車身工藝造型虛擬評審

王立影，高愷村，張 琦

車身工藝造型虛擬評審

王立影，高愷村，張 琦

（上汽通用汽車有限公司 整車制造工程部，上海 201201）

文章介紹白車身在產品開發過程中的造型虛擬評審內容，著重探討車身工藝造型虛擬評審的主要關注點，分析車身工藝未來在造型虛擬評審時間節點、造型虛擬評審效率和質量及造型虛擬評審前瞻性等方面有待改進。研究整車開發過程中造型評審對于產品可制造性及生產成本的影響及解決方案，對未來車身造型評審提出了完善建議，為車身工藝針對造型虛擬評審的深入研究和應用提供參考。

白車身；車身工藝造型；虛擬評審；制造要求

白車身制造過程中涉及零件搬運、工裝定位、零件的點焊、涂膠、折邊等多種工藝，其相關設備工藝的獨特性直接影響產品開發的可制造性[1-3]。因此，在產品開發過程中，將制造要求信息輸入給產品工程的同時，也需要通過虛擬技術評估白車身的可制造性，及時發現車身結構設計問題。造型設計在整車開發過程中起到主導作用，產品工程需要根據造型輸入進行產品數模結構設計，而造型方面的可制造性評估直接影響開發進度和成本，若前期評估不充分將直接導致產品結構的不可制造或達不到設計效果。因此，車身造型虛擬評審對于提高產品開發效率，降低整車制造風險及制造成本具有重要意義。

本文在介紹車身虛擬評審內容的基礎上，著重探討車身工藝造型虛擬評審的主要關注點，分析車身工藝未來在造型虛擬評審時間節點，造型虛擬評審效率和質量及造型虛擬評審前瞻性等方面的改進點，為車身工藝針對造型虛擬評審的深入研究和應用提供參考。

1 造型虛擬評估

汽車造型評審是在造型階段，由工藝和產品共同參與，對造型工藝可行性和質量風險等進行評估的一項活動。通過造型、產品和工藝的協同工作，推動造型部門進行合理優化，或者由工藝進行相應制造工藝改進等，從而避免或者減少后續風險的產生。在不同的項目階段，造型會釋放含分縫線外表面數模，同時組織油泥模型評審活動，繼而產品會根據造型輸入開發結構斷面。在造型評審中一般有兩類評審內容，一方面是關鍵界面配合及感知質量的評估，如圖1所示，即對零件匹配的階差和間隙敏感的區域進行識別，通過視覺感知外觀是否美觀，評估后續制造風險及是否能夠滿足造型要求；另一方面是車身工藝相關評估，如成形、折邊、焊接等可制造性問題的識別和推動，制造過程中涉及多種工藝，其相關設備工藝的獨特性直接影響產品造型的可制造性[4]。

圖1 車身造型虛擬評估內容示意

2 車身造型虛擬評審關注點

2.1 焊接設備可達性

產品開發過程中，依據造型分縫特征，鈑金零件若無法進行沖壓一片式成形，則需要對鈑金進行分片設計，在零件和零件搭接處通過焊接工藝實現連接以滿足造型效果。因此，車身工藝需要進行零件的焊接可達性評估。

以側圍尾燈區域造型設計為例，若尾燈造型為細長形狀且尾燈全部為發光體，為了滿足燈體安裝空間，需要設計較深的尾燈支架，在沖壓無法對側圍外板成形尾燈支架時，需要設計額外的尾燈支架并與側圍外板焊接，如圖2(a)所示。基于尾燈安裝空間及尾燈支架上下翻邊與側圍外板的焊接可達性要求，尾燈支架寬度需要設計較寬，如圖2(b)所示。因此，在造型評審中需要反饋造型滿足制造焊接可達性的產品寬度要求。另一方面也可以搜集類似造型的車型信息，在滿足細長形狀燈的造型的同時，設計燈與后保配合，而側圍外板可能不必進行分片焊接，如圖2(c)所示。或者可以設計較淺的燈安裝面，以便側圍外板可以直接成形，而不必進行分片焊接，如圖2(d)所示。因此，造型評審過程中一方面評估焊接設備可達性；一方面要進行精益化設計建議，盡量在滿足造型的同時降低制造風險。

