CN105667633A - 基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法 - Google Patents

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Abstract

一种基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法，包括如下步骤：提供工程约束和工艺约束，用于约束改款车型的后备箱门造型变化，所述工程约束包括与原白车身一致的总布置要求、与原白车身一致的车身结构主断面要求以及造型变化后的后备箱门性能要求，所述工艺约束包括满足车型共线的冲压、焊装工艺要求；判断所述工程约束和所述工艺约束是否满足与原白车身共用的条件；若所述工程约束和所述工艺约束满足与原白车身共用的条件，则设计生成改款车型的后备箱门的造型初稿；判断后备箱门的造型初稿是否能保证与原白车身共用；若后备箱门的造型初稿能够保证与原白车身共用，则对后备箱门进行造型详细设计与验证并同步进行车身结构开发。

Description

基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法
技术领域
本发明涉及车身结构设计的技术领域，尤其是涉及一种基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法。
背景技术
汽车市场竞争越来越激烈，汽车车身结构设计迫切需要在较短的周期内，使用少量的资源，创造出满足要求的经济效益，既能有效提高设计效率，又能提高产品性能和质量。传统的造型变化及相关的结构设计受开发经验和技术手段限制，造型变化无法与车身结构设计进行真正的并行设计，开发过程不断重复“设计、分析、设计验证、修改设计、验证修改”的循环，开发的产品很少能一次性成功投入批量生产。
传统的车身结构设计方法受人机工程、车身总布置、空气动力学、制造工艺等约束，在保证汽车性能和可靠性的前提下，车身造型的变化需要系统和复杂的设计验证工作，在整个设计开发阶段此工作重复循环，造成设计改动量大，产品开发周期难以缩短，制约了汽车产品更新换代的的速度。
传统的设计验证需要精确的计算机仿真和快速样机来实现，车身造型变化和结构设计验证用的样机耗费几百万，甚至上千万的成本，在汽车开发成本中占据了很大一部分，不利于对汽车开发的整体成本优化。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法，以缩短产品开发周期，降低汽车开发成本，减少车身结构在设计和制造过程中的重复劳动。
本发明实施例提供一种基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法，包括如下步骤：
S11：提供工程约束和工艺约束，用于约束改款车型的后备箱门造型变化，所述工程约束包括与原白车身一致的总布置要求、与原白车身一致的车身结构主断面要求以及造型变化后的后备箱门性能要求，所述工艺约束包括满足车型共线的冲压、焊装工艺要求；
S12：判断所述工程约束和所述工艺约束是否满足与原白车身共用的条件；
S13：若所述工程约束和所述工艺约束不满足与原白车身共用的条件，则返回步骤S11对所述工程约束和所述工艺约束进行修改；
S14：若所述工程约束和所述工艺约束满足与原白车身共用的条件，则依据所述工程约束和所述工艺约束设计生成改款车型的后备箱门的造型初稿；
S15：判断设计生成的后备箱门的造型初稿是否能保证与原白车身共用；
S16：若设计生成的后备箱门的造型初稿不能保证与原白车身共用，则返回步骤S14重新设计生成变更后的后备箱门的造型初稿；
S17：若设计生成的后备箱门的造型初稿能够保证与原白车身共用，则对后备箱门进行造型详细设计与验证并同步进行车身结构开发。
进一步地，所述与原白车身一致的总布置要求包括行李舱空间、上下后视野线、头部和手部的可达包络要求。
进一步地，所述与原白车身一致的车身结构主断面要求包括车身左右对称面断面、铰链处断面、背门锁处断面、气弹簧断面要求。
进一步地，所述工程约束和所述工艺约束均以文档的形式表达并输入给整车开发系统。
进一步地，在步骤S17中包括判断后备箱门的新造型设计能否沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，如果判断不能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则返回对后备箱门的造型细节进行调整，如果判断能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则继续下一步的验证。
进一步地，在步骤S17中包括对后备箱门与车身结构进行概念设计和详细设计两个阶段，每个阶段都要完成是否通过CAE手段的性能分析、是否通过工艺手段的校核以及是否通过人机校核三个验证项目。
进一步地，在步骤S17中包括使用快速样机来验证后备箱门的新造型结构设计。
