汽车车身设计学习-开闭件-顶盖总成设计规范-02
1范围
2术语和定义
3顶盖总成设计规范
3.1顶盖外板
3.2顶盖前横梁
3.3顶盖后横梁
3.4顶盖中横梁
4总结
5参考文献
本设计规范是以乘用车的标准制定的，对于商用车同样适用。
2术语和定义
顶盖总成一般由顶盖外板、顶盖前横梁、顶盖后横梁顶盖支撑条组成，有的还会有阅读灯安装支架、有天窗和行李架的还会有天窗加强环总成和行李支架等。
顶盖外板，是汽车顶部的盖板，用于构成驾驶室，遮挡风雨和尘土，保证车厢内的温度和环境。车辆在高速行驶时，顶盖外板的造型与前后风窗的平顺过渡是减小阻力的重要因素，顶盖外板的性能要求主要表现在抗雪和抗滚压，同时顶盖总成对整车的刚度、模态、碰撞安全等起到非常重要的作用。对于车身整体刚度而言不是很重要，所以能够允许开设天窗。
顶盖中横梁，为顶盖提供支撑，提高汽车顶盖的刚度，同时对提高整车模态、抗压性能起到积极作用。
顶盖前横梁，汽车顶盖前横梁安装在汽车顶盖前侧，是车身顶部结构的第一根横梁，除了对外板起支撑加强作用，也是侧碰安全的重要结构之一，保持良好的车身变形空间，保证侧碰力有效的发散和传导给右面车体。顶盖前横梁通常结构有两种：单件结构和封闭结构。单件结构由顶盖横梁和前顶灯安装支架组成，封闭结构由顶盖前横梁上板和下板组成。顶盖前横梁料厚一般选用0.8mm，材料要求既要有较高的强度，又要有良好的塑性，材料性能一般控制在270 MPa -450MPa.常用材料有B280、HC300、DC01。
顶盖后横梁，汽车顶盖后横梁是车身顶盖的承载件，为立体的曲面板结构，强度高，刚性好，能够保证车身的承载能力，以适应车身碰撞法规要求。
汽车顶盖后横梁横向固定于车身顶盖顶部，两者之间通过搭接并焊接固定，现有技术中汽车顶盖后横梁由条形钢板冲压形成可容纳连接件的不规则曲面板结构，其一侧边部边沿为搭接边，安装时要求其边部及搭接边部分与车身顶盖紧贴，而车身顶盖通常为拱形，汽车顶盖后横梁边部加工精度很难达到与车身顶盖吻合的曲面结构，常与车身顶盖发生干涉，形成装配间隙，不利于焊接，而且由于装配间隙的存在，易导致汽车顶盖后横梁随汽车振动而与车身顶盖之间挤压摩擦会产生异响和磨损，不利于汽车降噪。顶盖后横梁总成上通常需要设置左、右尾门的安装位。
由于左、右尾门通过铰链活动连接在顶盖后横梁总成上，因此对安装位的强度要求较高。另外，在顶盖后横梁总成制备过程中，要将左右件分别焊接在左、右尾门的安装位上，由于左/右尾门安装位一样，易导致左右件装反，产生不良品。
通常情况下，顶盖总成组成如下图所示
顶盖外板
顶盖横梁三
顶盖横梁二带标件
顶盖后横梁总成
顶盖横梁一
顶盖前横梁总成
阅读灯安装支架
3顶盖总成设计规范
3.1顶盖外板
1、顶盖外板与周边零件匹配
(1)与背门总成匹配
顶盖外板与背门运动间隙≥3.5mm，背门过开5度时（电撑杆过开8度）顶盖与背门Z向间隙≥5mm，此外，背门密封条应过渡平缓，无截面突变，以保证背门门洞密封条唇边压缩量均匀一致，流水通畅，无存水风险。
(2)与前挡风玻璃匹配
①顶盖外板与前挡风玻璃的间隙面差符合项目定义
②前挡风玻璃卡扣定位孔开孔规范符合甲方要求
(3)与电器系统匹配
①顶盖外板与外漏天线匹配，一般在顶盖外板上开15×15mm的方形孔，或者根据供应商数据开孔。
②顶盖外板与电器线束匹配（主要是背门线束总成），安装面贴合，安装大小满足要求，安装孔同心，安装孔大符合规范。
(4)与饰件系统匹配
①与顶盖装饰条匹配
顶盖装饰条车身焊点及搭接边，起到装饰美观，密封防水的作用。目前主流车型一般都采用手工用焊接螺柱卡扣连接的安装方式安装顶盖装饰条。顶盖装饰条要求安装稳定、不晃动，安装点间距一般不超过250mm，特殊情况不大于300mm。
②与行李架安装支架匹配
右行李架的车型，行李架安装支架尽量避开支撑条和天窗加强环布置，避免遮挡车体总成焊点，避免5层焊搭接。
2、顶盖外板工艺要求
（1）冲压工艺
①常见开裂问题
圆角过小，特征过深，拔模角度太小。在不影响外观的前提下，尽量增大圆角，增大拔模角，球化尖点。
②常见起皱问题
