陈仁泽 卢堃林

(上汽通用五菱汽车股份有限公司 545007)

天窗加强框结构的优化设计

陈仁泽 卢堃林

(上汽通用五菱汽车股份有限公司 545007)

现在我国的汽车行业逐渐发展，浅谈汽车的设计类型数不胜数。天窗是大多数汽车中一个普遍的设计。对汽车中天窗的框结构也有一定的要求，在保证它具有良好功能的同时也要确保它的美观，本论文将浅谈天窗加强框结构的优化设计。

天窗；框结构；优化设计

0 引言

我国的汽车行业逐渐发展，在追求汽车性能的同时又要保证其外形的美观性。天窗是汽车中重要的一个组成部分，天窗具有很多的功能，但是天窗也有自己的缺陷。任何一个事物都要力求完美，对于汽车天窗来说在功能上已经是可圈可点了，可是在外观上还需要进行美化。天窗有多个结构组成，其中对框结构进行优化设计是首要解决的一部分。对天窗和天窗的框结构进行浅要的分析，对天窗加强框结构的优化设计进行探析，希望对天窗加强框结构的优化设计有一定的作用。

1 天窗框结构的缺点

（1）现在的框结构在设计上还存在很多不足，因此在设计上在保证其性能的同时，还要注重设计的整体性。

（2）框结构在安全上面也存在一些问题，在内藏式和外掀式天窗中，经过天窗的经常性的开启，天窗的框架结构会有一定的松动，当汽车在快速行驶，或者突然停车时遭受某种冲击力，这种安全事故就突然发生了[1]。天窗框架松动就会导致在上述偶然的情况下天窗突然的降落。因此在设计上还要加强框结构。

2 天窗对车身的影响

这种全景天窗，在前后天窗之间仍然可以设计钢梁，因此对车身整体设计刚度的要求很低，理论上所有车型上都可以实现，研发成本也要低很多，因此它目前拥有较高的普及率。在过去全景天窗普及率极低的时代，许多豪华品牌的非顶级车型常常采用这样的设计。天窗对车身有一定的影响，因为车顶是一整体，横、纵顶梁与侧围成为一体，在车身受力时，力的传递通路已经设计好了，而天窗的切割面积相对较大，切割后势必会对车身的骨架造成破坏，对整体受力造成影响，在加装天窗时，车顶的刚度会大大降低，因力的传输通路改变，会发生很多不可预知的情况，毕竟整体被破坏，会影响到很多方面，而且很多是细微变化不易察觉。 还是要注意车身的刚度要高一点

3 汽车顶盖

汽车的顶盖大致由外蒙皮、结构和功能性骨架、内饰板、天窗等附件组成。顶盖是车顶，他们就像房子的外墙面一样是汽车的表面部份可遮风挡雨。汽车设计中的顶盖其设计质量的优劣关系到车身内外造型能否顺利实现和车身各种功能是否能正常发挥。所以说,它是完成整个车身开发设计的关键环节。汽车的顶盖设计必须兼顾造型设计的要求,同时应充分考虑诸如结构强度、防尘隔噪性能、以及制造工艺等多种设计。

4 汽车车身设计

主要车身结构设计，包括最车身外形（空气动力学，人机工程学，造型，尺寸，力学），车身各个部位所能容纳的空间作出合理布局。汽车车身作为汽车的四大组成部分之一，在车辆设计与制造中占重要地位。传统的汽车车身设计方法的整个过程是基于手工设计完成的。分为初步设计与技术设计两个阶段。其特点是整个过程是通过实物、模型、图纸、样板等来传递信息，至少进行1：5油泥模型、全尺寸油泥模型和样车制作等阶段; 还要进行1：5油泥模型、1：1全尺寸油泥模型、实车三次风洞试验; 还要进行车身原始数据保留的车身主图板、车身主模型制作。随着计算机技术的发展，高速图形终端和工作站的出现，引进了CAD/CAM等现代设计方法在车身设计中的应用。这种方法（传统的车身CAD方法）的一个主要工作是利用计算机辅助几何设计(CAGD)方法来进行车身几何造型设计，即要在计算机上建立一个车身表面模型以取代传统设计中的三维实体模型。但无论是传统的手工设计方法，还是传统的车身CAD设计方法，都免不了进行车身效果图绘制、车身油泥实物型模型制作等步聚，这就大大增加了设计开发的周期和成本。因此，建立一种汽车车身计算机辅助设计和分析的方法――虚拟样机设计方法意义重大。

5 加强框结构的优化（图1）

（1）要加强框结构美观上的优化。对于框结构美观的设计要多角度的考虑。因为天窗的框结构都比较的明显而且占据的面积较大，影响车体的美观性。在对这方面进行优化设计时，要设计出能够占地面积不大，而且使用性特别强的天窗框结构。在设计完成后要进行模拟的测试，看是否符合规范要求同时，还保证了美观。在设计的时候要与整个车身相结合，尽量要与整体造型相融合。美观性是一个很重要的因素，要加强对天窗框结构的美观优化设计。

