沈建东 王 镝

（泛亚汽车技术中心有限公司）

1 车身平台架构概念和特点

1.1 车身平台架构概念

车身结构一般分为上车体和下车体。下车体一般承载发动机、底盘和空调电子等重要的质量模块，占车身质量的55%～65%，因此下车体的主要功能之一是为这些零部件提供安装点，即车身硬点。由于底盘悬架、空调模块和发动机、变速器等部件技术含量高、开发周期长，因此通用化、模块化、系列化的特点比较明显，这些特点也反映在下车体的结构开发中，同时与上车体搭建成笼型结构车身。一般下车体零件称为车身平台架构件，即指与车身和整车结构性能、安全性能、耐久性能有密切关系，同时为底盘和发动机等重要部件或系统提供支撑，但对同一平台汽车造型变化不敏感的车身结构件，如图1所示[1]。

1.2 车身平台架构特点

车身平台架构应具备如下几个特点：车身平台架构零部件共用和工程解决方案通用化，关键界面结构通用化，车身定位系统通用化，车身平台架构下的尺寸带宽，车身平台架构下的性能带宽。

1.2.1 车身平台架构零部件共用和工程解决方案通用化

车身平台架构零部件共用是指同一车身平台架构下的不同车型，某些零件完全一样，如前大梁、前轮罩和前散热器框架等。做到不同车型主要车身零件共用，可以有效提高设计开发效率、提升产品质量、降低成本，如三厢轿车、Hatch-Back和Wagon等车型共用前纵梁。工程解决方案通用化是指为了满足车身结构的主要性能，不同车型在车身平台架构设计上采用相同的工程解决方案、相似的载荷传递途径、相似的零件分块和零件形状等。以车身前纵梁的开发为例，图2为某公司同一平台架构下两款不同品牌车型的前纵梁，其形状、走势和分块都非常近似。图3为某公司同一平台架构下两款不同品牌车型的车体底部纵梁，其截面高度相近。总之，车身平台架构零件不一定要求零件完全共用，但应做到同一平台下不同车型的主要零件实现共用或相似（零件的相似率），同一平台不同车型的性能和布置等要求应当在不改变主要零件的前提下通过增加、减少或修改次要零件来实现。图4为车身平台架构零件通用化在不同品牌和不同地区的应用示意。

1.2.2 关键界面结构通用化

在车身平台架构开发过程中，从结构设计上需要保留一定的通用界面结构，这样在开发不同车型时只需要更改部分结构，就可以实现车身开发，从而大大缩短开发周期，提高开发效率和质量。图5为车身平台架构开发需要关注的关键界面结构。以图6所示的车身前舱风挡玻璃下结构设计为例阐述关键界面结构通用化含义。车身前舱风挡玻璃下结构由空调进气格栅前外板1、空调进气格栅隔板2、空调进气格栅下板3和空调进气格栅上板4组成，其中，1、2是车身平台架构零件，零件结构、搭接方式和焊点数量保持不变；3和4是与前风挡玻璃倾角、发动机罩盖布置有关的零件。同一平台不同车型需要改变风挡玻璃倾角或改变进气口形状和位置时，只要更改3和4即可实现，而其它零件都可共用，这样就实现了零件的最大通用化，如图6所示。

1.2.3 车身定位系统的通用化

传统钢结构车身大约由300～400个冲压零件按照一定顺序焊接而成。目前较为通用的车身结构由6大系统构成，即前舱系统、前地板系统、后地板系统、侧围系统、顶盖系统和后围板系统，常用的焊接顺序如图7所示[2]。前舱系统、前地板系统和后地板系统通过焊接构成车身平台架构系统，之后再和侧围及其它系统总拼成车身框架，因此车身平台架构的分拼定位系统和总拼定位系统（通常二者之间的定位孔位置保持一致）对于保证车身结构整体尺寸精度、车身开口尺寸精度和安装精度都至关重要。因此，实现同一平台不同车型车身定位系统的柔性化和通用化可以有效降低生产成本，提高生产效率，保证制造精度，同时提高售后服务的方便性[3]。车身平台架构的定位系统对于不同轴距的包容性如图8所示。

1.2.4 车身平台架构下的尺寸带宽

通过同一车身平台而衍生出来不同品牌、造型和外型尺寸的车型是车身平台架构开发的核心功能之一。整车主要车身架构尺寸有总长度、总宽度、总高度、轴距、轮距和前后悬置长度，车身平台架构在开发时要考虑到这些尺寸因素的变化并在结构上做出相应预留量，以保证可以快速生成衍生车型。图9所示为同一车身平台架构适应不同长短轴车型的设计预留[4]。另一方面，设计预留也不可过大，否则会出现不必要的过设计，反而降低车身性能和开发效率。

1.2.5 车身平台架构下的性能带宽

同一车身平台不同车型由于发动机和变速器配置不同、造型和外形尺寸不同而导致车身结构的性能指标也不尽相同，如三厢车的车身扭转刚度一般高于两厢车等。车身平台架构开发的目的就是利用同一架构实现不同配置、造型和使用地区的性能要求，所以车身平台架构的性能指标设定要具有一定带宽，以通过修改非平台架构的零件实现特定车型的性能要求或通过“即插即用”方式满足同一车身平台架构下不同地区的法规要求。例如某公司某款车型中国版和北美版车身平台架构主体结构通用，仅是在北美版车身后门框区域螺接一个结构件以满足北美地区特殊的侧撞要求，如图10所示。

