專利名稱：一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法
技術領域：
本發明涉及一種汽車白車身零件設計領域，尤其是涉及一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法。
背景技術：
隨著汽車行業的不斷進步，人們對汽車外觀品質和功能要求也在不斷增加。整車項目開發中，設計人員可通過提高材料利用率、縮減模具工序數進行成本控制，從而進一步適應日益加劇的市場競爭。在汽車白車身領域，側圍外板是白車身零件制造中的核心，它具有形狀復雜、結構尺寸大、成型困難、外表面質量要求高的特點。為達到好的外表面質量，較高的材料利用率，對零件頂蓋搭接區域部位結構進行分析和研究，具體部位見圖1虛線區域。側圍外板頂蓋搭接區域，產品造型為外凸弧形，且翻邊處為負角，根據材料成型原理，側整形后焊接邊將產生起皺、回彈缺陷。
如圖2所示，側圍外板頂蓋搭接區域裝配關系側圍外板I與頂蓋外板2焊接后，二者間需安裝頂蓋裝飾條3。頂蓋裝飾條3通常采用沿用的結構，頂蓋裝飾條3的深度H3約為IOmm ;頂蓋裝飾條3與側圍外板I焊接邊需保持一定的安全距離H2，約為2. 6mm。造型設計要求，側圍外板I的外部需略高于頂蓋裝飾條3。側圍外板頂蓋搭接區域側整出現起皺、回彈、A面(汽車外觀可視面)變形等缺陷，多數是由零件結構設計不合理所致。如圖3所示，側圍外板頂蓋搭接區域側整形深度H大于25mm，側整形焊接邊W大于25mm。采用上述參數設計的側圍外板由于側整形深度大、焊接邊偏長，零件設計拉延模面時，導致拉延深度大，制件門洞等多個區域出現開裂現象；側整形焊接邊產生起皺、回彈現象；門洞上部外特征線產生滑移、A面變形風險；側圍外板的材料利用率降低。側圍外板頂蓋搭接區域側壁與車身Z軸夾角B當前值2°，側整形時由于側壁張開角度不足，設計拉延工藝補充面時，無法給予回彈補償，制件側整形后出現回彈缺陷，導致焊接后整車尺寸偏大，頂蓋裝飾條安裝困難。同時側壁張開角度不足，也會造成模具工序數增加、模具強度弱，制件狀態不穩定，A面變形風險增加。綜上所述，側圍外板零件的結構設計不合理，制件現有技術中存在如下技術問題
(1)側圍外板門洞等區域出現開裂現象；
(2)側圍外板門洞上部產生嚴重滑移線；
(3)側圍外板頂蓋搭接區域側整焊接邊產生起皺、疊料現象；
(4)側圍外板材料利用率偏低；
(5)側圍外板頂蓋搭接區域側整形后產生嚴重回彈現象。
發明內容
本發明設計了一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法，其解決了以下技術問題
(1)側圍外板門洞等區域出現開裂現象；
(2)側圍外板門洞上部產生嚴重滑移線；
(3)側圍外板頂蓋搭接區域側整焊接邊產生起皺、疊料現象；
(4)側圍外板材料利用率偏低；
(5)側圍外板頂蓋搭接區域側整形后產生嚴重回彈現象。為了解決上述存在的技術問題，本發明采用了以下方案 一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，包括側圍外板(I)和頂蓋外板(2)，側圍外板
(I)與頂蓋外板(2 )通過焊接進行搭接，頂蓋裝飾條(3 )位于側圍外板(I)與頂蓋外板(2 )之間形成的凹槽內，側圍外板(I)包括側整形止口邊、側整形側壁以及側整形焊接直邊，側整形止口邊通過側整形側壁與側整形焊接直邊連接形成一梯臺結構，側整形止口邊與側整形側壁上部通過外特征圓角過渡，側整形焊接直邊與側整形側壁下部通過焊接區域圓角過渡，在側整形側壁上增加一臺階，所述臺階提高側圍外板(I)上部結構強度，并減少側圍外板(I)出現回彈風險。進一步，所述臺階頂部距離側整形止口邊的距離為臺階的深度(H1)，臺階的深度(Hl)深度一致并且臺階的深度(Hl)控制在5 mm — IOmm ;臺階頂部的寬度值(Wl)控制在2mm——3mm ο進一步,外特征圓角半徑(Rl)控制在2_—4mm,優選參數3mm。焊接區域圓角半徑(R2)控制在1. 5mm一3mm,優選參數2mm。