商用车造型设计

商用车造型设计（精选十篇）

商用车造型设计 篇1

关键词：线束设计,搭铁对比(Benchmark),电源分配

前言

随着人们对汽车安全性、舒适性、经济性的要求不断提高,电控单元在汽车上的应用越来越多。各控制单元之间交换的数据也越来越复杂,这就要求电线束的设计必须具有优质的数据传输性能和靠靠性,同时要求节省空间,减少汽车自身的重量。

本文对线束设计过程中需重点考虑的问题进行了分析,如电源分配、搭铁选择等,对具体案例进行了分析,以求整车线束理论设计和实际经验的融合的设计构想。

1、概述

电线束在整车中的作用是将电器系统的电源信号和数据信号及传递和交换,实现电器系统的功能和要求。在汽车的电线束的设计中,应该着重考虑以下几个问题:

a、电源分配;b、接地;c、导线选择;d、信号间的干扰;e、接线的一般规律;

对以上问题的处理质量直接会影响到线束的质量和可靠性。下面主要就以上四个问题进行分析阐述。

2、电源分配

我们知道电路都遵循近路原则,在电源的设计和分配中,必须遵循这一原则,要求在电路设计及其线束设计的过程中,电路的距离尽可能的短,并且尽量不出现绕路的情况。如下图所示:

这种电路中就没有遵循此原则,线路中就存在绕路的情况。同时,我们知道电器元件的工作也会有一定的波动,那么在这样的线路中,在电器1、2、3中产生的波动就可能在主电路上产生叠加,这样就会影响电器件工作的稳定性和准确性。所以在电路和线束的设计中应该避免这种情况的发生。所以应该进行如下图的更改:

这样就不会出现绕路的情况,也提高了电器件工作的稳定性。同时要求电路靠近电源,那么,就会减少在线束中的打卡点,这样就会导致线束的直径不断的增加,从而导致成本和质量的增加。而实际上也不是所有的用电器就要求采用这种接法。因为用电器对电源波动的敏感性是不样,要就也不尽相同,所以在电路设计中也应该区别对待。比如,一些传感器和执行器对电源波动的要求高,那么我们就有这种方式。还有一些对电源要求特别高传感器和执行器,我们则把电源提供给控制单元,然后经过控制单元处理后,再提供给这些传感器和执行器,比如,空气流量计,电子节气门等。另外,还有一些用电器对电压的波动就没有多大要求,这样就可以用第一种方式,来减少导线的用量,以降低成本和质量,比如,灯,点烟器,加热器等。此外在电源的分配和保护的问题就不在这儿赘述了。

某卡车案例:由于对发动机ECU供电回路电源分配不合理,曾导致ECU工作电源端内部电阻烧蚀的现象,以下是相关说明:

2.1 BOSCH要求的ECU相关外接电路接线见图3

◇K01,K03,K05必须通过保险丝、主继电器直接连到电瓶正极;

◇K72连接继电器控制端;

◇K28 (ECU工作电源)必须通过保险丝、点火锁后直接连接到电瓶正极;

◇K02,K04,K06直接连接到电瓶负极;

◇ECU供电电路不能接入任何大电压、大电流的设备负载(如起动机,发电机等)。

2.2 对比(Benchmark)分析:

◇K01,K03,K05通过保险丝、主断电器未直接连到电瓶正极,与博世要求不符;

◇K28 (ECU工作电源)必须通过保险丝、点火锁后,由点火锁ON档进行电源分配,此档还工作有空调等大功率用电器,与博世要求不符;

2.3 改进:使ECU工作在相对独立的供电系统,避免受大功率用电器电磁干扰

◇ECU电源直接从蓄电池正极桩头取电;

◇ECU电源增加独立保险丝加以保护;

◇ECU负极直接连接到蓄电池负极桩头,保证接地良好。

我们将整改过后的线束装到该轻卡上进行试验,测量K28针脚(ECU工作电源)的脉冲电压波形完全属于正常范围内,最大峰值电压只有33V且持续时间非常短,整改后的效果(如下图)得到了JAC、锡柴、朝柴及BOSCH四方现场及书面认可。

2.4 小结

由于此车型线束设计过程中在ECU电源分配环节考虑不充分,与BOSCH缺乏必要交流,导致ECU工作电源易受空调等大功率用电器干扰,ECU工作电源端K28电压常出现异常,ECU本身电源回路也缺乏必要保护、加之某些商品车本身搭铁效果不佳,从而导致部分车ECU故障,车辆无法正常启动,顾客抱怨等等,这些经验都值得总结。

3、接地问题

汽车使用直流电,采用串联、并联或者串并混联电路,所有电路都有正极和负极。一般汽车电路都采用单线制,即蓄电池正极线直接与各用电设备连接,蓄电池负极线直接搭在车架金属件上,用电设备的负极线也搭在车架金属机件上,利用发动机和汽车底盘的金属体作公共通道,这种负极线与车体相连接的方式就称为搭铁。用负极搭铁具有对电子器件干扰少,对车架及车身电化学腐蚀小,联接牢固的优点,绝大多数汽车是负极搭铁。汽车上一般有两条以上主搭铁线,其中一条是蓄电池负极电线,另一条是发动机与大梁之间的搭铁线。

在接搭铁线的时候我们需要注意三个问题:

1)搭铁线的接法;2)搭铁点的分布;3)专用搭铁螺栓的应用。

3.1 搭铁线的接法

我们知道在车上不可能让每个用电器都单独搭铁,必然要把某些用电器的搭铁线合并在一起,那么接法就用如下的两种,简示如下:

在接地的时候有个就近原则,就是在用电器的附近搭铁,这样就可以将在某一范围内的用电器的地合并在一起。就有以上两种方案。在第一种方案(图三)中,我们在线束中设计一个打卡点。然后在连接到车身上,其优点是可以减少导线的使用,降低了线束的直径与质量,但是,这个也会引起和电源在打卡同样的问题,就是接地信号会相互干扰。第二中方案(图四),就可以降低这种干扰,但是他增加了线束的使用量。一般对于控制单元、传感器、仪表等的地使用第二种方法,而对与灯具、风扇等就可以使用第一种方法。

再者在选择搭铁点时,我们必须要将电子地和功率地区分开来,也要将模拟地和数字地分开来接,以避免信号间的相互干扰,因为他们对的冲击是不同的,而这种对地的冲击会影响较敏感的电子电器元件的工作。但是对同一控制器而言,而不能将两者分开太远,因为,如果两者距离过远,那么两者间的电位差就越大,那么对同一控制器而言,地电位就存在比较大的差异,这个也会影响用电器的工作。

3.2 搭铁点的分布

我们知道在车身上,控制单元的地和电器负载的功率地是不同,在控制单元中,为了保证各种传感器和执行器的工作,控制单元就引一个地到车身,这个称之为参考地,而其他传感器的地就直接和控制单元相连,然后通过控制器的内部在和参考第相连,这样在控制单元就会把这个参考地的电位钳制在零电位,同时将车身上杂波去除。而其他电器负载就搭铁点作为参考电位。这两者之间是不同的。车身搭铁的分布,在电路中,电源都会由最近的地方回到电源的负极。那么就要求我们在设计搭铁点的时,充分考虑其布置,保证电源都能回到蓄电池的负极,而不会对其他的地造成影响。在图五中,我们表明了蓄电池的位置和A、B、C、D、E五个搭铁点。现在我们用A、B、E三个搭铁点做简单的分析。如果E作为控制单元的参考地,A为电器负载的功率地。分析一下他们回到电源负极的情况。从A到电源负极回路会沿着红色的线1回到负极,E则沿着线2回到电源负极。

如果将E点换成B点,那么就会产生以下的情况,如图十一所示:

我们看B会沿着红色的线2回到蓄电池的负极,而A会到什么地方,前面说过,控制单元的参考地的电位也是零位,那么电源就会回到最近的零电位,那么A就沿着红色的线1到B,而这个不是电源的负极,那么就控制单元的地受到A的冲击,这样就影响了B的工作,如果这个电流很大,超过了控制器可以承受的范围,那么就有可能将控制器损坏,所以在整车搭铁点的分布,我们务必要避免这样的分布,也是要求控制单元的地尽量靠近蓄电池负极的原因。

3.3 专用搭铁螺栓的应用

本文引用某轻型卡车的搭铁螺栓开发实例,对改进前后整车搭铁处理进行对比分析,如下图:

搭铁螺栓的使用,配合整车骨架或车架上预螺母,两者的搭配使用有以下3个优点:

1)生产装配工艺简单、提升了生产效率;

2)搭铁螺栓能有效刮净车架孔中的漆面,经检测,搭铁效果提升20%;

