白车身结构轻量化设计

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1、132机械设计JOURNALOFMACHINEDESIGN白车身结构轻量化设计何章霖，丁勇，吴成明(浙江吉利汽车研究院有限公司，浙江临海317000)摘要：本文以吉利某款车身为例，介绍了白车身结构的轻量化设计流程以及轻量化效果，并就车身轻量化方案的部分内容作了详细说明．关键词：白车身：轻量化设计；设计流程就目前全球汽车行业的发展来看，白车身的轻量化设计是汽车设计的重要趋势之一．白车身轻量化设计的根本目的在于节油、减捧、降低成本．本文以吉利某款车型车身设计为例，介绍了白车身结构的轻量化设计流程以及轻量化效果，并就车身轻量化方案的部分内容作了说明．1车身设计流程I．I车

2、身设计基本流程车身件是技术密集型、劳动密集型产品，汽车产品有产量大、品种多的特点．在经过100多年经验积累的基础上，为了保证汽车产品的高品质的和低成本的投入．汽车设计工程师们总结出车身设计的基本流程。如图I所示．■．。j：‘：’循环。：⋯’’、。，jj”_：“翟广—————————1图I车身设计的基本流程从图l的车身设计流程上看，这个基本流程有以下特点：①车身产品的质量得以保证：经过从设计到验证的循环过程，可以完酱车身结构的设计并且弥补设计缺陷；②产品周期较长：设计和制作样车都需要有足够的完成时间，如果循环的次数增多，则开发的周期也就相应的增长，按照各个整车项目的实

3、际来看，要按以上的流程完成一个项目需要至少30个月；@人力资源、自然资源的需求量大：由于需要从设计到验证的循环，因此需要投入大量的人力资源完成整个循环的相关工作，同时需要大量的钢材来完成样车的制作．1．2融入CAE后的车身设计流程随着计算机技术的飞速发展，车身设计过程中越来越依赖于计算机的辅助设计．上文提到的车身设计基本流程中的设计这一环节已经运用了计算机辅助设计(CAD技术)，而且这项技术已经相当的成熟，现阶段，计算机辅助工程(CAE技术)已经广泛地融入到了车身设计的过程当中，如图2所示．循环攻敢减少图2融入CAE的车身设计流程从图2可以看出．将计算机辅助工程融入

4、到了车身的开发过程中．在设计和制作样车之间增加了CAE环节，CAE和设计之间形成一个小的循环，可以明显地减少从设计到验证这个大循环的次数．将计算机辅助工程融入到车身开发中有以下优点：①缩短了产品的开发周期：将CAE技术应用到开发过程当中。可以减少样车的制作时间，还可以与设计基本同步进行。开发周期可以由原来的30个月缩短到26个月；②节约了开发资金：CAE技术可以将一些设计缺陷和风险在制作样车之前消除。不仅减少了样车制作的重复率，而且节约了样车制作的成本．计算机资源可以在多个项目中重复使用，使用寿命较长，花费在计算机上的成本可以平分到所有项目当中，降低了整体的开发成本

5、，节约了开发资金．1．3融入a墟优化后的车身设计流程题上文提到的CAE只是简单地介入开发过程当中，单纯地对设计目标进行计算机辅助验证，并没有起到对设计的指导作用，CAE优化弥补了这方面的不足，如图3所示．～优化设计。。”，．7’+⋯j，一‘7图3融入CAE优化后的车身设计流程CAE优化从主观上改变了CAE单纯分析的意义，通过先进的计算机应用辅助技术，为设计者提供强大的设计支持。为车身开发乃至整车的开发提供了大量的理论数据支持．优化设计包含了计算机可分析的各个方面内容，轻量化设计是CAE优化设计中重要的一部分，以某款车的开发为例，在规划阶段已经确定了整车及各个系统的质

6、量目标，车身的质量设计目标450kg，在满足各项功能的前提下，轻量化优化设计还需要达到此设计目标，除此之外优化设计还包括了车身模态优化、碰撞安全优化等．为达到此重量设计目标，车身设计采取了结构优化、激光拼焊技术的使用、高强度钢板的应用等措施，受文章篇幅所限，下文将简单介绍激光拼焊的使用和高强度钢板的应用两项内容．2车身轻量化设计方案车身的轻量化设计并不只是按质量来决定，它也与要达到的车身尺寸和车辆功能要求密切相关．为了给评估轻量化工程何章暮．等白车身结构轻量化设计的效果啦计一个标准，还引入T一个专用的轻量化系轧．车自的设计不仅需要从CAE中吸取最佳的优化方寰．还要鲒

7、台村抖的选择、I艺的台理性、生产成本等进行综台的判断．形成詹终的车身结构．下文将结台吉利某车型开笈的具体事倒阐述轻量化的设计城程厦方案。2I自车身结构轻量化设计流程根据±述韵忧化方案对车身结构作了相应的佳改后，车身／7—ih咬墅萝嘲目4t^轻■m的$身设计毒8由图{可见，在车身的安全性能达到各项目标值的基础I．培台车身模态分析、NvH分析等各方面的性能指标。提出针对车身的轻量化设计方案：包括澈光拼焊技术的使用、双相高强度锶扳在主要受力区域的使用等．擞光拼焊扳的应用．在该项目的车身设计过程中．经优化模拟，决定采用澈光拼焊拄术．用于翻围B柱加强扳和门植加强板，如圈5