基于逆向工程技术的汽车车身结构设计
引言
汽车车身本体大多均为钣金冲压件，且型面和结构复杂。除外表面件外，要正向设计一款汽车的车身结构难度很大，而参考同级别的成熟车型进行逆向设计就会变得简单一些，同时也可以缩短设计开发的时间。这种设计方法简单易于掌握，对整车研发的风险小，被很多汽车设计厂家所采用。
2车身结构设计概述
（ ）车身结构设计基本原则
a.车身结构设计基于整车产品的定位、目标、成本及用户等诸多元素，因此在概念设计中，车身结构方案应据此而形成。
b.车身结构设计是一个复杂的并行的设计过程，要彻底地摒弃孤立地单个零件的设计方法，任何一个零件只是其所在中总成的一个零件，设计时均应考虑其与周边相关零部件的相互关系。如与整车、底盘、发动机、电气系统以及车身内部间的关联。
c.车身的结构设计应满足强度、刚度、密封及振动噪声等要求。逆向设计也是如此，因此在设计过程
中按需要进行分析和验证。
d.车身设计在满足整车性能及结
构要求的基础上，要考虑冲压、焊
接、涂装、总装工艺是否相匹配，
如生产方式、档次、纲领。与对标
和竞争车型比是否更优越；是否符
合国内的实际生产状况，以便预先
确定结构及工艺的改良方案。
（2）车身钣金的材料选取原则
汽车覆盖件所用材料一般是冷
轧钢板。需按国家标准选取钣金材
料。钣金材料按表面质量分有I、II
级。I级质量最好，适用于外板；II级
次之，适用于内板与加强板。钣金
按冲压拉延等级分为P、S、Z、F、
HF、ZF六级。
P：普通拉深级，适用于拉延深
度浅的零件。
S：深拉深级，适用于拉延深度
一般的零件。
Z：最深拉深级，适用于拉延深
度较深的零件。
F：复杂拉深级，适用于结构复
杂且拉延深度较深的零件。
HF：很复杂拉深级，适用于结
构较复杂且拉延深度较深的零件。
Z F：最复杂拉深级，适用于
结构非常复杂且拉延深度较深的零
件。
外板材料选用08F、08Al等，厚
度0.8 mm左右，拉延级别选取Z级
或F级，外表面质量级别选取I级。
内板材料选用08F，08Al等，厚度
.0~ .4 mm左右，拉延级别由成形
难度而定，外表面质量级别是II级。
加强板材料选用08F，08Al等，厚度
.2~2.0 mm左右，拉延级别由成形
难度而定，外表面质量级别是II级。
（3）冲压工艺要求
a.在设计车身零件时，对于影响
拉延成形的圆角要尽可能放大，原
则上要求内角R≥5 mm，以利于拉
延成形；对于弯曲成形的圆角可以
适当放小，原则上R≥3 mm即可，
以减小弯曲后的回弹。
b.在设计车身零件时，应考虑防
止成形时起皱，应在成形后材料的
聚集处布置工艺缺口或布置工艺凸
台或筋。
c.单个零件上的孔与孔，孔与边
界距离应大于2t（t为板材厚度），
若在圆角处冲孔，孔与翻边的距离
应大于R+2t。开孔时尽量不要开在
倒角面上，以避免模具刃口磨损,影
响模具寿命。
基于逆向工程技术的汽车车身结构设计
在一款新车型的研发设计中，汽车车身研发设计的投入占整车研发的很大比重。通过逆向工程技术在汽车车身中的运用，可使汽车的开发过程更加快速、可靠，整车开发周期缩短，开发费用降低。本文阐述了基于逆向工程技术的汽车车身结构设计的方法和原则，以及与之相关的工艺要求。
上海理工大学机械工程学院 白鹤天
d.三面或多面交汇的尖角处在倒圆角时应尽量倒大成球形，以利于成形。
（4）焊接工艺要求
