無錫同捷汽車設計****蔣蓮花無錫市濱湖區滴翠路100號530大廈，214072
關鍵詞：內部寬度；造型設計；cas面；
abstract：
汽車整車行業是競爭非常激烈、市場化和國際化程度最高的行業。整車企業面對激烈的市場環境，要想脫穎而出並保持常勝不衰，就必須源源不斷開發出具有很強綜合競爭力的車型。
一款綜合競爭力很高的車型，不僅包含動力性、經濟性、工藝精緻等等指標，還包括空間舒適性、行李艙空間大小及行李貨物進出的方便性等評價指標。整車內寬直接關係到使用者的乘坐舒適性、使用方便性等等。在整車外形尺寸已確定並凍結的情況下，如何保證並使車身內部寬度最大化，一直是整車車身研發的重點專案之一。
有鑑於此，以下結合某款整車產品的具體研發過程，來分析並闡述基於特定的外形尺寸，在內油泥模型製作及cas設計環節如何控制並提公升整車內部寬度。
1.整車內部寬度的定義與作用
從功能上分：可分為駕駛區（前排）內寬、後
排乘員區內寬、行李艙內寬;
從具體位置上分：可分為a柱內寬、b柱內寬、c柱內寬、d柱內寬、前門護板內寬、後門護板內寬、後背門（行李廂蓋）止口內寬
從具體的人員舒適性評價分：可分為頭部空間、肩部空間、肘部空間、臀部空間、腿部空間
不管哪種形式的內部寬度定義，其最終都會體現到整車的使用方便性，乘坐舒適性上來，並影響終端消費者的購買意向。
2.內部寬度設計控制在整車開發流程中所處的位置
從上圖整車設計開發里程碑計畫上可以看出：整車外形尺寸在批准立項（g1節點）前已確認。油泥模型製作及cas面設計必須按定義的外形尺寸進行。
在g5節點，nc驗證主模型凍結，此時，所有可見的造型型麵及特徵不能作任何更改。
所以，必須在油泥模型製作、內外cas-b面設計全過程中（即g2-g4節點之間），通過結構分析與優化來提公升整車內部空間，在保持車身外廓尺寸不變的前提下，使車身內部寬度最大化。
車身內部寬度重點控制a柱內寬、b柱內寬、c柱內寬、d柱內寬、前門護板內寬、後門護板內寬、後背門（行李廂蓋）止口內寬
3.整車內部寬度的設計控制方法
3.1 a柱內寬設計控制
a柱內寬一般不作為內部空間考核指標，主要考核其a柱的結構強度、剛度及a柱障礙角是否滿足法規要求。
從圖2可知：前風窗玻璃左右側的花邊位置由a線位置及b、c、d、e四個尺寸決定。
a點為側圍外板與前風窗的分縫線，其位置由造型定義並確定； b一般為5mm左右； c須滿足塗膠的工藝需求，一般為20-25mm； d=3-5mm；e=3-5mm；花邊寬5mm；
a柱飾板型面位置由尺寸f和g兩個尺寸決定，g 值決定a柱的強度和剛度，不能太小，必須通過截面慣性矩計算得出，並滿足白車身彎曲、扭轉剛度及接頭強度要求。 a柱飾板到a柱內板的距離f需容納線束、天窗排水管、及側安全氣簾。須保證零件周邊有約5mm的安全距離。
通過上述尺寸的控制與設計，來確定a主飾板的型麵位置，並根據內造型整體風格，cas設計時酌量增加型麵的飽滿度。
圖2-a柱斷面
3.2 門護板內寬設計控制
門護板內寬是最重要的控制點之一， 肩部空
間、肘部空間、臀部空間是其最核心的三項評價指標(見下圖3)。門護板內寬由車門厚度（指車門內、外鈑金之間的夾層距離）、門護板厚度（門護板與車門內板的間隙）、扶手寬度組成並決定。
圖3-門護板內寬