3)减少人为操作不当的因素,避免漏刮漆,保证了整车搭铁可靠性

搭铁对整个电路而言非常重要,搭铁不良的现象很容易发生。例如发动机搭铁线紧固螺栓松动,或者重接搭铁线时随便安装,或者搭铁线接头腐蚀电阻增大,这些都会造成接触不良,迫使电流试图通过另外的回路,引起电压下降或工作失效。搭铁不良会造成电气线路许多显性或隐性故障。在点火系统上,如果发动机搭铁不良,就会造成火花塞的火花弱,汽车动力减弱。在现代汽车上,搭铁不良还会造成点火电子模块损坏。在启动电路上,如果发动机搭铁不良,会造成起动机转速减慢,电枢发热,时间稍长还很容易烧毁起动机。在灯光电路上,如果灯具搭铁不良,会造成灯光不亮或者灯光暗淡,使行车增添危险。

4、导线的选择

在这里我们所说的导线的选择指的是普通日标、韩标导线、双绞线、屏蔽导线的选择。我们知道电线束在整车中的作用是将电器系统的电源信号和数据信号及时传递和交换,而导线就起着连接的作用。通常传输的有,电源信号、频率信号,电阻信号,电压信号等等。对于一般的电源信号或者比较强的,不易受干扰的信号,我们用普通的导线就可以满足信号质量的要求了,但是对于某些弱的信号或者易受干扰的信号,就需要选择双绞线或者屏蔽导线。这两种导线都可以有效地避免信号的干扰,保证信号传输的及时正确,以下简单的介绍一下这两种导线的使用。双绞线和屏蔽线的用途其本相同,一般车上的CAN线,弱信号的线都会用到双绞线,而对于不同的信号我们对绞转的数量有着不同的要求,比如,我们对曲轴位置信号,爆震信号,就要求在一米之内必须有三十三个以上的绞转。如下图所示:

对于屏蔽线而言,一般要求屏蔽层一端接地,一端悬空。在使用的时候我们还应该注意一个问题,我们知道车身地本来就是不干净的地,如果将屏蔽线的地接在车身,那么就会降低甚至破环屏蔽的效果,所以应该将地接在控制单元的参考地上,或者直接用双绞线。对于某些对信号的质量要求特别高的,则可以用屏蔽双绞线。

从成本上而言,由于屏蔽线要比双绞线贵得多,所以在同等的情况下,优先选用双绞线。

5、信号间的干扰

在以上的三个问题中,都会造成信号的干扰,也提出了一些降低干扰的方法,比如更改接线方法,注意搭铁的方法和位置,根据不同的要求选择导线。以下在简单说明以下几种干扰:

1)导线间的电容;

2)导线间相互的感应;

3)导线的自感;

4)导线的电阻;

5)导线和端子间的接触不良。

以下对第1和第2点进行重点介绍:

5.1 导线间的电容

我们知道在两根导线之间是存在电容的,两根导线间的电容可以用以下的公式进行计算:

其中:C:两导线间的电容;

ε0:在真空中的绝缘常量;

ε:相关的绝缘常量(尺寸、材料);

1:导线的长度;

a:两导线中心线间的距离;

d:导线的直径。

由以上的公式可以,导线间的电容和导线的长度成正比,和导线间的距离成反比。

5.2 导线间的相互感应

在导线中传输的电流会由于相邻的导线中电流的突然变化(比如关闭某个用电器)而受影响。从而在传感器的导线中产生这样的一个虚假的信号。互感的系数和电压的幅值成正比。

以下的计算基于两个平行布置的回路。

在回路中产生的感应电压可以用下面的公式计算:

其中:

Uind:在A、B回路中产生的电压。

6、接线的规律

汽车线路接线的特点和一般规律是:一般采用单线制、用电设备并联、负极搭铁、线路用颜色不同的线和编号加以区分,并以点火开关为中心分成几条主干线。

6.1 蓄电池正极线

从蓄电池引出直通熔断器盒,也有的从蓄电池正极线直接引到启动机正极接线柱上,再从哪里引出较细的正极线到其他电路。

6.2 点火、仪表、指示灯线

必须经过汽车钥匙才能接通电路。

6.3 专用线

不管发动机工作与否都需要接入的电器,如收放机点烟器等,由点火开关单独设置一挡予以供电。

6.4 启动控制线

启动机主电路的控制开关(触盘)常用磁力开关来通断。其接线方式有三种形式:小功率启动机磁力开关的吸引线圈保持线圈由点火开关的启动档控制;大功率起动机的吸引保持线圈则由起动机继电器控制(如东风解放及三菱重型车);装有自动变速器的轿车,为了保证空档启动,常将启动控制线串接在空档开关上。

6.5 搭铁线

搭铁点分布在汽车全身,与不同金属相接(如铁、铜与铝、铝与铁)形成电极电位差,有些搭铁部位容易沾染泥水油污或生锈,有些搭铁部位是很薄的钣金片,都可能引起搭铁不良,如灯不亮仪表不起作用喇叭不响等。所以,有的汽车采用双搭铁线。

7、结束语

通过以上分析我们可以看出,整车线束系统设计是一个复杂的系统工程,文是仅是列举其中几项容易出错的环节重点阐述。而设计过程中往往出现许许多多意想不到的问题,只要通过不断的总结和经验积累,特别是一些QC、DFMEA等质量工具的使用,让问题不二过,就一定会使线束系统设计达到一个新的高度,从而推动自主品牌产品品质走向世界前列!

参考文献

[1]朱积年:汽车电子设备[M]北京人民交通出版社2001第61-78页.

[2]QC/T29106汽车用低压电线束技术条件[S].

[3]古永棋、赵明:汽车电气及电子设备[M]重庆大学出版社2000第50-90页.

乘用车增设座椅加热系统的设计 篇2

乘用车增设座椅加热系统的设计

分析座椅加热器的基本结构、控制原理;介绍能源分配及电路保护,点火开关容量的校核,座椅加热开关的设计;阐述整车电路原理图、中央熔断丝盒、仪表板线束总成、地板线束总成的.改进设计;介绍座椅加热器试验.

作 者：童国庆 TONG Guo-qing 作者单位：浙江吉利汽车研究院有限公司,浙江,临海,317000刊 名：汽车电器英文刊名：AUTO ELECTRIC PARTS年，卷(期)：2010“”(5)分类号：U463.85关键词：加热器 熔断丝 线束

商用车车身主模型的工艺设计与制造 篇3

关键词：商用车车身主模型；工艺设计；制造

中图分类号：U463.82 文献标志码：A 文章编号：1005-2550（2012）01-0051-04

Technological Design and Manufacture of Commercial Vehicle Cab Master Model

XIE Hong，DING Guo-bao

（Dongfeng Commercial Vehicle Technical Center of DFL，Shiyan 442001 ，China）

Abstract: Combined with the example，this paper introduces the classification and use of cab master model，describing the process of technological design and manufacture，blocking model design，frame design，assembling process design of parts and how to select modle material，emphasizing the technical requirements of the master model and manufacture difficulties and solutions.

Key words：commercial vehicle cab master model；technological design；manufacture

随着中国加入WTO，汽车产业融入国际市场，国内汽车市场竞争日趋激烈。汽车产品研发周期缩短，改型频次加密。车身主模型制作是车身开发过程中必不可少的关键环节。车身主模型可使造型及车身结构设计人员在初期设计阶段，就能对车身的外观和内饰造型进行直观的审视，并对结构和工艺性进行验证，有利于发现设计问题并及时改进。

受设备能力及制造工艺技术所限，国内传统的车身主模型制造方法均是采用手工制作，周期长且无法准确反映设计原型，重点复杂的主模型只能委托国外厂商进行设计制造。二十世纪九十年代以来，随着数控设备在中国的广泛应用，设备能力及制造工艺技术都得以提升。本文通过采用CAD/CAM集成技术，利用大型五轴铣设备完成多项商用车车身主模型制作，为车身开发提供了准确依据，也逐步探索出一套完善的主模型制作工艺。

1 主模型的分类及用途

1.1 主模型分类

通常主模型按车身件在车身上所处的位置分为3类：

a）外主模型通常体现在车身外部可见的组成外壳体的冲压件，如前围外板、左/右侧围外板、左/右车门外板、顶盖、后围外板等。外主模型应能实现前围格栅、外后视镜等零件安装。

b）内主模型通常体现在车身内部拆下内饰件后可见的组成内壳体的冲压件，如前围内板、地板、车门内板、各立柱内板等。内主模型应能实现内饰件安装，也有直接体现内饰件型面及装配关系的内饰主模型。

c）分主模型以零件为分块单元，按设计分离面划分，如仪表板、保险杠、前挡风玻璃外、灯具外等。

此3类主模型在协调关系上没有绝对的分界线，应根据车身件在车身上的位置、作用和制造工艺方法来决定在哪一类主模型上制造。因此3类主模型如何选取分离面、明确模型协调依据，并保证准确装配是主模型工艺设计的重点内容。