a.焊接搭接边重叠部分的宽度原则上不应小于 2 mm 。因为焊点直径大约为6 mm ，焊点两侧要各留 3 mm 左右的调整间隙。
b.应考虑焊枪的接近性。对于无法焊接的内板，可以考虑开焊接工艺过孔，一般要求直径为Φ30 mm 以上。
（5）装配工艺要求
a.应考虑零部件装配时装配工具的接近性。
b.应考虑零部件自身安装或拆卸的方便性。
c.对于安装工艺过孔，应考虑做成翻边孔，以增加零件本身的刚度，还可以避免伤及手和工具。 （6）涂装工艺要求
a.应考虑在侧围下部和车门最下部开漏液孔。
b.应考虑在地板总成低洼处布置漏液孔。
（7）轻量化设计要求
a.应选取轻量化材料。在满足强度和刚度的前提下，选取较薄的钢板或塑料材质。
b.应采用轻量化结构。考虑布置减重孔，在大于50 mm×50 mm 的区域内布置凸台，并开孔。
另外，为了节约成本，对于一些零部件（比如一些体积小的加强板和一些比较规则的加强梁）按结构需要应设计成对称件或同一件，这样可以节约模具设计时间和成本，而且也减少零件的管理成本。
3 逆向工程技术的应用实例
下面以某汽车车身的零件为例，介绍一下逆向工程技术在汽车
车身开发设计中的应用。 （ ）数字点云的采集
由于汽车车身零件型面结构复杂，决定了不能用实际测绘的办法来构建三维数模。从参考车上完好地拆取一个汽车零件，将渗探剂均匀地喷射在零件表面。采用三维光学测量仪进行点云的采集工作。点云的采集图见图 。
（2）点云的处理
点云的处理工作量非常大，采用Imageware 软件进行处理，把一些必要的曲面及平面构建出来。点云的处理见图2。
（3）三维数模的构建
将上面处理好的型面及点云通过数据转换导入到Unigraphics 软件中，进行外表面的重构、边界的处理和开孔。构建的三维数模见图3。
（4）工艺分析
该件为压弯成形件，上面设置多处压筋结构，压筋的深度和圆角的设计影响冲压性能，经计算分析验证，可满足冲压工艺要求。 （5）CAE 强度分析
该件为一加强结构件，焊装于主体后应能有效起到加强作用，各部受力后应力分布应合理，运用CAE 分析手段可判定薄弱或应力集中部位，而后进行结构调整达到最终结构优化。
4 结束语
汽车车身结构设计是一项复杂而且艰辛的设计工作，为了设计出较好的且满足各种要求的车身结构需要严格考虑诸多方面的影响因素。近年来，国内诸多汽车厂商均竞相成立专门的逆向工程部门，并
开始重视这项技术。适时地且合理地应用逆向工程技术必将能在激烈
图 点云图
图3 三维数模
图2 点云的处理
我国多数齿轮产品已达到国际先进水平
我国齿轮产品经过近10年的发展取得了长足的进步，不少产品已达到或接近国际先进水平，但仍有相当大一部分齿轮与变速器产品在振动噪声与疲劳寿命方面与国际先进水平差距明显，而这又与齿轮材料与热处理设备及工艺水平息息相关。这些问题已成为中国齿轮产品赶超国际水平的瓶颈。“十一五”期间，中国齿轮行业总产值由250亿增长到500亿元，平均增长速度接近20%，5年间上升了1倍，排名世界第四，销售规模上亿元企业超过50家，行业集中度明显提高。2006年中国齿轮行业年产值为590亿元，其中车辆齿轮所占比例高达2/3。汽车工业的带动是齿轮模具
发展的重要支撑。
随着中国齿轮工业规模日趋成熟，以及汽车工业的持续发展，齿轮业在2006~2010年的产值将迈向1 000亿元，在世界排名“保三争二”，2011~2015年力争世界排名“保二争一”。