首先，應控制車門厚度。車門厚度主要受側圍造型面弧高、玻璃位置及曲率、防撞杆、玻璃導軌、玻璃公升降器、鎖體的結構及其位置影響。車門厚度只要滿足車門內附件布置空間即可，不能設計太厚，否則影響內部空間，且增加車門內板拉延深度。
車門厚度的控制以外cas面為起點，由外向內依次對a、b、c、d、e各個尺寸進行推斷定義與控制（如下圖4）。
圖4-門護板下部內寬
（一）防撞杆的位置設計與控制
防撞杆與整車碰撞效能有關，其厚度（如為高強管則為直徑）一般對標設計，並進行cae碰撞模擬驗證。防撞杆的位置根據車門外表面確定，為了增加車門外板的剛度，防撞杆和前門外板必須通過隔振膠連線（如圖4所示），一般情況下，外板與防撞杆的間隙值a為3mm。
（二）玻璃及玻璃導軌位置設計與控制
車門玻璃的曲率半徑和座標位置對油泥模型的製作極為關鍵，車門玻璃是油泥製作的基準。在油泥模型精刮之前，工程團隊應分析確定玻璃的曲率和位置，並將玻璃面的密集三座標點（x、y、z值）提供給造型部門，來進行油泥模型的製作。
玻璃導槽與防撞杆最小距離一般大於8mm，根據此要求，來確定車門玻璃的曲率半徑和玻璃位置尺寸b(見上圖4)。需要注意的是：玻璃曲率半徑不能太小，半徑越小，玻璃公升降阻力越大，玻璃降到最低點位置時與車門內板距離越近（上圖尺寸c），並導致車門厚度增加。
曲率半徑越大，玻璃導軌離防撞杆的距離越小，所以應仔細推敲確定。
（三）玻璃公升降器的位置設計與控制
尺寸c為玻璃到車門內板的夾層距離(見上圖4)，此空間應能容納玻璃公升降器、鎖體、線束的安裝布置。設計時必須保證玻璃公升降器運動過程中各個位置與周邊零件無干涉，且叉臂與車門內板有10mm左右的安全間隙。
如圖5所示，玻璃公升降器叉臂所在平面必須平行於玻璃上止點（關閉狀態）與下止點（降到底狀態）連線所構成的平面。在車門玻璃曲率及位置已經確定的情況下，根據玻璃公升降器的結構，即可確定玻璃公升降器的位置，繼而確定尺寸c。同時，別漏了校核揚聲器與玻璃的最小距離（一般≥10mm）。
圖5-玻璃公升降器布置
（四）鎖體位置設計與控制
如下圖6所示，鎖體布置決定車門內板上密封條壓縮面的位置，進而影響整個車門內板基準大麵的座標。此處通過控制如下尺寸來實現。
鎖到車門外板的距離a≥6mm，鎖與玻璃導軌的距離b一般為8-10mm。並校核鎖拉桿各個運動位置與玻璃導軌的距離，控制在不小於8mm即可。鎖體到門內板的距離d一般為3-5mm，e為鎖中控模組到車門內部的距離，一般須大於5mm，密封間隙f一般為12-14mm，通過這些尺寸的精確定義與控制，即可確定車門內板密封面的位置。
除此之外，鎖體自身的外形尺寸也是影響車門厚度最重要的因素之一，所以在**商的選擇過程中，盡量選擇外形尺寸小一點的鎖體。
圖6-鎖體布置
通過對上述各個位置的精確設計定義之後，即可確定車門內板基準大麵的精確位置，最終實現對車門鈑金總成厚度的優化控制。
其次，應控制門護板的厚度，即門護板到車門內板的空檔尺寸。根據造型，對門護板的結構分塊、零件工藝、零部件布置、安裝與定位、人機工程等方面進行方案分析與斷面設計，以此來確定門護板所有型麵的位置。
圖7-門護板內寬重點控制區域
水切下沿是肩部空間位置，扶手內側面為肘部空間位置，扶手外側面為肘部活動空間及腰部空間位置，雜物盒外側面為臀部空間位置，而雜物盒內側面直接影響雜物盒的有效使用淨寬度。所以，應重點對圖7所示的區域進行斷面設計與定義。在油泥製作前，將1:
