整车主模型在汽车设计开发中的应用

马利军

陈鑫

（上海若宇精密机械制造有限公司，上海201615）

摘要：为了提高汽车品质，开发了整车主模型检具过程控制工具。介绍了整车主模型的概念，明确了整车主模型的功能及作用，分析了整车主模型的设计开发过程。利用整车主模型可以缩短汽车零件的调试周期，使汽车外覆盖件、内外饰零件、模夹具之间快速达成一致，提升汽车品质。

关键词：整车主模型中图分类号：U463.82

内外饰

匹配

DOI：10.19710/J.cnki.1003-8817.20180237

文献标识码：B

1前言

整车主模型相当于一个标准白车身，一般在产

外饰产品进行质量检测，整体评价汽车外观及内饰的间隙及面差质量。根据零件在整车主模型上的匹配测量结果，能很容易地发现哪个汽车零件出现匹配质量问题，从而通过质量整改达到各自的公差范围，这是目前一种先进的设计和质量控制理念，可以大大缩短产品开发周期，保证产品质量，向零部件的零公差靠近。

品研发到整车数据冻结阶段后，根据车身的数模，按1∶1比例制作的一个标准化的车身模型，制作材料为航空系列的铸铝或锻铝。由于完全按照主机厂的汽车数据制造，并且采用高精密的CNC机床进行加工，整车主模型相对于汽车三维数模可以说是零偏差。整车主模型主要用于外覆盖件与内外饰件的匹配检测和评价，是汽车开发过程中控制整车尺寸、质量和进度的重要工具和手段。我国自主品牌的汽车厂家在2008年后逐渐引进了该技术，大幅提高了整车质量，从而提高了自主品牌的汽车品质[1]。

（a）前视三维图

2

2.1

整车主模型的功能及作用

产品质量检测

整车主模型（图1）能够对汽车外覆盖件及内

（b）后视三维图图1

整车主模型三维图

作者简介：马利军（1978—），男，中级工程师，本科学历，研究方向为汽车检具的开发及制造。

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汽车工艺与材料AT&M

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生WORKSHO产P现SO场LUTION2.2结构合理性的判断

在整车三维数据设计开发过程中，利用整车

客户技术要求的基础上，设计制造要真实完整地反映车身功能结构、内外饰模块的装卸，既要保证产品在主模型上的安装方式与实车安装方式一致，同时也要考虑可拆装性和重复性，具体工艺流程如图3所示。

相关数据及

技要求获取

技术交底

结构建模设计

设计方案确定

结构工艺设计

图纸输出

主模型能进行有效的车身与零部件问题校验。因为整车三维数据前期的开发工作都是在计算机上进行模拟及仿真，是理论数据，实际装车效果无法预知，而通过整车主模型就能预先发现问题，如通过将产品在整车主模型上试装就能发现产品的定位可靠性问题、白车身与内外饰之间的匹配干涉问题等，从而将整车三维数据进行设计更改，避免后期量产后再出现类似问题［2］。

表面处理测量调整装配

部件模块

加工测量调整工艺编制加工工艺编制

制造精度评价制造预认可现场安装调试制造最终认可

3整车主模型制作时间节点及前提条件

按照国外的整车主模型的制作经验，车身数

图3整车主模型设计制造开发流程

4.3整车主模型的组成

整车主模型按模块的位置情况主要分为前端

模冻结后到批量生产需要18月~24个月。整车主模型启动的前提条件是白车身及内外饰数据第一次冻结后，此时主机厂就可以通知整车主模型的供应商启动。整车主模型的设计加工测量总周期约为6个月，整车主模型交付给主机厂后，主机厂还要经过最少3轮的使用，将汽车零件匹配整改完成后才能具备汽车量产的基本条件。

模块、车身模块、尾部模块三部分。4.3.1

前端模块主要由前保险杠模块、前保险杠支架前端模块

模块、前大灯模块、机罩模块、翼子板模块以及前框架等组成（图4）。通过拆除某个模块并装上其相应的产品，从而实现对产品的检测，其中机罩与翼子板可根据主机厂的需求增加产品内板工装定位。

4

4.1

整车主模型的设计开发过程

充电口模块

整车主模型设计的输入信息

整车主模型设计的输入信息主要由三维数

前保模块

翼子板模块

前保中支架模块

据、技术协议书、定位信息图纸、匹配清单、零件安装工艺、DTS（DesignToleranceSpecifuation）文件等组成，如图2所示。

输入信息

前保侧支架模块

机罩模块

前框架

前灯模块

图4前端模块分解示意

4.3.2

数

据

技术协议书

零件安装工艺

车身模块主要由车顶模块、地板模块、前围模

车身模块

匹

配清单

文件

定位信息

块、侧围模块、后围板模块以及门模块等组成（图5），主要用来检测前后车门、前风窗、天窗及所有内饰产品零件。4.3.3

尾部模块

DTS图2整车主模型制作输入信息

4.2整车主模型制作流程

整车主模型制作基本流程为：根据汽车白车

尾部模块主要由后尾灯A、B模块、后保险杠

模块、尾门模块等部分组成（图6），也是拆除某个模块并装上其相应的产品，从而实现对产品的检测。

汽车工艺与材料

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身数据和技术要求，通过内外饰件之间的整体性及拼装等方式设计整车主模型结构。在充分满足

