造型评审中一般有两类评审内容，一方面是关键界面配合及感知质量的评估，如图1所示，即对零件匹配的阶差和间隙敏感的区域进行识别，通过视觉感知外观是否美观，评估后续制造风险及是否能够满足造型要求；另一方面是车身工艺相关评估，如成形、折边、焊接等可制造性问题的识别和推动，制造过程中涉及多种工艺，其相关设备工艺的独特性直接影响产品造型的可制造性[4]。

图1 车身造型虚拟评估内容示意

2 车身造型虚拟评审关注点

2.1 焊接设备可达性

产品开发过程中，依据造型分缝特征，钣金零件若无法进行冲压一片式成形，则需要对钣金进行分片设计，在零件和零件搭接处通过焊接工艺实现连接以满足造型效果。因此，车身工艺需要进行零件的焊接可达性评估。

以侧围尾灯区域造型设计为例，若尾灯造型为细长形状且尾灯全部为发光体，为了满足灯体安装空间，需要设计较深的尾灯支架，在冲压无法对侧围外板成形尾灯支架时，需要设计额外的尾灯支架并与侧围外板焊接，如图2(a)所示。基于尾灯安装空间及尾灯支架上下翻边与侧围外板的焊接可达性要求，尾灯支架宽度需要设计较宽，如图2(b)所示。因此，在造型评审中需要反馈造型满足制造焊接可达性的产品宽度要求。另一方面也可以搜集类似造型的车型信息，在满足细长形状灯的造型的同时，设计灯与后保配合，而侧围外板可能不必进行分片焊接，如图2(c)所示。或者可以设计较浅的灯安装面，以便侧围外板可以直接成形，而不必进行分片焊接，如图2(d)所示。因此，造型评审过程中一方面评估焊接设备可达性；一方面要进行精益化设计建议，尽量在满足造型的同时降低制造风险。

2.2 焊接工艺控制难度

造型确认的情况下，零件的分片结构也是影响制造的一个因素。造型分缝线的设置不同即使应用相同连接工艺，除了进行焊接可达性评估之外，还要考虑制造过程中的工艺控制难度。以后举门造型为例，如图3所示，后举门外板上下片之间采用激光钎焊连接，零件分缝一种是几字形焊缝轨迹，一种是直线形焊缝轨迹。在激光钎焊过程中，对于半径较小的圆弧段焊缝或过渡段焊缝，需要调整焊接速度和送丝速度来满足焊接质量要求，过快的焊接速度产生的离心力将会阻碍熔融钎料的铺展，使焊接过程不稳定。在一定的焊接速度下，需根据焊缝填充量的多少来匹配适当的送丝速度。送丝速度过快，焊缝表面会出现钎料的堆积，影响外观质量，送丝速度过慢则会使焊缝表面出现下陷，且过少的填充量会影响焊缝的焊接强度。因此，圆弧段焊缝对激光钎焊焊接工艺过程控制更难。因此，在零件分片时优选直线形激光钎焊焊缝轨迹，对制造工艺更加友好。

图3 后举门造型优化示意

2.3 零件及工艺量

造型分缝同样会影响车身钣金的数量及对应的连接工艺量。分缝线位置设计不同，会导致零件尺寸不同，基于钣金成形分析结果做分片设计，从而导致工艺量增加。以侧围外板和翼子板分缝为例，如图4(a)所示，侧围外板前端延伸较长，侧围与翼子板高低相匹配，潜在受侧围外板成形性限制，会将侧围外板前端增加延伸件的分片设计，导致需要车身车间将延伸件焊接至侧围外板上。该设计会增加零件数量和焊接数量，同时小延伸件需要单独开模，增加单件成本。因此，造型评估时可优化为如图4(b)所示状态，即侧围外板与翼子板分缝上移至A柱区域，减小侧围外板尺寸，从而减少成本。