2.2 焊接工藝控制難度

造型確認的情況下，零件的分片結構也是影響制造的一個因素。造型分縫線的設置不同即使應用相同連接工藝，除了進行焊接可達性評估之外，還要考慮制造過程中的工藝控制難度。以后舉門造型為例，如圖3所示，后舉門外板上下片之間采用激光釬焊連接，零件分縫一種是幾字形焊縫軌跡，一種是直線形焊縫軌跡。在激光釬焊過程中，對于半徑較小的圓弧段焊縫或過渡段焊縫，需要調整焊接速度和送絲速度來滿足焊接質量要求，過快的焊接速度產生的離心力將會阻礙熔融釬料的鋪展，使焊接過程不穩定。在一定的焊接速度下，需根據焊縫填充量的多少來匹配適當的送絲速度。送絲速度過快，焊縫表面會出現釬料的堆積，影響外觀質量，送絲速度過慢則會使焊縫表面出現下陷，且過少的填充量會影響焊縫的焊接強度。因此，圓弧段焊縫對激光釬焊焊接工藝過程控制更難。因此，在零件分片時優選直線形激光釬焊焊縫軌跡，對制造工藝更加友好。

圖3 后舉門造型優化示意

2.3 零件及工藝量

造型分縫同樣會影響車身鈑金的數量及對應的連接工藝量。分縫線位置設計不同，會導致零件尺寸不同，基于鈑金成形分析結果做分片設計，從而導致工藝量增加。以側圍外板和翼子板分縫為例，如圖4(a)所示，側圍外板前端延伸較長，側圍與翼子板高低相匹配，潛在受側圍外板成形性限制，會將側圍外板前端增加延伸件的分片設計，導致需要車身車間將延伸件焊接至側圍外板上。該設計會增加零件數量和焊接數量，同時小延伸件需要單獨開模，增加單件成本。因此，造型評估時可優化為如圖4(b)所示狀態，即側圍外板與翼子板分縫上移至A柱區域，減小側圍外板尺寸，從而減少成本。

圖4 側圍外板前端造型

2.4 折邊外觀

在車身制造中，折邊工藝是連接車身封閉件最常用的一種連接工藝。折邊是將外板的翻邊緊緊壓緊內板，使外板和內板被整合成一體的過程。零件折邊的翻邊參數的確定直接影響折邊狀態和制造成本。在造型虛擬評審時，折邊所在面的曲率是影響翻邊高度的因素，折邊弧度較大時一般需縮短外板折邊翻邊，以避免翻邊開裂或鈑金堆料。因此，前期要通過造型面及分縫位置評估折邊區域型面的曲率，如圖5所示，當折邊面夾角較大且折邊線圓角半徑較小時，需評估是否可以折邊，如外板無法壓緊內板，則需推動造型優化。

圖5 后門前端型面

3 討論

1）評審時間。車身造型開發時間在整車開發計劃中比較靠前，因此，針對車身造型的評審越早開始越好，可以提前發現問題避免后期造型更改造成的較大影響。而早期的造型只有面及分縫，還未落實到零件結構數模，因此，需要積累各項目過程中的經驗知識，形成造型評審檢查清單，并轉化成對產品造型設計的制造要求，從而在產品開發最前期更全面地對產品設計進行規范和評審，降低后續項目的實施風險。

2）評審效率和質量。車身造型虛擬評審內容中涉及工具可達性、折邊可行性、工藝控制難度等檢查，現有的評審方法是打開造型數模，手工進行工具擺放查看工具與零件干涉情況，或者手動測量面曲率等進行人工評估。由于人員工作經驗及工作效率因人而異，對于虛擬評審的效率和質量也有影響。因此，如何針對車身造型評審內容開發出自動檢查評審的技術及工具是可以研究的課題。

3）評審前瞻。造型是客戶第一感官認知，設計美的造型，有助于提高市場競爭力。整車造型上會不斷有新的創意特征，對于車身工藝連接工藝等有更多的挑戰。因此，在造型評審過程中除了進行傳統工藝的可制造性評估外，車身工藝及產品開發工程師更應該前瞻性研究新的斷面結構，采用創新性連接工藝等，為實現美的造型提供新實施可能性。

4 展望

產品開發過程中同步進行車身造型虛擬評審可以提前發現制造風險，降低成本。現有成熟車身造型評審關注了產品可制造性和易制造性，但在評審時間節點、提高評審效率及質量、評審前瞻性等方面需要進一步深入研究，從而使造型優美與白車身制造精益性達到完美平衡，提高汽車企業的競爭力。

[1] 蔣榮斌.基于某車型的車身焊裝工藝同步工程方法簡介[J].汽車工藝與材料,2010(8):5-7.

[2] 袁智軍,趙小羽,胡潔,等.基于同步工程的汽車車身設計流程分析[J].機電產品開發與創新,2009,22(5): 81-83.

[3] 郝明,曹鐵.汽車車身制造工藝同步工程淺析[J].企業導報,2013(11):281-282.

[4] 王冬梅.淺析汽車產品開發過程中的焊裝工藝評審[J].汽車工藝與材料,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，正高級工程師，研究方向為汽車制造技術，E-mail:liying_wang@saic-gm.com。