1.2 主模型用途

主模型是表示汽车车身内外覆盖件及内饰件空间立体形状的精确模型，是验证产品设计的关键依据，同时为产品生产与检查、工艺装备（包括冲压件模具、装焊夹具、检验夹具）制造与检验等提供了有利条件。

2 主模型工艺设计及制造流程

车身主模型工艺设计复杂、技术难度大，制造过程中需利用先进的加工和检测手段保证制造装配精度。主模型工艺设计及制造流程如图1所示。

3 主模型工艺设计

在主模型设计制造过程中，工艺方案设计至关重要。只有合理地进行工艺设计，严格制定各项技术要求，才能制作出高精度的主模型，以保证主模型的后续应用。主模型工艺设计包括总体方案设计、分块模型工艺设计、骨架设计、实物零件安装工艺设计及模型材料选用等。下面以某商用车车身为例介绍主模型工艺设计。

3.1 总体工艺方案设计

3.1.1 主模型主要技术要求

①总体要求

a）模型型面光顺，轮廓清晰，可准确真实反映设计结构；

b）模型尺寸稳定性好，便于长期存放；

c）模型骨架应有足够的刚性和强度；

d）需设置测量复位基准点，便于装配检测。

②分块模型及装配技术要求

a）模型型面上无裂纹、气泡、印痕和碰伤等缺陷；

b）轮廓线清晰挺拔，型面光顺，分块模型型面误差±0.15 mm，边界误差为0 -0.15 mm，型面保留加工刀纹（波峰波谷最大差值0.03 mm）；

c）装配状态模型型面累计误差不大于±0.30 mm，边界累积误差为+0.200 mm，对合型面阶差不大于0.15 mm；

d）零件装配位置度±0.50 mm。

3.1.2 外主模型总体工艺设计

外主模型要求依据产品三维CAD数模加工出驾驶室外部型面，需实现前大灯、前面罩及格栅等零件安装。为保证模型精度，应尽量减少分块模型数量。如模型外形尺寸超出了加工机床的行程范围，则需要进行模型分块。分块时需选择合适的型面进行拼接以降低对模型评审效果的影响，同时应充分保证各分块模型加工方便性。图2将外模型分为上下两块，分别加工再进行组装。

3.1.3 内饰主模型总体工艺设计

内饰主模型依据产品三维CAD数模加工驾驶室内部型面，并实现各种内饰零件的安装。因此内饰模型需分为若干分块模型，最后进行装配。分块时尽量按照车身内饰零件真实的拼缝线进行分块，同时还应考虑模型加工设备行程、装配工艺顺序等制造工艺可行性。该商用车车身内饰模型分为地板、仪表板、左/右前支柱、左/右侧围、后围、顶盖、左/右车门等十个分块模型。

3.2 分块模型工艺设计

合理进行分块模型工艺设计是保证模型装配精度的基础。在分块模型上设计基准、加工基准、定位基准、检测基准及安装部件等均需合理设置。通常分块主模型有以下两种结构型式。

①带骨架式

结构型式：由骨架、基准板及树脂表层构成，骨架上安装基准板，树脂板粘接于骨架表面，如外模型上、外模型下、仪表板、地板模型采用此种结构。

②不带骨架式

结构型式：以钢板或铝板为基体，表层粘接树脂板、油泥等材料，小型模型也可采用整体树脂板或硬泡，如车门、后围等模型采用此结构。

3.3 模型骨架设计

模型骨架结构型式通常有铸造骨架、焊接骨架、蜂窝板支承骨架3种。铸造骨架制造周期长，成本高。蜂窝板支承骨架由蜂窝状铝合金薄板材粘接而成，刚性好、重量轻且变形小，但只适用于粘接式定位基准的结构。焊接骨架是利用薄壁方钢管或圆钢管焊接而成，制造工艺简单、成本低、周期短。结合该车身主模型设计要求，选用焊接结构骨架。

骨架设计应遵循以下原则：

①较好的刚性及强度；

②定位准确，联接牢固，可实现实物零件安装；

③保证粘接树脂型面加工余量均匀，以节约材料成本；

④方便加工找正、装夹；

⑤足够的装配空间，吊装装置设置合理。

骨架设计是模型工艺设计中最重要的环节，外主模型和内饰主模型的骨架有很大区别。

外主模型骨架设计重点为保证毛坯材料有足够且尽可能均匀的加工余量。型面加工后，树脂材料可牢固地连接在骨架上。在进行外主模型骨架设计时，还要考虑以下几个方面。

①上、下骨架的定位和连接如图3、图4所示。定位基准板是保证分块主模型正确拼装及确定模型加工基准的关键部件。定位基准板一般采用标准化设计，设置在骨架端面，可依据模型不同尺寸设置4～6块。定位板布置间距采用200 mm的整数倍。该外主模型在上下骨架上各布置4个定位块，每一对定位块采用定位面配合，该定位面在模型加工时做为加工基准。

②加工找正、装夹方式。上模型加工时，除底面为非型面外，其余各面均为数据型面，找正装夹非常困难。因此在设计骨架时，在骨架上安装上4个方箱用于找正夹紧，加工完成以后，将方箱拆掉，不影响上、下模型的装配。

内饰主模型骨架设计应充分地考虑实物零件的正确安装。如地板模型骨架需实现仪表板、侧围、后围模型的装配。仪表板模型骨架设计的难点在于实现车门、前支柱、离合踏板、制动踏板、油门踏板及转向柱等零件的安装。各骨架之间的装配采用一面两销定位，螺栓联接。仪表板模型骨架与地板模型骨架装配关系见图5。

骨架均采用方钢管和钢板焊接而成，骨架焊接后进行退火处理，消除焊接应力以防止骨架变形，保证模型存放期内的尺寸稳定性。骨架表面进行除锈，喷涂黑色亚光漆。

3.4 零件安装工艺设计

为验证零件装配特性，主模型需实现实物零件及快速样件装配。安装方式一般无法采用实车安装方式，因此需对零件的结构及安装方式等进行全面的分析，在保证零件安装视觉效果不变的前提下，对零件内部的结构进行改进或重新设计，实现零件准确安装，保证模型评价效果。该内饰主模型主要实物零件安装工艺设计方案见表1。

3.5 模型材料选用

模型材料选用主要依据模型技术要求、结构、用途及加工工艺性，同时充分考虑经济性和设备加工能力，如：地板模型是整个内饰模型的安装基础，同时需承受人体的重量及座椅等零件位置调整时的冲击力量，因此选用强度较高的RS460树脂板材进行铣削；车门模型要求实现开闭，需减轻重量，可选用BM5108硬泡材料，但车门铰链安装面需镶嵌BM5166树脂板材；其他辅助材料包括糊状树脂和模型材料粘接专用黏合剂等。表2为内饰主模型主要材料选用表。

4 主模型制造

4.1 模型毛坯制造

采用树脂材质的模型是将树脂表层通过粘合剂粘接在加工完毕的金属骨架上，通过数控加工形成模型型面。树脂层应留量均匀，加工余量不小于20 mm。制造工人按尺寸要求将树脂板切成简单几何形状，用粘接剂逐层粘接，并利用器具进行夹持保证贴合紧密。毛坯圆角部位可用粘接剂填充，固化后形成最终模型毛坯（见图6）。

4.2 模型型面数控加工

CAD/CAM集成技术和数控设备的广泛应用，使主模型制造精度大幅提高，制造周期不断缩短。数控设备可以加工各种复杂型面，且对称性、一致性好。此次采用的五轴铣机床设备参数为：加工台面为2 000 mm×5 500 mm； 加工范围为2 000 mm×3 000 mm×6 500mm；数控系统采用FANUC18，五轴四轴联动。主轴转速范围为0～12 000 r/min，进给速度最大10 000 mm/min。

4.2.1 加工坐标系的建立

因分块模型在加工中需进行多次装夹，为保证加工精度，必须建立统一的坐标系。

4.2.2 深腔的加工

在大面粗加工时，对于比较平缓的型面，通常通过程序落刀加工而成。而加工大面上深腔（如图7所示保险杠与前面罩之间的深腔）时，如仍采用上述方式，加工效率极低。因此对于深腔，需采用局部粗加工方法，精加工时再与大型面整体加工。亦可单独将深腔部分精加工到位，精加工大面时，将深腔部位进行保护，只加工其余型面。这样不仅提高加工效率，还能有效改善表面质量，如图7所示。