進一步，側整形焊接直邊距離側整形止口邊的距離為側圍外板側整形側壁的深度(H),控制在15mm—22mm,,優選15mm ;側整形焊接直邊寬度(W)控制在14mm-20mm,優選1 5mm η進一步，側圍外板的側整形側壁與車身Z軸夾角(B)大于15°，側整形側壁和車身Z軸夾角(B)度數與臺階和車身Z軸形成夾角度數保持一致。一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，采用如下步驟步驟1:在側圍外板側整形側壁上增加一臺階；步驟2 :對臺階的參數值進行約束；步驟3 :分別對側圍外板側整形側壁上部的外特征圓角半徑(Rl)和側圍外板側整形側壁下部的焊接區域圓角半徑(R2)進行約束；步驟4 :對側圍外板側整形側壁的深度(H)進行約束；步驟5 :對側圍外板的側整形焊接直邊寬度(W)進行約束；步驟6 :對側圍外板側整形側壁與車身Z軸夾角(B)進行約束。進一步，步驟2中，所述臺階頂部距離側整形止口邊的距離為臺階的深度(Η1)，臺階的深度(Hl)深度一致并且臺階的深度(Hl)控制在5mm — IOmm ;臺階頂部的寬度值(Wl)控制在2mm—3_。進一步,步驟3中，外特征圓角半徑(Rl)控制在2mm—4mm,優選參數3mm ;焊接區域圓角半徑(R2)控制在1. 5mm一3mm,優選2mm。進一步,步驟4中，側圍外板側整形側壁的深度(H)控制在15mm—22mm,優選15mm ；步驟5中，側整形焊接直邊寬度(W)控制在14mm—20mm,優選15mm。進一步，步驟6中，側圍外板的側整形側壁與車身Z軸夾角(B)大于15°，側整形側壁和車身Z軸夾角(B)度數與臺階和車身Z軸形成夾角度數保持一致。
該汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法與現有汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法相比，具有以下有益效果
(I)本發明由于在側整形側壁上增加一臺階，所述臺階增強側圍外板上部結構強度，提高制件外觀品質，減少側圍外板出現回彈風險。(2)本發明由于對外特征圓角半徑和焊接區域圓角半徑進行約束，解決了側圍外板與頂蓋之間的外觀匹配及密封要求，避免側圍外板側整開裂和A面變形，提高材料利用率，消除制件回彈以及焊接邊起皺現象。(3)本發明由于對側圍外板側整形側壁的深度和側整形焊接直邊寬度進行約束，避免了拉延深度大，制件門洞等多個區域出現開裂現象；側整形焊接邊產生起皺、疊料現象；門洞上部外特征線產生滑移、A面變形風險；側圍外板的材料利用率降低。(4)本發明由于對側圍外板側整形側壁與車身Z軸夾角進行約束，使得制件可以提供足夠的回彈補償，提高了沖壓件的質量，方便了頂蓋裝飾條的安裝，同時也不會造成模具工序數增加，減少了對模具磨損，確保制件狀態穩定和A面不變形。
圖1 :側圍外板頂蓋搭接區域示意 圖2 :側圍外板頂蓋搭接區域裝配結構示意 圖3 :傳統側圍外板頂蓋搭接區域結構示意 圖4 :本發明汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的示意 附圖標記說明
圖1中側圍外板虛線區域為汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構。其中，Z軸為車頂至車底向，X軸為車頭至車尾向，Y軸為車左門至車右門向。圖2側圍外板頂蓋搭接區域裝配結構不意圖1 一側圍外板；2—頂蓋外板；3—頂蓋裝飾條；H3表示頂蓋裝飾條深度，頂蓋裝飾條通常采用傳統結構，H3深度一般IOmm左右；H2表示頂蓋裝飾條距離側圍外板I焊接邊的安全距離，H2值一般2. 6mm左右。圖3傳統側圍外板頂蓋搭接區域結構示意圖H表示側圍側整形區域深度，參數值大于25mm ；ff表示側圍側整形焊接邊，參數值大于25mm ；R1側圍外特征圓角半徑，參數值大于6mm ；R2表示側圍側整形焊接區域圓角半徑，參數值大于5mm ；B表示側圍外板側整形側壁與車身Z軸夾角，當前值2°。圖4本發明汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的示意圖。其中，H表示側圍外板側整形側壁的深度，參數值15-22mm，優選15mm ;W表示側整形焊接直邊寬度，參數值14_20mm，優選15mm ；H1表示側壁臺階的深度，參數值5_10mm ；W1表示臺階寬度，參數值2_3mm ；R1表示外特征圓角半徑，參數值2_4mm,優選值3_ ;R2表示焊接區域圓角半徑,參數值1. 5_3mm,優選值2mm ；B表示側整形側壁和車身Z軸夾角，要求大于15°。