1控制斷面（x方向每隔50mm乙個）列印提供給油泥製作部門，貼上在油泥製作平台旁的可移動牆上，作為型麵精修、三座標打點的測量基準，方便油泥工程師隨時量取檢測，及工程團隊的檢查複核。
下面以水切下沿面和扶手內側面為例，簡述其控制方法（見圖8），其餘部位參考其設計控制。
圖8-水切下沿設計斷面
1）水切下沿的門護板本體型面到門鈑金距離a值一般控制在5mm左右，並考慮到門護板加強筋到車門鈑金的有效距離。
2）扶手飾板與門護板本體一般採用熔焊柱連線固定，熔焊柱焊接完成後一般突出表面2.5-3mm，c值控制在8mm即可。
3.3 b柱內寬設計控制
b柱門護板型麵位置按如下方法與步驟確定：同理，以外cas面為起點，由外向內依次定義a、b、c、d各個尺寸（見圖9）。
圖9-b柱設計斷面
a值主要根據鉸鏈布置、車門運動校核確定，保證後車門運動與鉸鏈、及周邊零件無干涉，考慮製造及裝配公差，d≥3mm。
b值與車身強度剛度強相關，需計算b柱空腔截面慣性矩，並進行整車強度剛度cae模擬分析驗證得出。 在造型階段，如有對標車，此值應保持與標桿車一致。
c值為飾板與鈑金距離，分b柱上部和b柱下部，上部c值根據線束直徑來控制，一般c≥線束直徑+5mm+5mm,即線束內外各留5mm以上的安全間隙。下部c值由安全帶的布置決定，安全帶捲收器與飾板之間一般留10mm左右間隙。特別需求強調的是，一定要校核安全帶布簾運動各個極限位置與周邊固定件的間隙，為保險起見，一般大於8mm為宜。
除此之外，b柱下部設計時還應保證飾板與座椅的間隙，特別是與座椅調節手柄的間隙，一般大於30mm；並對座椅前後滑動進行模擬校核，保證滑動過程中各個位置與b柱下護板都有10mm以上的安全間隙
通過對b、c值的定義與控制，即可確定b柱護板處內部寬度
3.4 c柱內寬設計控制
乘用車c柱由護板進行裝飾覆蓋，其內寬控制方法與b柱內寬基本相同。
大部分微客、卡車等商用車的c柱通常鈑金外露，無內飾板包覆，此處內寬重點通過控制a值來實現（見下圖10），a=密封條卡條內表面到止口距離+5mm（後側圍內板倒圓角半徑r5），這樣，止口台階剛好遮擋住密封條卡條，外觀效果好。
圖10-某微客c柱設計斷面
3.5 行李箱蓋或後背門止口內寬設計控制
行李箱蓋、後背門止口橫向寬度直接影響可放置貨物的外形尺寸及貨物進出方便性，我們以某款suv的後背門為例，簡述其止口橫向寬度控制方法。
圖11-某suv後背門控制斷面位置
圖12-氣撐桿下固定點處斷面
如上圖11，對背門氣撐桿上、下固定點、尾燈固定點、背門緩衝塊固定點四處進行斷面設計與定義，來控制止口寬度。
以氣撐桿下固定點斷面為例（圖12），重點控制a值和b值。a值為流水槽寬度，一般為55-70mm， a尺寸須保證側圍流水槽封閉型腔有足夠的剛度和強度，且背門關閉狀態下氣撐桿與周邊型麵的安全間隙≥10mm。b值為側圍後飾板與側圍內板的距離，能滿足飾板固定卡扣或卡爪空間即可
4.內部寬度目標的達成與管控
通過整車內寬專項設計與控制，最終形成設計車的內寬引數，並與競品車進行對比，達成設計車競爭優勢，作為設計目標之一，並在後續的工程結構設計中進行標的管控。
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