2 车身平台架构实施

图11为车身工艺投资曲线，从黑实线上可以看出，车身工艺投资具有时间性，即从某一开发阶段以后，投资需求迅速提升直至正式生产，因此高质量的前期车身平台架构开发是保证后期车身工艺投资有效性的基础。

一般车身架构开发由4个主要阶段组成，分别是车身平台架构启动、车身平台架构策略制定、车身平台架构评审和车身平台架构确认，如图12所示。

2.1 车身平台架构搭建

车身平台架构需要根据一些主要需求来启动工作，包括目标车型的产量、车型级别、目标人群、平台衍生车型的种类、发动机和变速器配置和销售地区的法规、上代车型开发及生产及售后问题等内容，之后根据这些输入条件开始车身平台架构搭建工作。

车身平台架构搭建工作主要包括根据需要满足的法规要求确定下车体的承载路径，利用车身多目标拓扑优化方法计算和解读车身承载路径并确定主要承力件的截面尺寸，为发动机、变速器、底盘前后悬架、空调电子模块和座椅等主要部件提供安装方案，初步制定车身平台架构的尺寸带宽、性能带宽和质量带宽。

2.2 车身平台架构工程开发

从车身平台架构策略制定到车身平台架构评审阶段工作主要包括细化与车身相关界面处的工程方案，确定车身平台架构尺寸带宽、性能带宽和质量带宽的合理性和可实施性，评估从车身平台架构衍生出来的主导车型的车身性能指标 （其中包括安全性能、车身静态刚度和动态输入点处的动刚度等），并完成下车体的数字模型发布。

2.3 车身平台架构优化

从车身平台架构评审到车身平台架构确认阶段工作主要是细化和冻结车身下车体主体结构和主要模块安装点的工程解决方案，对下车体零件的成型工艺、焊接工艺和总成的涂胶工艺进行评估和改进，对下车体进行基于轻量化的结构灵敏度分析等。同时配合整车集成和造型建立典型断面和上车体结构并在车身平台架构确认节点处评估车身结构的静态刚度、动态刚度、碰撞安全性及耐久性，并完成上、下车体数字模型发布。

3 车身平台架构的效率评价

同一车身平台架构可以支撑不同种发动机、变速器及悬架系统的配置，车身轴距可以在一定范围内变动，这些变动影响着车身平台架构的性能带宽和质量带宽，带宽太大会出现过设计，而带宽太小又无法体现车身平台架构的优势，进而影响车身零件的通用化和生产工艺的通用化，所以有必要建立车身平台架构效率评价方法。

车身平台架构开发通常选择该平台架构支持的主导车型为基本型，平台架构开发的策略制定和工程方案选择都要保证基本型的车身结构性能、车身质量和车身成本达到最优，车身效率最高，同时兼顾其他衍生车型共用主要零件或共用解决方案的可实施性，对于销售到其他区域的非主导车型则通过增加或删除非关键零件、提高或降低非关键零件的材料厚度和材料等级实现不同区域的要求。如图13所示，根据基本型、基本型+和基本型-等不同车型统计车身零件的共用化率作为评价车身平台架构效率的指标，通常该指标分成完全共用主导车型（即基本型）车身零件的数量占该车型车身所有零件的百分比、修改主导车型零件的数量占该车型车身所有零件的百分比和该车型全新零件的数量占该车型车身所有零件的百分比3类，一般前两类百分比总和要大于60%。

车身结构效率也是评价车身平台架构效率的指标，该指标是国际上大部分汽车企业评价车身效率的通用指标，该指标兼顾车身结构性能、车身质量和整车尺寸，如图14所示，其中，L为轻量化系数，越小越好；M为白车身（无门盖，无前后风挡玻璃）质量；CT为白车身扭转刚度；A为轴距和轮距正投影面积[7]（即轴距乘以前、后轮平均轮距）。

4 结束语

车身平台架构效率和整车架构效率、整车性能及整车质量都有关系，同时发动机和变速器系统、底盘悬架系统和空调系统的共用化及平台化策略也与车身平台架构开发密切相关，所以车身平台架构的尺寸带宽、性能带宽和质量带宽与车身平台架构效率评价指标的关系还有待深入研究。新材料、新工艺的平台化战略也将对车身平台架构的开发方法和内容产生积极影响。

1 鞠晓峰.车身平台化开发策略研究.上海汽车，2012（2）：7～10.

2 余秀慧，沈建东，王镝.制造工艺与车身工程开发集成应用技术.上海汽车，2010（4）：24～28.

3 林忠钦著.汽车车身制造质量控制技术.北京：机械工业出版社，2005.

4 彭岳华.汽车车身架构开发研究.汽车与配件，2009（7）：34～37.

5 Carney， D.“ Platform Flexibility”， Automotive Engineering International，February 2004.