具體實施例方式下面結合圖4，對本發明做進一步說明
側圍外板與頂蓋外板搭接處，側圍外板形狀為外凸弧形，根據材料成型原理，側整形時，由于材料的各項異性，容易引起側圍外板A面(即汽車外觀面)的變形，并且側整形后的焊接面容易起皺、疊料和回彈。側圍外板頂蓋搭接區域采用過拉延、側整形沖壓工藝，側整形臺階深度若不一致，制件側整形后A面有嚴重的變形缺陷。為了減少側整形造成A面變形風險，提高零件上部結構強度，減少側整出現回彈風險，現于側圍外板頂蓋搭接區域，增加臺階，臺階的深度Hl控制在5-10mm，寬度值Wl控制2_3mm，臺階的深度Hl保持一致。側圍外板I的外特征圓角半徑Rl過大，影響到側圍外板與頂蓋之間的外觀匹配及密封要求，外特征圓角半徑Rl過小，制件側整形后易出現開裂現象。為了滿足焊接工藝要求，零件側整焊接邊下部的圓角半徑R2過大，側整形后焊接邊的寬度也需對應增加。焊接邊寬度增加，不但會導致材料利用率降低，同時也會造成制件開裂、A面變形、側整后回彈、焊接邊起皺現象增加。綜合考慮，現推薦零件的外特征圓角半徑Rl控制在2-5mm，優選參數3mm。側整焊接邊下部的圓角半徑R2控制在1. 5_3mm,優選參數2mm。側圍外板側整形側壁的深度H，滿足頂飾條裝配前提下，產品結構設計要求大于13mm。造型設計要求，側圍外板的外部需略高于頂飾條，現推薦側圍外板側整形側壁的深度H控制在15-22mm，優選15mm。側圍外板頂蓋搭接區域側整形焊接直邊，在滿足二層焊接工藝需求下，要求大于12mm，為了減少側整形量及制件回彈現象，側整焊接邊下部的圓角半徑R2控制在1. 5-3mm,優選參數2mm，側整形焊接直邊寬度W控制在14_20mm，優選15mm。側圍外板側整形側壁的深度H和側整形焊接直邊寬度W參數值過大，零件設計拉延模面時，導致拉延深度大，制件門洞等多個區域出現開裂現象；側整形焊接邊產生起皺、疊料現象；門洞上部外特征線產生滑移、A面變形風險；側圍外板的材料利用率降低。側整形側壁和車身Z軸夾角B要求盡量打開。若側整形側壁和車身Z軸夾角B偏小，側整形時由于側壁張開角度不足，設計拉延工藝補充面時，無法給予回彈補償，制件側整形后出現回彈缺陷，導致焊接后整車尺寸偏大，頂蓋裝飾條安裝困難。同時側壁張開角度不足，也會造成模具工序數增加、模具強度弱、制件狀態不穩定、A面變形。綜上考慮，現推薦側整形側壁和車身Z軸夾角B大于15°。上面結合附圖對本發明進行了示例性的描述，顯然本發明的實現并不受上述方式的限制，只要采用了本發明的方法構思和技術方案進行的各種改進，或未經改進將本發明的構思和技術方案直接應用于其它場合的，均在本發明的保護范圍內。
權利要求
1.一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，包括側圍外板(I)和頂蓋外板(2 )，側圍外板(I)與頂蓋外板(2)通過焊接進行搭接，頂蓋裝飾條(3)位于側圍外板(I)與頂蓋外板(2) 之間形成的凹槽內，側圍外板(I)包括側整形止口邊、側整形側壁以及側整形焊接直邊，側整形止口邊通過側整形側壁與側整形焊接直邊連接形成一梯臺結構，側整形止口邊與側整形側壁上部通過外特征圓角過渡，側整形焊接直邊與側整形側壁下部通過焊接區域圓角過渡，其特征在于在側整形側壁上增加一臺階，所述臺階提高側圍外板(I)上部結構強度， 并減少側圍外板(I)出現回彈風險。
2.根據權利要求1所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，其特征在于所述臺階頂部距離側整形止口邊的距離為臺階的深度(H1)，臺階的深度(Hl)深度一致并且臺階的深度 (Hl)控制在5 mm一 IOmm ;臺階頂部的寬度值(Wl)控制在2mm—3mm。