4.2.3 模型正、反两面加工

在内饰模型加工过程中，顶盖、侧围、后围、车门、前支柱均需要进行正、反两面的加工，因此如何选择建立加工基准非常重要。如前支柱采用以下特殊工艺方案,如图8、图9所示：在加工反面后，在凹腔中使用高强度石膏填充，待石膏干透以后，将上表面铣平作为正面的加工基准，然后将模型翻面，加工正面。型面加工后，将石膏去除并进行清理即完成模型加工。

4.3 模型装配及检测

4.3.1 模型的装配

内饰主模型的装配以地板模型为基础，左／右侧围模型、后围模型与地板模型、仪表板模型与地板模型之间均采用一面两销定位，通过螺栓进行联接。顶盖模型安装在前支柱模型、侧围模型、后围模型上方，通过一面两销定位，靠顶盖模型自重紧密贴合。车门模型采用门铰链与仪表板模型进行联接。

外主模型在装配时，将上模型骨架上的预置方箱拆卸，通过定位块与下模型定位装配。

4.3.2 质量检测

主模型检测是对模型型面及尺寸精度进行评价。外观检查内容为：间隙、涂色、组合部协调性、表面粗糙度等。尺寸精度分为：主要尺寸精度、细部尺寸精度、缝隙精度、接合面差、重复定位精度等。由于主模型型面为曲面，可采用三坐标测量机进行检测，精度及效率较高。一般主模型检测点可多达数百至上千点，如采用先进的激光扫描仪可高速采集型面点云，经后续处理可直接与三维数模拟合对比，快速得到检测数据，大大缩短检测周期。

5 结语

该主模型经检测评审达到设计要求，模型检测数据与理论数模拟合良好，外型轮廓线清晰，型面光顺，满足设计要求，并为今后主模型的制造提供了极其宝贵的实践经验。因自行完成设计制造，节约大量开发费用。同时应用了CE（并行）工程，设计与制造交叉进行，在模型制造过程中允许设计进行反复修正，可及时验证设计的合理性，缩短开发周期。

主模型制造技术难度大，工艺复杂，但对产品的开发及车身制造具有重要意义。随着CAD/CAM技术的发展，制造技术、标准模块及检测手段的日益完备，主模型的制造水平将不断提高，在车身开发及制造中主模型的应用一定会更加广泛。

参考文献：

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［4］ 刘志民．微型轿车车身木质主模型的工艺设计与制造［J］．汽车技术，1996，（6）：35-37.

某商用车橡胶缓冲块优化设计 篇4

双横臂独立悬架结构作为一种非常成熟的设计, 由于其结构简单, 制造成本低, 便于布置安装等特点, 广泛应用于各种商用汽车上。橡胶缓冲块一般安装在下横臂上, 主要起到限制轮胎跳动上限的作用, 同时也具有一定的缓冲减振效果。由于橡胶缓冲块的形状设计不合理, 材质选择不正确等因素, 会造成在实际使用过程中出现损坏的情况。其中影响橡胶缓冲块寿命的主要因素包括橡胶材质和设计形状。橡胶材质主要有天然橡胶 (NR) 、丁苯橡胶 (SBR) 和聚氨酯 (PUR) , 其中, 天然橡胶价格最低, 性能最差;聚氨酯橡胶价格最高, 耐磨性、耐臭氧性和缓冲效果最好;丁苯橡胶在价格和性能上介于两者之间。所以从保证使用功能与节约成本的角度, 本文橡胶材质选定为丁苯橡胶。橡胶缓冲块的加工形状也是多种多样, 主要根据工作环境的不同, 受力方向和大小不同, 设计不同的形状, 常见的有圆锥形、椭圆形和正方体等形状。

Hyper Works是由Altair公司设计研发的一款有限元仿真软件, Opti Struct模块能够提供高效的优化设计分析, 可以完成尺寸优化, 形状优化和拓扑优化, 为汽车零部件的设计开发提供理论依据, 得到十分广泛的应用。

1 Opti Struct拓扑优化简介

拓扑优化是现今使用最为频繁、使用效率非常高的设计优化手段。所谓拓扑优化, 又称作结构布局优化[1], 是结合模型实际受力和约束情况, 通过模块操作对模型施加载荷和约束, 并设定优化目标, 从而寻求结构最优的优化方案。目前结构优化主要应用在航空、航天、汽车、机械、土木、水利、桥梁、铁路等诸多领域, 帮助解决了结构设计优化、消除应力集中、提高机械性能和使用寿命等很多问题。

拓扑优化设计流程主要包括:三维数模的建立, Hypermesh前处理, 设定设计区域、目标函数以及约束条件, 并通过Opti Struct中的求解器进行叠加运算, 最终得到优化结果文件。目前比较常用的优化方法有:变密度法、均匀法和逐渐结构优化等, 其中变密度法应用最为广泛, 变密度法的基本思想是将连续结构体离散为有限元模型, 同时以各个单元的密度作为设计变量, 假定在密度值为[0, 1]的范围内密度可变材料, 将模型的结构优化问题转变为单元材料的最优分布问题[2]。拓扑优化的设计流程如图1所示。

2 有限元建模

2.1 原设计结构分析

某商用车下横臂上橡胶缓冲块的结构为正方体设计, 材料为丁苯橡胶。根据其受力情况, 为防止应力分布不均出现应力集中现象, 该缓冲块上部设计采用倾斜结构, 从而保证橡胶缓冲块与车架挡板接触完全。但该设计方案存在结构过于笨重、使用材料过多等缺点, 这样不但造成材料浪费, 影响整车成本, 同时违反汽车轻量化原则。橡胶缓冲块三维数模如图2所示。

对原有橡胶缓冲块通过Hyper Mesh软件进行有限元建模分析。首先使用UG软件建立橡胶缓冲块三维数模, 保证橡胶缓冲块形状规则, 结构合理。三维数模建立后, 导入Hypermesh软件中, 进行网格划分, 并根据实际安装和受力情况施加约束和外力。由于模型形状规则, 结构简单, 采用四面体网格进行划分, 对计算结果精度不会产生影响, 有限元模型网格数是59 972。约束模型下端6个自由度, 根据橡胶缓冲块的台架试验要求, 并考虑橡胶缓冲块实际受到的冲击载荷情况, 在模型上表面通过刚性RBE2连接施加载荷F=12 000 N。观察应力云图和应变云图可知, 应变是由受力面向下逐渐减小, 且主要变形集中在受力面上, 符合橡胶缓冲块的实际变形情况。同时, 由实际使用情况和应力云图可知, 应力主要集中在橡胶缓冲块的中间受力部位, 所以原设计存在可以优化的空间。原设计应力云图和应变云图如图3所示。

2.2 橡胶缓冲块拓扑优化分析

本文采用变密度法进行拓扑优化分析, 通过Opti Struct模块设定优化目标Objective为体积最小, 并设定了响应、约束和设计变量。通过求解器叠加运算, 完成拓扑优化分析[3]。拓扑优化有限元模型如图4所示。

2.3 拓扑优化结果分析

通过观察拓扑优化结果可以看出, 材料的红色区域为非设计区域, 该区域原则上必须存在。蓝色区域为设计区域, 可以根据设计者实际情况进行利用, 但是并不意味着蓝色区域均可直接删除。拓扑优化是概念设计阶段的一种优化方法, 为设计人员提供一种设计思路, 拓扑优化结果为橡胶缓冲块的结构改进提供了理论支撑和方向。在实际的结构优化中, 要考虑到模具开发情况、零件的加工情况和工艺安排情况, 进行合理设计。拓扑优化结果如图5所示。

3 橡胶缓冲块结构改进

通过拓扑优化结果可以知道, 主要承受载荷的部分为红色区域, 也就是主要集中在缓冲块上部中心位置, 以及下部大部分区域, 同时侧面局部区域也承受载荷。根据这种优化设计思路, 对橡胶缓冲块模型重新进行结构设计。综合考虑加工和生产工艺需求, 应用UG软件重新设计缓冲块结构[4]。最终优化后模型如图6所示。

对优化后的橡胶缓冲块模型进行有限元分析, 通过观察应力云图和应变云图, 优化后的模型完全符合理论设计要求和实际加工要求。优化后的橡胶缓冲块样件完成了30万次的台架疲劳试验以及整车道路测试, 试验结果均满足使用要求。优化后模型应变云图和应力云图如图7所示。

4 结论

通过对橡胶缓冲块模型的拓扑优化分析, 得出分析结论。参考优化结果, 重新设计橡胶缓冲块结构, 并对新结构进行有限元分析和试验验证, 验证结果表明, 新状态的缓冲块完全满足使用要求。

通过对橡胶缓冲块结构的优化, 不但改进了设计, 提高橡胶缓冲块的使用寿命, 优化了结构, 同时还有效地实现了减轻重量的目的。通过对比可知, 原状态的缓冲块质量为0.171 kg, 新状态的缓冲块质量为0.158 kg, 单个缓冲块减重0.013 kg, 整车实现减重0.026 kg, 由于橡胶缓冲块质量的减少, 加工生产成本相应降低, 考虑到该车型整个生产和销售周期, 实现了整车成本的下降, 提高了利润。

参考文献

[1]梁江波, 吕景春.基于Hyper Works发动机支架的拓扑优化设计[J].重型汽车, 2009 (3) :16-17, 39.