（2）在对天窗加强框结构方面，还要注重框结构的质量优化设计。在设计方面要注重框架之间的杠杆原理，使开启更加的方便。另外人工经常的开启关闭，要保证框结构足够的结实，可以有足够的支撑力。还有一种天窗是电动的，只需电动操作便可以随时的开启和关闭天窗，在加强此类天窗的框结构设计，需要对他的结构进行一定的了解。这就需要天窗框结构和电机之间紧密的联系合作[2]。

图1 天窗电机结构示意图

6 汽车钣金

汽车钣金就是我们所熟悉的汽车修理工对汽车进行修理的一种方式方法。汽车钣金等同于汽车钣金修理 ，就是对损坏的车辆进行技术方面的修理，除了损坏检测，进行喷刷油漆以外其他的工作。一般对车身进行钣金修理的工作有对车身的质量进行检测，对损坏的地方进行技术的分析，对车体本身进行测量，并且对车身的形体进行修正，进行焊接。并且根据车身进行装配的工作。 汽车钣金对于一个汽车来说是一个常见的修理技术。在对汽车进行汽车钣金修理之前，要对要对汽车的整个车身进行一个了解[3]。才能更好的把握汽车的钣金结构。

进行钣金结构设计要点如下：

（1）在对零件结构进行设计的时候，要避免出现死边设计的出现。要注意死边设计，不要将死边进行彻底的拍死，要留有一定的缝隙。在进行零件结构设计的时候如果留有死边，当进行焊接工作的时候一些化学物质残留在死边，这样对零件的安全性能造成一定的影响，存在安全隐患。

（2）在进行结构设计时，需要设计具有固定作用的凸包，因为每种凸包的功能不一样，要制定出规格标准的凸包。在进行设计的时候因为没有统一设计的标准，需要的凸包还多，因此在设计的时候比较混乱，将严重出现浪费的现象。

（3）在进行撕裂结构设计的时候，对于定位和绑线的撕裂结构，要根据作用统一制定。为了使撕裂结构统一，可以用模型进行设计，简化设计工艺。

（4）在进行零件的设计的时候，避免在设计的时候将问题复杂化。在设计的时候不要多角度多切刀，尽量简单直接的设计。

（5）对钣金结构进行设计时，对一些零件的设计我们要注重零件表面的设计，在进行设计时要设计相应的表面。注意漏水专业孔的设计。

（6）进行结构设计时，需要在不锈钢的构件上压铆螺母，螺母不要太过普遍的，要根据不同的设计，进行选择。

（7）在进行设计时切不能忽略配件配件之间的过孔工艺的设计。

7 加强框结构优化设计和钣金结构设计的意义

加强框结构的优化来说主要是对框结构的安全性能和美观性能进行优化。框结构。安全性是最重要的一个性能，也是天窗框结构应该重视的一点。另外注重天窗框结构的外形的美观性，对汽车的整体效果有一定的辅助效果。在保障了车体本身性能的同时有保障了车的外观，加强天窗的框结构优化至关重要[4]。

注重汽车铂金结构的设计是非常重要的，钣金结构的设计直接关系到汽车本身的性能，因为在进行钣金结构设计时就是对汽车的零件进行设计。一个好的钣金结构能够使汽车具备超高的性能。汽车钣金结构的设计是汽车生产中最重要的一项，对汽车本身的性能和使用寿命都有一定的影响，因此做好钣金结构设计势在必行。

8 结束语

在我国汽车产业逐渐发展，追求汽车性能完美的时代，加强对天窗的框结构是其中重要的一项。天窗为汽车带来了很多的功能，但是天窗同样存在问题。要加强框结构的优化设计，就要做好安全和美观的优化设计。安全性能和美观性能是天窗设计中的两大设计要点。进行天窗的框结构至关重要，也是大势所趋。除此之外还对汽车的铂金结构进行了介绍，这些都是汽车修理中常见的技术。我相信经过设计人员的不断探索设计，一定能设计出完美的天窗。天窗的框结构既安全又美观。

[1]陈宇,王探平.天窗系列调查:作用,保养与建议[EB/ol]网易汽车频道.2004-01-06.

[2]曾向阳,谢国明,王学平.UGNX高级开发实例[M],北京:电子工业出版社.

[3]张建等,基于UG客车底盘三维参数化总布置设计系统[J],汽车技术．

[4]张琴译,洪如瑾.UG相关参数化设计培训教程[M]清华大学出版社.

U467

A

陈仁泽（1990—），男，本科，研究方向为车身结构方面。卢堃林（1986—），男，本科，研究方向为车身设计方面。