进一步地，所述改款车型为SUV，所述后备箱门为SUV的尾门。
进一步地，所述SUV的尾门采用掀背门。
本发明实施例提供的改款车型车身结构设计方法，是基于后备箱门造型变化而同步进行车身结构开发设计，通过保持白车身框体不变，大大缩短了造型变化的后备箱门设计时间和试制周期，最大限度地扩大了白车身的使用范围，节省了制造成本，减少了车身结构在设计和制造过程中的重复劳动。
上述说明仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，而可依照说明书的内容予以实施，并且为了让本发明的上述和其他目的、特征和优点能够更明显易懂，以下特举较佳实施例，并配合附图，详细说明如下。
附图说明
图1是本发明实施例中基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法的流程图。
图2是本发明实施例中基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法的逻辑图。
具体实施方式
为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合附图及较佳实施例，对本发明进行详细说明如下。
目前市面上除推出新车型之外，大多汽车厂商也会针对现有车型推出改款设计。本发明实施例提供了一种改款车型的车身结构设计方法，主要针对汽车尾部的后备箱门进行造型改变，在此基础上同步进行车身结构设计，并且保证原白车身框体不变，缩短产品开发周期，降低汽车开发成本，最大限度地减少车身结构在设计和制造过程中的重复劳动。
图1是本发明实施例中的改款车型车身结构设计方法的流程图，图2是本发明实施例中的改款车型车身结构设计方法的逻辑图，请参图1与图2，该设计方法包括：
S11：提供工程约束和工艺约束，用于约束改款车型的后备箱门造型变化，所述工程约束包括与原白车身一致的总布置要求、与原白车身一致的车身结构主断面要求以及造型变化后的后备箱门性能要求，所述工艺约束包括满足车型共线的冲压、焊装工艺要求；
在进行改款车型的后备箱门造型设计时，需先根据后备箱门的造型变化设定工程约束和工艺约束，用于约束改款车型的后备箱门造型变化。
工程约束和工艺约束指的是在车身结构开发过程中，不同的专业小组对造型设计提供的一系列设计要求。这些工程约束和工艺约束在车身开发过程，都是以文档的形式进行表达并输入给整车开发系统。
在本实施例中，为保证原白车身框体不变，所述工程约束包括与原白车身一致的总布置要求以及与原白车身一致的车身结构主断面要求。其中，与原白车身一致的总布置要求至少包括行李舱空间、上下后视野线、头部和手部的可达包络，与原白车身一致的车身结构主断面要求至少包括Y0断面、铰链处断面、背门锁处断面、气弹簧断面，Y0断面即车身左右对称面断面。另外，所述工程约束还包括造型变化后的后备箱门性能要求。
白车身(BodyinWhite)是指完成焊接但未涂装之前的车身，不包括四门两盖等运动件。本实施例在进行后备箱门的造型设计时，要求控制在保持原白车身整体不变的条件下进行，要求与原白车身光顺连接或过渡，并体现另一种造型风格。因此，提供的工程约束和工艺约束需保证与原白车身共用，其中工程约束需提供与原白车身一致的总布置要求(包括行李舱空间、上下后视野线、头部和手部的可达包络等)，需提供与原白车身一致的车身主断面(包络Y0断面、铰链处断面、背门锁处断面、气弹簧断面等)，需提供造型变化后的后备箱门性能目标，而工艺约束需提供冲压、焊装等基本要求。
依据后备箱门的造型变化设定好工程约束和工艺约束后，这些工程约束和工艺约束均以文档的形式表达(即存成文档)，并输入给整车开发系统。整车开发系统是在整车开发过程中需要用到的开发系统，包括但不限于利用各种开发软件和开发设备，开发软件例如可以使用ADAMS(AutomaticDynamicAnalasisofMechanicalSystem，美国MDI公司开发的虚拟样机仿真分析软件)、Matlab(MatrixLaboratory，美国Mathworks公司开发的商业数学软件)、CATIA(ComputerAidedTri-DimensionalInterfaceApplication，法国达索公司开发的计算机辅助三维交互式运用软件)等相同或相似功能的设计软件。
S12：判断所述工程约束和所述工艺约束是否满足与原白车身共用的条件；
在本实施例中，要求在保持原白车身整体不变的条件下进行后备箱门的造型设计，整车开发系统根据提供的所述工程约束和所述工艺约束，结合原白车身框体结构，判断所述工程约束和所述工艺约束是否能够满足与原白车身共用的条件，即由整车开发系统判断这些用于约束后备箱门造型变化的工程约束和工艺约束的正确性、有效性和可行性。也就是说，在步骤S12中，判断的是步骤S11提供的这些约束条件能否满足保证原白车身框架共用这样一个大前提。
S13：若所述工程约束和所述工艺约束不满足与原白车身共用的条件，则返回步骤S11对所述工程约束和所述工艺约束进行修改；