[2]张胜兰, 郑冬黎, 郝琪, 等.基于Hyperworks的结构优化设计技术[M].北京:机械工业出版社, 2008.

[3]吴中博, 李书.基于Optistruct的结构静力拓扑优化设计[J].航空计算技术, 2006 (3) :16-17.

商用车车展策划案 篇5

活动方案

一、简介

中国国际商用车展览会（CCVS）将于2013年10月30日-11月2日在武汉国际博览中心盛大举行。本届展会由湖北省人民政府、武汉市人民政府及中国国际贸易促进委员会汽车行业分会共同主办。

1、展会基本信息

展会时间： 2013年10月30日-11月2日

展会地点： 武汉国际博览中心（湖北省武汉市汉阳区鹦鹉大道619号）

2、展品范围

整车类：各类客车、商务车、新能源公交车、校车、房车/休闲车、改装车、越野车、沙滩车、教练车；重卡、中卡、轻微卡、各类货车、皮卡车、牵引车、自卸车、水泥搅拌车、冷藏车、罐车、挂车/半挂车、仓栅车、消防车、清障车、环卫车辆、起重举升类车、救护车、军用及特种车辆、其他各类改装车辆； 零部件类、汽车电子类、维修检测及其他类、汽车电子专区、应急专区

3、专业观众：整车/零部件生产企业，经销商、行业协会及专业组织、行业媒体及相关主管部门

二、活动目的1、利用xxx的资源优势，将展会最新信息下发到相关企业单位，定期不间断地宣传展会信息、动态等。

2、时值我项目试营业在即，组织商户活动，了解本项目进展，拉近客户关系，达到招商目的。

三、参会人员

1、xxx地区商用车经销商50家。汽车协会、汽车流通协会中生产制造企业。每家1-2人。具体人数以报名确认为准。

2、公司内部：带队领导1人，招商部3人，行政中心2人，策划部2人。

四、分工和配合1、策划部配合活动细节，策划具体活动让活动效果达到最大化。

2、招商部邀约确认客户名单，收取费用

商用车造型设计 篇6

四轮独立驱动电动汽车控制系统对通信确定性有更高的要求。基于汽车总线开发V模式流程，从四轮独立驱动控制系统通信需求出发，设计其FlexRay通信网络。采用Network Designer生成网络数据库，导入到CANoe.FlexRay软件对网络进行了全仿真、半实物仿真，验证了所设计的FlexRay通信网络的协议参数的正确性，最后将该网络用于样车中。实验结果表明，所设计的FlexRay通信网络完全可用于四轮独立驱动电动车控制系统，具有较高的可靠性、确定性及实时性，能够满足控制系统的通信需求。

随着车辆中ECU（Electronic Control Unit）数量增加，CAN（Controller Area Network）网络已经在车辆控制器通信中越来越普遍[1]。

汽车故障诊断技术的发展，使得车辆故障维修已经从人识别故障转变为控制器通过传感器诊断故障。

目前，故障诊断中，诊断通信协议存在

两种，在轿车上一般采用ISO15745以及ISO14229协议，而在商用车上，一般采用SAE J1939协议。

2 商用车故障诊断通信系统概述

诊断通信系统包含以下几个部分：

车内CAN通信网络、车内ECU，CAN适配器，以及诊断上位机软件。

某型商用混合动力汽车CAN网络拓扑分为CAN1低压网络和CAN2高压网络。CAN3网络用于诊断数据和HCU标定数据的发送。HCU（Hybrid Control Uint）是混合动力汽车的控制中枢，其在高压和低压网络上.在混合动力控制的过程中，HCU必须要实时获取其他各个模块的故障状态，所以其他各个ECU通过CAN报将各自模块的故障上传给HCU，HCU将故障信息汇总，通过SAE J1939标准诊断通信协议将故障传给外部诊断设备。另外HCU通过与自身连接的外部传感器，诊断由其直接控制的部件的故障状态。

应用层和诊断层支持的J1939-73标准协议，主要完成具体的诊断任务。定义了诊断消息DM1（Diagnistci Message）-DM21用于传输发动机参数数据、冻结帧数据以及标定、Bootloader数据等。

3 SAE J1939诊断通信网络层设计

CAN报文的一帧只能传输8个字节的数据，当需要传输的数据多于8个字节时，就需要采用多包传输机制来完成数据的传输。在J1939协议中，网络层由J1939-21定义。

从该CAN报文的数据中，从ID场读出SA，PGN以及Priority，数据长度和具体的数据，后交给其他软件模块处理。

当有数据需要发送时，首先需要根据数据的字节数计算一共需要发送的帧数。如果该数据为广播数据，则不需要考虑[2]其他节点的响应，只需要在传输时间参数范围内将数据发送出去。如果不是广播的数据，则需要按照多包传输协议。它是点对点的数据传输，首先发送CM_RTS请求报文，并启动定时器，开始等待接收节点发送CM_CTS报文。如果CM_CTS报文超时，则发送放弃连接报文Abort报文，放弃连接原因为时间超时。

4 故障诊断系统测试

在Microsoft Visual C++基于MFC开发了商用车的故障诊断软件，该软件通过硬件USB-CAN卡连接到车辆的诊断CAN网络上

5.1 诊断仪进行故障诊断

启动故障诊断软件，读取HCU内部的故障码。

5.2 冻结参数读取

车辆在故障时候的状态参数有助于帮助维修，所以本系统会将车辆在故障时的参数保存，当外部有请求的时候，使用DM9（冻结帧）将该数据发送出来。

读到的冻结帧参数如图12所示。

商用车造型设计 篇7

关键词：商用车,双电瓶,充放电,控制器设计

0前言

根据市场调研,目前商用车需求量急剧向大吨位多功能发展,车辆发动机马力的不断增大及整车用电设备的不断增加,设备消耗的电流及发动机启动所消耗的启动电流都不断增大,而目前的单组电瓶不能正常为车辆提供足够的电源供给,尤其是在冬季低温下电瓶电量的不足致车辆启动困难。现在部分车辆制造企业开始采用双组电瓶为发动机启动及负载提供电能。

两组电瓶并联,存在充放电不一致的问题,在充电情况下易使车辆充电系统负载过重,导致充电系统故障甚至损坏充电电路部件。在双组电瓶并联放电的情况下,会出现电瓶性能的差异导致自放电严重,缩短电瓶使用寿命。为解决这一问题,目前大多采用人工方式,手动切换两组电瓶之间连接,这种方法不但操作麻烦,还会造成部分电瓶充电不足,电瓶长时间亏电运行会导致其有效使用寿命缩短,过早衰老失效,对车辆运行不良增加车辆使用成本。

1 设计思路

如何设计出一款商用车双组电瓶充放电自动转换控制器,代替目前手动切换,使之能根据各电瓶电量情况自动切换控制充电及放电,让发电机及充放电电路工作在最佳状态,并长期保持电瓶的电量充足,是本文的出发点。

为此,本设计的技术方案为:将车辆电瓶分为主电瓶及副电瓶,主电瓶与副电瓶都通过车辆相关的线束与控制电路连接,由控制器内部的微处理器不断检测每个电瓶的电压状态,来确定该电瓶是否欠电与满电状态,正常状态下控制车辆发电机只给主电瓶相接,副电瓶处于备用,当车辆由停止转为要起动时(即点火锁由关闭专为打开时),微处理器检测到点火信号,通过控制电磁开关将副电瓶并接在主电瓶上,此时两组电瓶并联对车辆用电器电提供较大的驱动电流使发动机顺利启动。

当完成启动后,控制器通过检测发电机的工作(或检测发动机运转)情况确定发动机是否已经启动,若检测到发动机没启动成功,此时副电瓶仍将保持与主电瓶并联状态,以备再次启动发动机。若检测到发动机启动成功的信号时,将控制电磁开关断开副电瓶与主电瓶的并联,此时汽车发电机只对主电瓶充电,当主电瓶充满电时,控制器控制相应的电磁开关,将副电瓶并主电瓶再次切换到与主电瓶并联状态后,通过相应的电磁开关断开主电瓶电路,此时汽车发电机只对副电瓶充电,当副电瓶充满电后再次切换到主电瓶与汽车供电电路连接,一直保持副电瓶处于备用状态。