图4 侧围外板前端造型

2.4 折边外观

在车身制造中，折边工艺是连接车身封闭件最常用的一种连接工艺。折边是将外板的翻边紧紧压紧内板，使外板和内板被整合成一体的过程。零件折边的翻边参数的确定直接影响折边状态和制造成本。在造型虚拟评审时，折边所在面的曲率是影响翻边高度的因素，折边弧度较大时一般需缩短外板折边翻边，以避免翻边开裂或钣金堆料。因此，前期要通过造型面及分缝位置评估折边区域型面的曲率，如图5所示，当折边面夹角较大且折边线圆角半径较小时，需评估是否可以折边，如外板无法压紧内板，则需推动造型优化。

图5 后门前端型面

3 讨论

1）评审时间。车身造型开发时间在整车开发计划中比较靠前，因此，针对车身造型的评审越早开始越好，可以提前发现问题避免后期造型更改造成的较大影响。而早期的造型只有面及分缝，还未落实到零件结构数模，因此，需要积累各项目过程中的经验知识，形成造型评审检查清单，并转化成对产品造型设计的制造要求，从而在产品开发最前期更全面地对产品设计进行规范和评审，降低后续项目的实施风险。

2）评审效率和质量。车身造型虚拟评审内容中涉及工具可达性、折边可行性、工艺控制难度等检查，现有的评审方法是打开造型数模，手工进行工具摆放查看工具与零件干涉情况，或者手动测量面曲率等进行人工评估。由于人员工作经验及工作效率因人而异，对于虚拟评审的效率和质量也有影响。因此，如何针对车身造型评审内容开发出自动检查评审的技术及工具是可以研究的课题。

3）评审前瞻。造型是客户第一感官认知，设计美的造型，有助于提高市场竞争力。整车造型上会不断有新的创意特征，对于车身工艺连接工艺等有更多的挑战。因此，在造型评审过程中除了进行传统工艺的可制造性评估外，车身工艺及产品开发工程师更应该前瞻性研究新的断面结构，采用创新性连接工艺等，为实现美的造型提供新实施可能性。

4 展望

产品开发过程中同步进行车身造型虚拟评审可以提前发现制造风险，降低成本。现有成熟车身造型评审关注了产品可制造性和易制造性，但在评审时间节点、提高评审效率及质量、评审前瞻性等方面需要进一步深入研究，从而使造型优美与白车身制造精益性达到完美平衡，提高汽车企业的竞争力。

[1] 蒋荣斌.基于某车型的车身焊装工艺同步工程方法简介[J].汽车工艺与材料,2010(8):5-7.

[2] 袁智军,赵小羽,胡洁,等.基于同步工程的汽车车身设计流程分析[J].机电产品开发与创新,2009,22(5): 81-83.

[3] 郝明,曹铁.汽车车身制造工艺同步工程浅析[J].企业导报,2013(11):281-282.

[4] 王冬梅.浅析汽车产品开发过程中的焊装工艺评审[J].汽车工艺与材料,2021(5):22-28.

Body Process Styling Virtual Assessment

WANG Liying, GAO Kaicun, ZHANG Qi

( Vehicle Manufacturing Engineering, SAIC General Motors Company Limited, Shanghai 201201, China )

This paper introduces the content of virtual assessment of body in white in the process of product development, focuses on the main concerns of virtual assessment of body process, and analyzes the future needs to be improved in the aspects of virtual assessment time node, virtual review efficiency and quality of virtual assessment and forward-looking of virtual assessment. Study the impact to manufacture feasibility and cost down of styling virtual assessment and the resolution, also the improvements need to be analyzed in the future. All the content can be reference for detail exploration in body styling virtual assessment.

Body in white; Body process styling; Virtual assessment; Manufacture requirement

U463.82

A

1671-7988(2023)17-150-04

10.16638/j.cnki.1671-7988.2023.017.027

王立影（1979－），女，博士，正高级工程师，研究方向为汽车制造技术，E-mail:liying_wang@saic-gm.com。