若经由整车开发系统判断所述工程约束和所述工艺约束不能够满足与原白车身共用，即上述步骤S11提供的约束条件满足不了与原白车身共用，那么需要修改这些工程约束和工艺约束，则返回步骤S11中对所述工程约束和所述工艺约束进行修改，直至这些约束条件可实现与原白车身共用这个前提，最后这些工程约束和工艺约束才能最终提供给整车开发系统进行造型设计。
S14：若所述工程约束和所述工艺约束满足与原白车身共用的条件，则依据所述工程约束和所述工艺约束设计生成改款车型的后备箱门的造型初稿；
若经由整车开发系统判断所述工程约束和所述工艺约束能够满足与原白车身共用，则可由造型工程师借助于整车开发系统中的造型设计软件，依据所述工程约束和所述工艺约束设计生成改款车型的后备箱门的造型初稿。后备箱门新造型的设计一般在原来造型基础上进行有条件的变更得到，也就是说新造型的变动幅度不是很大，属于中改款。
S15：判断设计生成的后备箱门的造型初稿是否能保证与原白车身共用；
在本步骤S15中，判断的是后备箱门新造型的初稿设计能否满足与原白车身共用的条件。由于造型设计是主观性非常高的活动，一个简单的造型调整就有可能造型与原白车身无法共用，故对后备箱门的新造型进行白车身框架共用条件的评估是必不可少的。同时本步骤S15的这个判断跟步骤S12的判断是不冲突的，步骤S12是在白车身框架的基础上来评估工程约束和工艺约束是否可行，若可行，再将这些工程约束和工艺约束输入至造型阶段进行备箱门的造型调整与设计。而步骤S15是由整车开发系统对设计得出的新造型进行评估，确定这个造型是否满足白车身框架共用的条件。
S16：若设计生成的后备箱门的造型初稿不能保证与原白车身共用，则返回步骤S14重新设计生成变更后的后备箱门的造型初稿；
若设计生成的后备箱门的造型初稿不能保证与原白车身共用，由造型工程师对后备箱门的造型进行变更，然后重新设计生成变更后的后备箱门的造型初稿，直至设计生成的后备箱门的造型初稿能够保证与原白车身共用为止。
S17：若设计生成的后备箱门的造型初稿能够保证与原白车身共用，则对后备箱门进行造型详细设计与验证并同步进行车身结构开发。
后备箱门造型的详细设计过程，就是对完成步骤S17判断后的后备箱门造型初稿进行细化处理。在造型的细化处理中，要求同步进行车身结构开发，通过结构设计和工程校核来判断后备箱门的造型调整是否能投入生产。
在车身结构开发的过程中，步骤S17还具体包括：
判断后备箱门的新造型设计能否沿用原白车身上与后备箱门相关的附件。保持白车身框体不变的原则，需从产品开发设计早期就确定，通过分析后备箱门相关的零部件的共性和个性，找出具有保持白车身不变这一共性的零部件，能够沿用的尽量沿用，既降低了生产成本，又保证了可靠性。如果判断不能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则返回对后备箱门的造型细节进行调整，如果判断能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则继续下一步的验证。
对后备箱门与车身结构进行概念设计和详细设计两个阶段。后备箱门与车身结构的结合设计需通过概念设计和详细设计两个阶段，每个阶段都要完成是否通过CAE(计算机辅助工程)手段的性能分析、是否通过工艺手段的校核以及是否通过人机校核三个验证项目。即每一个阶段都需完成详细的造型可行性分析，需完成对造型变化后的人机和法规确认，需确认后备箱门的相关附件是否保证白车身共用，需使用CAE(计算机辅助工程)手段完成对后备箱门结构的性能分析，需通过CAE手段完成对后备箱门结构进行冲压、焊装、涂装、总装等工艺校核。
后备箱门新造型结构的验证还可通过快速样机来实现，包括对后备箱门相关的人机要求进行校核，对早期定义的后备箱门性能目标进行确认，对焊装、总装工艺性进行检查。快速样机主要采用数字样机(仿真)进行验证，可减少物理样机(真车)的用量，降低成本。
在车身结构开发的每个过程中，若后备箱门的造型设计细节无法满足工程设计要求，将返回继续调整后备箱门的造型细节，直至后备箱门的造型设计细节满足工程设计要求为止。
如果上述验证均通过，则对造型变化后的新后备箱门与车身结构进行生产准备和批量化生产。由于设计阶段坚持了白车身不变的目标，在生产准备阶段，可实现对后备箱门的批量化生产进行快速对应。
在本实施例中，改款车型为针对SUV，因此后备箱门为SUV的尾门。而且，SUV的尾门具体是采用掀背门。但本发明不限于此，本发明的设计方法同样适用于小轿车的改款车型车身结构设计。
本实施例的设计方法侧重于后备箱门的产品设计过程，基于后备箱门造型变化进行改款车型的车身结构设计，要求设计阶段各专业小组共同参与，造型组完成对后备箱门造型变化的美术效果图设计，并生产车身外表面的数学模型，车身组进行后备箱门结构的CAD设计，并对背门运动干涉、内部结构布置进行检查，仿真组对结构刚度、碰撞性能、强度寿命进行分析，车身工艺组对后备箱门结构进行冲压成型性分析并确认冲压工艺方案，焊装工艺人员进行焊装工艺性分析，焊装和总装人员根据企业的工艺要求提出合理的建议和要求。把不同专业组的数据集成管理，使在各个部门，各个阶段，数据都能快速、顺畅、准确、可靠地进行传递，从而真正实现车身的并行设计。