当车辆处于夜间行驶或内部设备用电量较大时,发电机发出的电能不够使用,主电瓶对用电器放电保持用电器正常工作,最终会导致主电瓶电量不足,当控制器检测到此种情况时,自动将副电瓶切换替代主电瓶工作,确保主电瓶不会亏电而缩短寿命。白天车辆灯具基本不使用,发电机发出电能富裕用于补充电瓶电量。

图1是本设计原理框图。汽车双组电瓶充、放电自动转换控制器,以微处理控制器为核心,主电瓶、副电瓶及发电机为微处理器提供输入信号,微处理器输出的一个控制端口通过开关继电器控制主电瓶的电磁开关,微处理器的另一个控制端口通过控制副电瓶的电磁开关,实现电瓶的充、放电自动转换;

2 电路工作原理

图2是该设计电路原理图。

如图2所示,U1为微处理器,通过外部插接口JP1与点火锁、主电瓶、副电瓶及发电机相接,正常情况下设定主电瓶为优先接通状态。

1)发动机启动放电控制:

若要启动发动机,点火锁开关通过接口JP1-2为控制器提供一个电压信号,通过电阻R11及R12分压到微处理器接口U1-6,微处理器U1检测到要启动发动机的信号时,使微处理器输出控制端口U1-9、U1-10输出驱动三极管Q1、Q2使主电瓶的电磁开关K1及副电瓶的电磁开关K2同时接通使两电瓶成并联状态,为发动机启动提供充足的电源。

2)完成启动进入充电控制:

当发动机启动完成后,发电机输出电压通过接口P1-3进入由电阻R9、R10分压后输入至微处理器检测端口U1-15用于检测启动稳定情况,发动机启动稳定后,微处理器通过输出端口U1-9控制三极管Q2及内部继电器断开副电瓶的电磁开关K2,从而切断副电瓶的连接,此时发动机只对主电瓶充电,同时通过接口JP1-4将主电瓶的电压信号由电阻R1、R3分压后传输给微处理器端口U1-14;通过接口JP1-5将副电瓶的电压信号由电阻R2、R4分压后传输给微处理器检测端口U1-13;由微处理器U1检测比较确定电瓶的电压情况,当主电瓶充满电后,副电瓶电量充足的情况下不做切换,若检测副电瓶的电量不足需要充电时,微处理器U1通过实处端口U1-9控制三极管Q2接通继电器及副电瓶回路的电磁开关,当副电瓶充分接入充电电路后微处理器U1通过控制端口U1-10控制三极管Q1断开继电器及主电瓶回路的电磁开关K1切断主电瓶的连接,只对副电瓶充电,当副电瓶充满电后自动转换至主电瓶,停止对副电瓶的充电。

三)故障状态控制:

在发动机启动时若某一组电瓶电量严重不足时,微处理器U1通过检测判断切断电量不足的一组电瓶,不让其接入主电路,以免影响正常的电瓶工作,并发出报警灯指示;LED1对应第一电瓶状态指示,LED2对应第二电瓶状态指示,当某一电瓶出现故障时行对应的指示灯闪烁报警指示。

在车辆停止状态下,若车内设备用电量较大,导致主电瓶供电下降时自动切换为两组电瓶并联供电或切换至电量充足的电瓶供电,确保电瓶本身不过放电从而延长电瓶的使用寿命。

3 电路的实现

图3为本控制器的PCB板图,图4为产品实物照片

4产品指标与技术参数

5 结语

乘用车平台化设计之工艺设计 篇8

1.1 乘用车平台化的概念和对比

汽车平台是在开发过程中使用相似底盘和下车体的一组公共架构,该架构可以承载不同车型的开发及生产制造[1]。

虽然目前各汽车厂家都提倡平台化,但是平台设计理念各不相同:大众比较强调悬架系统、传动系统、动力总成的公共架构,本田强调发动机舱、前地板和悬架系统。

从车身分块来看,大众系列车型分块较散,但是精度容易控制,在大众很多车型上,使用了成本很高的热成型钢板、激光拼焊钢板、激光熔化焊、中频电阻焊和Tox铆接等,使整车刚度和疲劳特性大幅提高;丰田的分块相对精简,激光拼焊钢板和热成型钢板使用不多,仍采用最普通的工艺生产,车身强度通过结构优化进行加强,更适宜低投入、高产出的规模化生产。

目前自主品牌大部分厂家借鉴丰田的车身分块理念,局部细节方面学习大众,逐步推进。

1.2汽车跨平台架构工艺设计策略

跨平台架构工艺开发是在几个车型开发初期,将工艺方案细化共享给车身及其他设计部门,配合其他设计部门将平台化方案落实,在保证设计质量的情况下提高产品共用率,降低成本。根据工艺提交的车身和零部件约束要求,可以保证大部分零部件截面相似,只是尺寸有变化,因此可以降低产品开发风险,减少产品开发工作量。

2 汽车跨平台架构工艺开发策略实施方案

汽车平台工艺开发有两个目标,首先从工艺方面保证设计过程和方法与制造过程模块化,其次协助设计使不同产品找到最优化的工程方案。需要设定统一的设计制造标准,保证零部件的通用和共线生产;同时开展工艺指标化和精致精益化管理,不断优化设计,提高产品质量。

2.1 整车工艺约束及新车间规划方案

在新项目立项初期要排查新车型是否符合现有工艺设备、工艺流程和工艺方法的基本要求。工艺设计初期收集整理设备、工艺和材料等工艺约束,约束包括必须项和建议项,在量产验证后整理工艺约束形成良性循环。整车工艺约束主要包括生产线设备信息四大车间对车身尺寸和质量、整车质量、轴距等的约束;四大车间主要设备夹紧点、吊点约束;最大车身零部件深度、最大车身零部件尺寸、工序数要求等。

若平台车型规划在新生产线,工艺部门需要针对平台车型输入规划车间建议方案,针对新车间的最大通过尺寸、产能和产品工艺设备要求等提出产品约束要求。

2.2 工艺参数标准化策略

车身方面,需要编制标准件库、RPS点和冲压方向标准、焊点布置标准、涂胶密封工艺标准、钣金材料清单等工艺标准,车身平台化后才能保证不会因为工艺问题而更改。

零部件方面,需要编制加注口设计规范、零部件装配定位设计标准、仪表盘模块化基准、底盘模块化基准、紧固件和力矩设定规范等来约束零部件平台化设计。

2.3 底盘零部件平台化工艺策划方案

工艺部门在底盘平台化方面的工作主要是技术支持,如部分零部件由铸造改为热成型技术,前副车架由焊接变为整体液压成型技术,都需要工艺部门提供技术支持,不断优化方案。

2.4 车身平台化工艺策划方案

车身平台化包括平台的零件沿用率和平台的零件类似两个方面。平台设定初期要考虑不同车型的车身平台化工艺策略,例如两个SUV车型,设定B柱完全相同,仅通过前保险杠和大灯的变化来体现差异,大大提高了零件沿用率。

2.5 推行车身模块化

按照焊接顺序进行车身分级(目前最多分到7级),建议以2 级作为内、外制件区分级,2 级以上的结构分块要求完全一致,2 级以下的分总成结构分块基本类似,但不严格要求一致。工艺部门对比分析了行业内主流车身分块结构形式,通过几款车型开发实践,再经过乘用车生产线现状综合论证后,提炼出符合生产实际的车身分块如图1所示。

如图2所示,下车体分为前发动机舱、前地板和后地板3个总成。通过调节后地板长度可实现轴距长短变化,以最大化原则考虑不同动力总成配置,合理进行前后轮胎布置、前后地板接口标准化设计,以保证多连杆悬架和扭力梁悬架的共用性[2]。

前发动机舱拓展形式如图3 和图4 所示。

X向拓展:通过对前纵梁或吸能盒的修改实现。

Y向拓展:通过横向平移纵梁、修改前围板、横梁、流水槽实现。

2.6 推行零部件模块化

零部件模块化工艺工作内容如表1 所示。

零部件模块主要包括仪表板模块、前端模块、动力总成及前悬架模块、后桥总成及后悬架模块、车门模块和顶棚模块等,具体如图5 所示。

仪表板模块集成了仪表板本体、组合仪表、DVD或CD、中控面板、组合开关、阳光传感器等零部件,后期还会集成HVAC等。通过对分装线工装夹持点及合车工装夹持点的标准化,可实现不同平台车型共用同一套工装设备进行共线生产。仪表盘模块化示意图如图6 所示。总装工艺主要考虑事项包括分装线及合车夹持点与现有工装一致;合车通过性是否满足装配要求;仪表板总成在车身定位方式是否满足装配要求;工具的装配空间是否满足要求。