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生WORKSHO产P现SO场LUTION操作空间，则可以将结构设计成如图9所示的滑移机构。滑移机构是通过导轨与滑块的移动来实现

后围模块

车顶模块

主模型上模块与产品或模块之间的避让，同样具有简单、快速、便捷的效果。

旋转轴

车门模块

地板模块

侧围模块

上下方向工作状态

图5车身模块分解示意

非工作状态

图8

尾灯A模块

翻板机构示意

尾门模块

前后方向

后保支架模块

后保模块

尾灯B模块

图6尾部模块分解示意

工作状态非工作状态

4.4整车主模型的结构设计

整车主模型在设计的过程中需要用到大量的

4.4.2

柔性结构

图9滑移机构示意

功能结构，如模块的轻量化及柔性化等，在设计与制造以及装配调试的过程中，利用这些功能结构可以达到较好的效果。几种常用的功能结构包括翻板机构、滑移机构、柔性结构、居中定位结构、卡扣联动结构等。4.4.1

在主模型的设计过程中，拆卸机构是必不可少翻板机构和滑移机构

为了实现在一个整车主模型上燃油及电动两

款不同动力共用的目的，只需要更改前后地板结构。通过采用导轨柔性结构来互换两款不同动力的地板模块，从而既降低了成本又实现车型替换功能，如图10所示。

的，如需要将保险杠产品装在主模型上时，就必须将保险杠模块拆除，如图7所示。图8为一个翻板机构，翻板上的支架为保险杠模块的安装点，但是在安装保险杠产品时，产品依旧会与该支架干涉。

（a）前地板拉出状态

图10

（b）后地板拉出状态

柔性结构示意

4.4.3

根据机械原理，利用机械结构本身就可以保

居中定位结构

证将待检产品始终定位在理论状态某一范围内的中间位置，如图11所示。

图7

前保险杠模块拆卸示意

4.4.4

在设计制造主模型的过程中，既要考虑按实

（下转第52页）

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卡扣联动结构

从以上分析可知，翻板机构需要足够大的上下空间，若是上下操作空间不够，而前后有足够的

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际装车的方式定位产品，又要考虑定位机构的布

生WORKSHO产P现SO场LUTION量阶段工具、设备、人机工程、工装方案等，在预批量生产之前进行验证。尽量模拟批量生产条件下的操作环境，尽可能采用批量的分装夹具、样板辅具、通用机械手等进行检查，对发现的问题在预批量生产之前进行检查，以保证预批量顺利生产[5]。5.5

加强问题管理

在试制阶段对装车过程中发现的问题进行分类汇总、统计、分析及处理，并形成相关的文件，确保各类问题和数据都具有可追溯性。对于需要更改的问题，在预批量生产启动前进行解决，以减少批量生产的问题。

不仅为产品研发提供合格的试验样车，还要通过试制过程来验证产品设计、工艺方案等，以期能够尽早发现和解决产品设计带来的问题，为产品的顺利量产提供可靠的保障。

参考文献：

[1]曾贺.功能尺寸开发及其样车试制阶段的验证[D].上海：上海交通大学,2011.

[2]苏蒙.浅谈整车试制验证流程[J].汽车实用技术,2016（7）:169-177.

[3]常晓钟,王俊峰.试论汽车样车试制[J].科技创新与应用,2015（3）:72.

[4]张兴龙,芦勇,孙汯.样车试制体系构建与应用研究[J].上海汽车,2016（7）：36-39.

[5]王俊园,冯斌.汽车车身冲压件试制工艺概述[J].上海汽车,2016（1）:54-62.

AT&M6结束语

样车试制是汽车研发体系中不可或缺的重要

环节之一，它是承接产品研发和批量生产的桥梁，

（上接第48页）

局空间和操作效率问题。通过设计联动型的卡扣结构（图12），既可以解决常规一次性卡扣的易损坏和工件难装卸的问题，又可以解决卡扣机构需要较大操作空间以及开合的低效问题。通过这种

方式可以达到无损拆件，从而降低产品零件的制作成本。

5结束语

整车主模型作为一种汽车品质培育提升的有

效工具，可以缩短汽车零件的调试周期，使汽车外覆盖件、内外饰零件、模夹具之间快速达成一致。虽然前期投资较多，但是综合汽车产品质量及生命周期考虑，是非常值得投资的一项工作。

参考文献：

图11

居中定位结构示意

[1]李澍,孔啸,卞大超.浅谈汽车主模型研制项目的风险管理之风险识别研究[J].模具技术,2011(5):59-63.[2]杜坤,高海州,魏庆丰,等.螺钉车技术的开发及应用[J].汽车工艺与材料,2011(12):52-58.

AT&M图12卡扣联动结构示意

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