本实施例的设计方法在车身设计并行和协同开发中引入了平台化和通用化概念，即使后备箱门造型发生了变化，在设计过程中产品共享了许多零部件和相同的生产工艺。由于保证了白车身框体不变，许多零部件共用，许多生产工艺流程共用，背门相关的接口相同，达到了平台化的条件，开发过程要求从一开始就考虑后备箱门生命周期的各种因素，可将所有质量问题消灭在设计阶段。而通过保持白车身框体不变，最大限度地扩大了白车身的使用范围，最大限度地减少了车身结构在设计和制造过程中的重复劳动。
本实施例的设计方法通过白车身框体不变的平台化思想，节省了制造成本，从而可以进行大量生产，从而企业因产品规模扩大而得到了经济上的节约，大批量的购买沿用件从而使原料价格降低，使得产品更具有生产力。汽车采用相同的白车身，而生产出来的不同车型在市场中更具有价值，因为各具特色的同平台汽车更好地和目标消费者的需求相一致。同时，同一白车身制造出的新产品通过品牌的强化能给人独特感和优越感。由于白车身的通用，大大缩短了造型变化的后备箱门设计时间和试制周期，提高了专业化生产水平和产品质量，减少了改款车型投放市场的时间。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器、磁盘或光盘等。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非对本发明作任何形式上的限制，虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围内。

Claims (9)

1.一种基于后备箱门造型变化的改款车型车身结构设计方法，其特征在于，包括如下步骤：
S11：提供工程约束和工艺约束，用于约束改款车型的后备箱门造型变化，所述工程约束包括与原白车身一致的总布置要求、与原白车身一致的车身结构主断面要求以及造型变化后的后备箱门性能要求，所述工艺约束包括满足车型共线的冲压、焊装工艺要求；
S12：判断所述工程约束和所述工艺约束是否满足与原白车身共用的条件；
S13：若所述工程约束和所述工艺约束不满足与原白车身共用的条件，则返回步骤S11对所述工程约束和所述工艺约束进行修改；
S14：若所述工程约束和所述工艺约束满足与原白车身共用的条件，则依据所述工程约束和所述工艺约束设计生成改款车型的后备箱门的造型初稿；
S15：判断设计生成的后备箱门的造型初稿是否能保证与原白车身共用；
S16：若设计生成的后备箱门的造型初稿不能保证与原白车身共用，则返回步骤S14重新设计生成变更后的后备箱门的造型初稿；
S17：若设计生成的后备箱门的造型初稿能够保证与原白车身共用，则对后备箱门进行造型详细设计与验证并同步进行车身结构开发。
2.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：所述与原白车身一致的总布置要求包括行李舱空间、上下后视野线、头部和手部的可达包络要求。
3.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：所述与原白车身一致的车身结构主断面要求包括车身左右对称面断面、铰链处断面、背门锁处断面、气弹簧断面要求。
4.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：所述工程约束和所述工艺约束均以文档的形式表达并输入给整车开发系统。
5.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：在步骤S17中包括判断后备箱门的新造型设计能否沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，如果判断不能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则返回对后备箱门的造型细节进行调整，如果判断能沿用原白车身上与后备箱门相关的附件，则继续下一步的验证。
6.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：在步骤S17中包括对后备箱门与车身结构进行概念设计和详细设计两个阶段，每个阶段都要完成是否通过CAE手段的性能分析、是否通过工艺手段的校核以及是否通过人机校核三个验证项目。
7.如权利要求1所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：在步骤S17中包括使用快速样机来验证后备箱门的新造型结构设计。
8.如权利要求1至7任一项所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：所述改款车型为SUV，所述后备箱门为SUV的尾门。
9.如权利要求8所述的改款车型车身结构设计方法，其特征在于：所述SUV的尾门采用掀背门。
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