2.7 推进车间柔性化设计,降低设计约束

在新生产线设计初期,收集产品设计需求后整合工艺设计经验,对新车间进行工艺柔性化设计,以降低整车平台化约束。主要从以下3 个方面展开:

a.整车设计分块工艺方案;

b.新生产线生产工艺规划方案;

c.产品设计要满足的新生产线工艺约束。

底盘柔性化合装,可实现所有车型共线生产,焊接现场生产线工装定位结构采用伺服定位系统,其行程3 个方向X/Y/Z可以进行无级调整,行程调整范围X方向550 mm以内、Y方向250 mm以内、Z方向200 mm以内,可基本覆盖大部分车型,柔性化较好,具体见图7。

2.8 工艺水平优化

通过精益化、指标化管理,推行精致工艺设计和柔性化工艺设计,提高平台工艺质量,降低成本;通过新技术新课题研究,优化平台性能,为整车设计提供技术支持。

2.8.1 工艺指标化管理

通过工艺指标化管理,可以在设计初期就制定工艺目标,更好的推进工艺降本和工艺质量提升,使新车型的制造成本等优于同类车型,具备较强的市场竞争力。

以白车身为例,相关工艺指标主要包括材料利用率、零件平均工序数、焊点数量、焊缝长度、标准件种类、总成数量、辅料用量和焊钳共用率等。表2 是某MPV车型焊装工艺指标设定前的工艺调研表。

2.8.2 推行精致工艺设计

在研发阶段的产品策略指导精致工艺管理,实现整车差异化定位,通过精益设计与生产管理,形成下代产品策略的有效闭环,保证了车企标准体系与客户感知市场需求的统一。

2.8.3 推进新工艺、新材料课题研究

包括对汽车用铝合金连接技术、静音钢板开发、碳纤维材料研究等新材料新工艺的研究以保证平台化后的车身性能要求。

3乘用车平台工艺设计成果

3.1 减少工艺研发工时,提高产品质量

平台化车型的工艺研发工时只有正常车型的30%~50%。采用平台化工艺设计后,设计部门在工艺制造平台上进行设计,在设计初期就可以规避设计风险和设计问题,大幅减少了工艺研发工作量,使工艺研发重心从解决问题过渡到提高产品性能,更好的满足客户需要上来。

3.2 产品共线生产,避免新建生产线

广汽跨平台架构实现了多平台多车型共线生产,避免了新建生产线。广汽自主品牌共线车型如表3 所示。

3.3 减少新车型设备工装投资费用

a.模具投资成本降低。仅内制件2/3 工序优化一项,5 个车型就减少投资2 000 万。

b.夹具成本降低,总投资费用降低20%。

c.输送线改造成本降低。通过约束定位点系统,焊装、涂装总输送线基本做到通用,很少改造,节约改造成本上百万。

d.其他大型设备改造成本降低。焊装机器人、涂装喷漆机器人、涂装UBC机器人、焊接设备、涂胶设备和底盘合装设备等大部分做到通用,改造费用大幅降低,单个车型可以节省上千万。

e.集成了动力总成、前后悬架、排气系统模块装配,通过对产品吊装点、定位支撑点的通用性设计和生产线工装柔性化设计,A、B平台在同一大托盘工装上实现共用。目前广汽自主品牌7 种动力、4 种变速器和2 种悬架可以做到共线生产。

4 结束语

乘用车平台化使汽车厂家频繁快速的提供新产品在周期和开发成本上可行,但是过度的平台化会抹杀产品差异化,忽视客户需求,从而导致市场销量降低。跨平台开发在设计初期就进行顶层设计,规划好产品布局,设计在工艺平台上开发,工艺尽量满足设计需求,保证了即使是同平台车型,也具有自己独特的产品个性。

参考文献

[1]袁焕泉.车身平台开发与关键技术研究.大众汽车,2014(8).

乘用车平台前端模块化设计 篇9

现今主要乘用车生产企业均采用平台战略构建自己的产品系列,有行业分析报告指出,汽车平台开发已占据车企研发支出费用的一半。如何进一步提高产品开发效率、缩短开发周期,以满足市场需求的变化,将更多的资金用于新能源汽车等新技术、新产品的开发,已经成为各企业必须面对的共同课题。进一步削减平台数量、扩大主流单一平台车型覆盖率、提高平台规模效益是不二选择。据有效统计数据显示,目前全球主流几大汽车平台的产量占汽车总产销量的40%左右[1]。

2 乘用车平台化发展现状

汽车平台发展至今,已经形成以下3种开发模式。

(1)以“大众”为代表的模块化平台,主要特征是看重跨车型和跨细分产品的分布,即每个平台可应对普通轿车、SUV、MPV等多种车型,以及满足各细分车型区隔的要求,如“大众”横置发动机MBQ模块平台包括了“大众”集团目前横置平台的所有小型、紧凑型和中型车。“日产CMP1”平台可满足C级车和D级车的产品开发[2]。

(2)以“通用”和“丰田TNGA”为代表的产品架构性平台,不但总产销规模超800万台,而且单个细分产品区隔的产销规模也非常巨大,通常超过150万台,因此更加看重每个细分产品内的最优化。

(3)以“马自达SKYACTIVEE”技术为代表的“泛平台”,由于企业产销规模小,总产销量在100万台左右,因此相比零部件通用化,它更加看重工厂设备等基础设施的共用[3]。

以上3种平台模式都是产品群开发模式,完全颠覆了以往以单个车型开发为主的产品开发模式,在平台开发之初就考虑同一平台所有车型的规划,谋求平台通用化与单个车型独特性的平衡,即以平台通用化削减成本,满足消费者物美价廉的追求,以总成与零部件专用化实现单个车型个性化,满足消费者的多元化需求[4]。

3 平台化前端模块布置

汽车前端模块由多个零部件构成,包括前照明系统、散热器和冷却风扇、发动机进气中冷系统、空调冷凝器、散热器框架集成(散热器左、右立柱总成、散热器上、下横梁总成)、发盖锁闭系统、前蒙皮、前格栅及各种电子组件和线路布置等(如图1所示)。

在某乘用车平台开发项目中规划有2种车型,5座CAR、7座MPV,动力总成配置有自然进气发动机、增压发动机。为了降低成本、减少开发费用,平台开发策略定义为前舱功能件实现布置最大共用。以CAR自然进气发动机车型配置的前端模块功能件为基础,分析平台前端模块功能件的空间布置差异,结果见表1。

3.1 散热器框架集成布置

散热器框架集成的布置与散热器的X方向面积大小相关,根据功能件布置差异分析可知,满足车身右边中冷器进气管布置空间、大灯安装与散热器的安装工艺空间,散热器在上弯梁、下弯梁右边固定点位置共用,根据不同的发动机性能要求选用不同宽度尺寸的散热器,散热器车身框架中的上弯梁与下弯梁预留安装固定位置,可满足平台散热器框架共用的策略(如图2所示)。

3.2 中冷器的布置

增压发动机空气进入涡轮增压后其温度会大幅升高,密度变低,中冷器可以冷却进气空气,高温空气经过中冷器的冷却,再进入发动机中。有数据表明,在相同的空燃比条件下,增压空气的温度每下降10℃,发动机功率就能提高3%～5%。

增压发动机中冷器一般采用中冷器前置、中冷器侧置、中冷器顶置3种布置方案。

中冷器前置时,中冷器放置于发动机舱前端、前保险杠后面,中冷器与散热器、冷凝器及冷却风扇集成一个冷却模块,方案普遍应用在乘用车上,中冷器前置可采用2种布置形式。

(1)中冷器位于冷凝器与散热器之间,前后布置顺序为冷凝器(最前端)—中冷器—散热器—冷却风扇(最后端),如图3所示。该布置方式多用于SUV、MPV等冷却系统上、下安装支架空间较大的乘用车。

(2)中冷器位于冷凝器前面,前后布置顺序为中冷器(最前端)—冷凝器—散热器—冷却风扇(最后端),该布置方式多用于轿车。根据重力向下的原理,散热器进水管布置在散热器芯体上部,出水管布置在芯体下部,散热器上部分水温比下部分水温要高,需要散发的热量更多,需提供更好的散热环境,且一般车辆前部造型都是上短下长。因此,布置中冷器时应充分利用下部的空间,把中冷器布置在下部,也使得冷却系统性能达到最佳。

中冷器采用2种布置形式:①中冷器与冷凝器前后布置,高度方向上有重叠(如图4所示);②中冷器与冷凝器上下布置,高度上不重叠,称为“吕”结构(如图5所示)。

某型增压发动机对中冷器的进气性能的要求见表2。

已知现有一款中冷器成品性能优于某增压发动机参数要求,可以直接应用在该平台上,可降低开发成本及开发时间。经分析,在长度、宽度方向上不能再减小,因此只能降低中冷器高度,减少1根散热扁管与1条散热带,测试结果见表3,结果显示高度下降后的中冷器性能依然可以满足发动机性能要求。