3.根據權利要求1所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，其特征在于外特征圓角半徑(Rl)控制在2mm—4mm,焊接區域圓角半徑(R2)控制在1. 5mm一3mm。
4.根據權利要求1所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，其特征在于側整形焊接直邊距離側整形止口邊的距離為側圍外板側整形側壁的深度(H)，控制在15mm — 22mm，優選 15mm ;側整形焊接直邊寬度(W)控制在14mm-20mm,優選15mm。
5.根據權利要求1所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構，其特征在于側圍外板的側整形側壁與車身Z軸夾角(B)大于15°，側整形側壁和車身Z軸夾角(B)度數與臺階和車身Z軸形成夾角度數保持一致。
6.一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，采用如下步驟步驟1:在側圍外板側整形側壁上增加一臺階；步驟2 :對臺階的參數值進行約束；步驟3 :分別對側圍外板側整形側壁上部的外特征圓角半徑(Rl)和側圍外板側整形側壁下部的焊接區域圓角半徑 (R2)進行約束；步驟4 :對側圍外板側整形側壁的深度(H)進行約束；步驟5 :對側圍外板的側整形焊接直邊寬度(W)進行約束；步驟6 :對側圍外板側整形側壁與車身Z軸夾角(B)進行約束。
7.根據權利要求6所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，其特征在于步驟2中，所述臺階頂部距離側整形止口邊的距離為臺階的深度(H1)，臺階的深度(Hl)深度一致并且臺階的深度(Hl)控制在5mm—IOmm ;臺階頂部的寬度值(Wl)控制在2mm—3mm。
8.根據權利要求6所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，其特征在于步驟3中,外特征圓角半徑(Rl)控制在2mm—4mm,優選參數3mm ;焊接區域圓角半徑(R2)控制在1. 5mm—3mm，優選 2mm。
9.根據權利要求6所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，其特征在于步驟4中，側圍外板側整形側壁的深度(H)控制在15mm—22mm,優選15mm ;步驟5中，側整形焊接直邊寬度(W)控制在14mm — 20mm，優選15mm。
10.根據權利要求6所述汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構的設計方法，其特征在于步驟6中，側圍外板的側整形側壁與車身Z軸夾角(B)大于15°，側整形側壁和車身Z軸夾角 (B)度數與臺階和車身Z軸形成夾角度數保持一致。
全文摘要
本發明涉及一種汽車側圍外板頂蓋搭接區域結構及其設計方法，包括側圍外板(1)和頂蓋外板(2)，側圍外板(1)與頂蓋外板(2)通過焊接進行搭接，頂蓋裝飾條(3)位于側圍外板(1)與頂蓋外板(2)之間形成的凹槽內，側圍外板(1)包括側整形止口邊、側整形側壁以及側整形焊接直邊，側整形止口邊通過側整形側壁與側整形焊接直邊連接形成一梯臺結構，側整形止口邊與側整形側壁上部通過外特征圓角過渡，側整形焊接直邊與側整形側壁下部通過焊接區域圓角過渡，在側整形側壁上增加一臺階，所述臺階提高側圍外板(1)上部結構強度，并減少側圍外板(1)出現回彈風險。
文檔編號B62D25/06GK102991580SQ201210507890
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月3日 優先權日2012年12月3日
發明者貢見秀 申請人:奇瑞汽車股份有限公司