3.3 冷凝器布置

车内热负荷实验分析5座CAR车冷凝器最大换热性能约8 kW,在边界定义下,其冷凝器散热面积满足制冷性能要求。7座MPV车内热负荷相比5座CAR增加约25%,冷凝器换热性能约10 kW。若采用CAR车的布置策略,在当前的边界布置方案下需在高度方向至少增加约80 mm,冷凝器与中冷器发生干涉。若冷凝器性能不能提升,将严重影响空调系统的性能。考虑车型的前舱结构,选定冷凝器2种布置方案,进行前端模块热交换性台架试验,试验结果见表4。

方案一:中冷器与冷凝器前后方向布置,冷凝器加高100 mm,选用现有中冷器成品,两者高度方向上有120 mm重叠,中间间隔10 mm (如图6所示)。

方案二:中冷器与冷凝器上下布置,冷凝器加高80mm。新开发高度降低的中冷器如图7所示。

台架试验约束条件如下。

(1)散热器控制介质:水,迎面风速为4.5 m/s,水流量为80 L/min,气液温差为52℃(38～90℃)。

(2)中冷器控制迎面风速为4.5 m/s,热空气流量为0.08 kg/s,环境温度为38℃,进口热空气温度为150℃,进口压力为220 kPa。

(3)冷凝器控制进口压力为1 500kPa,进口温度为80℃,出口过冷度为8℃,进风温度为38℃,风速为4.5 m/s。

前端模块热交换性台架试验结果见表4。

由台架试验结果可知:经过中冷器的冷却空气会有一定的温升,根据不同的芯体正面积大小、风速,冷却空气的温升也不一样,一般为5～25℃,而且在相同条件下,芯子正面积越小温升越大。中冷器位于各散热元器件的最前面容易使布置于后面的冷凝器及散热器的冷却温度变高、散热性能变差。为了实现Car、MPV车型前舱最大化共用且同时满足空调制冷性能,最终选定方案二。

4结论

通过对乘用车平台化前端模块的布置分析,可以得出最佳前端模块布置方案。

(1)通过预先的模块化设计达到平台优化集成,可以最大化地共用功能零件,减少模具、夹具的开发成本,从而降低开发成本。

(2)平台化开发过程中,前端模块的前期开发应注意不同车型、不同动力总成对散热、空调性能的影响。

参考文献

[1]刘华,吴珩晓,张亚萍,等.浅析汽车平台演进与模块化战略[J].上海汽车,2014(12):1-5.

[2]邱国华.汽车模块化设计的应用与发展[J].设计研究,2002(12):1-5.

[3]李伟伟,刘小兵,王德明,等.浅谈模块化设计在汽车生产中的应用[J].研究与开发,2013(1).

商用制冷设备的管路设计与布置 篇10

1 制冷系统的管路布置

其主要管路分三部分。

(1) 高压管路——即从压缩机排出到节流阀前的高压气、液管系。

(2) 低压管路——即自节流阀出口至压缩机进口的蒸发器、回气管系。

(3) 冷却管路——包括冷凝器和润滑油的冷却等水管系。

这些管路与所有的制冷设备阀件、连接件及控制器件组成了一个完整的制冷系统。

2 制冷管路设计的基本原则

(1) 合理选择管径管材, 尽量缩短管线长度, 以减少管路阻力损失, 并防止产生“闪气”现象。

(2) 管路中的连接件、阀件等应按系统工作压力选择标准件。各连接件、阀件应选择合适的位置安装、固定。

(3) 制冷系统水平管路, 一般沿制冷剂流动方向给以1/1000～5/1000的下斜率。管路布置、紧固应防止振动和传播噪音, 同时, 应考虑到管路的伸缩。

(4) 防止压缩机在启动运行和停车时, 液体制冷剂或润滑油流入压缩机。防止管路中出现不必要的“U”形集液弯头, 以免导致压缩机“液击”。

(5) 当多组蒸发器或蒸发器盘管并联时, 供液管路应保证各蒸发器或蒸发盘管得到均匀供液。

(6) 防止制冷管路内集油。氨制冷系统在可能集油的最低位置设放油阀或集油器。对氟系统可适当提高制冷剂的流速。

(7) 对压缩机回气管路、节流阀后至蒸发器的低压管路, 以及载冷剂的管路等均应采取隔热措施, 以减少冷量损失。

(8) 保持制冷系统管路的气密、清洁和干燥。

(9) 当制冷管路通过间壁时, 应采取固定 (处于不同建筑物时, 应考虑建筑物的不同沉降影响) , 低温管在穿孔内或管外应填充隔热材料, 同时做好防潮措施。

(10) 所有水平管或垂直上升管, 均应保留一定的中心间距。管路中的阀件和连接件的位置、固定方式应顾及装置的操作、维修、检查及拆装, 并力求整齐美观。

3 高压供液管的设计与布置

高压液管系指自冷凝器至节流阀之间的供液管。在设计布置上应考虑以下几点。

(1) 尽可能减少液体流动阻力, 防止“闪气”, 保证各蒸发器或蒸发盘管的均匀供液。

(2) 为顺利排液, 储液器布置在冷凝器之下, 其顶部至冷凝器底部的垂直距离应不小于0.5m, 并在储液器与冷凝器顶部之间装φ10～16 mm的压力平衡管。

(3) 在装有回热器的氟系统中, 汽、液采用逆流方式, 以保证必要的过热度和过冷度, 高压液管还应避免沿程受到外界热源的影响。

(4) 当蒸发器或蒸发盘管置于储藏器 (或冷凝器) 之上时, 供液管应向上弯过储液器顶面200 mm, 否则在节流阀前必须设置供液电磁阀。

(5) 供液管路中, 合理布置过滤器和干燥器, 对减少管路阻力损失, 避免“闪气”, 可起到良好效果。

(6) 鉴于制冷机的安全规范, 高压供液管路系统必须设置安全释放管或紧急泄氨器, 以便应急时将制冷剂及时释放。

4 高压排气管的设计与布置

高压排气管指从压缩机至冷凝器之间的管路, 在设计布置上应合理选择管径、管材, 以满足工作压力和减少流动阻力的要求。一般管路的压降不超过0.002 MPa (0.2 kgf/cm2) 。

高压排气管在压缩机停车后, 其管路内的制冷剂液体和润滑油不得倒流进入压缩机。为此, 横向排气管沿流动方向应有一定的向下倾斜度;当冷凝器在压缩机之上时, 上升立管下端应设U形集液弯头;上身立管较高时, 可在中间设多个U形弯头;对设有卸载和能量调节机构的压缩机排气管, 可采用管径不等的双重上升立管, 并下设U形弯头;多台压缩机并联工作时, 高压排气管侧应设压力平衡管, 并在上升或下降立管端部设U型弯头与总排气管连接。另外, 压缩机的分油器应尽可能靠近压缩机。为保证系统中的空气或其它不凝气体顺利排出, 其放空气管应装在排气管或冷凝器的最高位置。而当多台压缩机并联工作时, 不管排管是上升或下降立管, 其端部应设U型弯头。

5 低压回气管的设计与布置

低压回气管指自蒸发器出口至压缩机进口的管路。回气管路设计应考虑全负荷下有足够的通过面积, 以减小吸气管路阻力, 一般总压降不大于0.02 MPa (0.2 kgf/cm2) 。水平回气管路沿制冷剂流动方向应有1/100～1/200的向下倾斜度, 并不得出现下凹的弯曲。当蒸发器在压缩机之上, 采用回气立管时, 应设U型弯头。对设有能量调节装置的压缩机回气管, 可按负荷的变化响应流速采用直径不等的双重上升立管。当压缩机位于蒸发器之上较高位置, 除应适当提高管内制冷剂流速外, 每隔8 m左右设一U形弯头。当两台压缩机并联工作时, 两压缩机间应设压力平衡管。

6 冷却水管路的设计与布置

冷却水管路指壳管式冷凝器的进、排水管路。对壳管卧式冷凝器均为端部进水。其管路设计与布置, 必须下进上出;如果进出水为立管, 则出水管应设向上的U形弯头, 且使弯头的底面超过冷凝器的顶面。另外, 在冷却水管设计时, 必须留出管路拆装、检修的足够空间位置, 并在进出水管路上装置温度指示, 在进水管路装压力装置。氨冷凝器冷却水泵排出端应装压力控制器, 当水泵因故停止工作时, 使压缩机紧急停车。

7 结语

实践证明, 制冷系统管路设计的设计和布置必须严格遵照上述要求严格执行, 否则, 将会影响整个系统运行的稳定性, 影响系统的正常运行。

参考文献

[1]刘春磊.制冷设备运行与管理的相关问题探讨[J].城市建设理论研究, 2011 (8) .