型面急剧变化处，零件内部应力紊乱，导致材料流动不均匀，易起皱，需加吸皱筋
2、焊接工艺
基于顶盖外板的结构特点，大型薄板件，刚性差，易变形，，目前一般采用背门铰链安装过孔（主定位）+前挡风玻璃定位卡扣安装孔以及型面（辅定位）的定位方式
3、顶盖外板建模思路
（1）顶盖外板前端分析
段差：一般顶盖外板与前挡风玻璃设计2-3mm面差（顶盖外板比玻璃高），公差一般±1.0mm，考虑生产误差，段差过小可能导致玻璃高于外板，出现外观瑕疵，段差过大可能会使顶盖外板冲压深度过深，且容易导致风噪加大，风阻系数加大。
间隙：玻璃面与顶盖外板间隙一般3-5mm，公差±1.0mm，这和密封条的设计有关，需要考虑密封条的挤出形状等，如果是借用密封条，则可以参照借用参考车的密封条间隙定义。
（2）、顶盖外板侧边分析
| 编号 | 定义 | 尺寸要求 |
| a | 顶盖外板与侧围分缝处翻边与Z向角度 | 大于3度 |
| b | 翻边与顶盖外板大面角度 | 根据测量 |
顶盖外板两侧翻边角度与前端类似，满足Z向角度大于3度，在断面制作时初步确定a沿分缝线以顶盖外板大面为参考面扫掠b角度的面，然后校核此面是否满足Z向大于3度要求，若不满足则修改断面加大a值到Z向能满足冲压角度要求为止。
侧围高于顶盖外板≥3mm，防止水从两侧流，，顶盖外板与侧围趋势均匀，顶盖外板的外观圆角由DTS决定。
（3）顶盖外板后端分析
①掀背式背门
| 编号 | 定义 | 尺寸要求 |
| a | 顶盖与后背门外观间隙 | 根据DTS定义 |
| b | 顶盖与后背门运动间隙 | ≥3.5 |
| c | 顶盖后部第二道翻边角度 | 满足运动间隙要求 |
| d | 顶盖与X向运动间隙 | ≥5.0 |
| e | 顶盖与Z向运动间隙 | ≥5.0 |
顶盖外板后部结构主要限制条件为后背门运动间隙，因此设计中需要根据后背门运动包络调整翻边角度b的大小，如通过Y0断面确定翻边角度后需要扫掠出整个整形区域，确认是否整个区域都满足运动间隙要求。最小间隙出现在Y0位置最佳。
②侧开式后背门
对于侧开式后背门车型，顶盖外板后部翻边角度要求简单，满足Z向冲压角度即可
3.2顶盖前横梁
1、顶盖前横梁断面设计注意事项
①防止因制造、装配误差等因素顶盖前横梁超出顶盖外板，顶盖前横梁前端比顶盖切边要端1mm。
②布置减震膨胀胶处，按设计规范设计涂胶槽，涂胶半径3mm，涂胶间隙2mm，涂胶中心距离撑条内表面0.5mm。
③保证焊接边宽度，2层焊14mm以上
④保证与顶棚间隙5mm以上，与梳妆灯10mm以上
2、顶盖前横梁与周边件的配合
（1）与车身系统的配合
①与顶盖的匹配
顶盖前横梁前端与顶盖采用点焊焊接，后端与顶盖无法焊接，一般涂有减震膨胀胶，涂胶长度建议30-40mm，涂胶槽间距80-100mm，涂胶太密影响涂胶效率，增加成本。
②与顶盖的匹配
在顶盖前横梁与侧围总拼焊中，顶盖前横梁需与侧围预定位，常用预定位有焊接螺柱预搭扣和翻边预搭扣。螺柱预搭扣定位精度更高，但需额外焊接螺柱成本。翻扣成本低，但一般需要增加工位将搭扣敲折打弯。
（2）与电器系统的配合
①与线束匹配
前横梁一般有前顶灯、天窗控制器和雨量传感器线束，当配置不同时，线束也有所改变
②与前顶灯匹配
（3）与饰件系统的配合
①与顶棚匹配
顶盖前横梁与顶棚的非安装面需保证5mm以上的间隙
②与遮阳板匹配
遮阳板一般有两种，一种是安装点全部设计在前横梁上面，一种是设计在前横梁和前横梁连接板上面
3、顶盖前横梁工艺要求
（1）焊接工艺
为了防止人为装反，定位孔的位置左右不对称设计，孔大小左右设计不一样，一般用Φ8或Φ10
（2）涂装工艺
顶盖前横梁处容易存在积液现象，要设计漏液孔
3.3顶盖后横梁
顶盖后横梁通常由顶盖后横梁外板、顶盖后横梁内板、顶盖后横梁加强板和一些安装支架构成。料厚通常0.8mm-1.0mm，常用材料有DC01、DC03、HC300、B280
1、顶盖后横梁总成与周边零件的配合
（1）与顶盖总成的配合
①与顶盖外板配合
前端布置减震膨胀胶处，按设计规范设计涂胶槽，与前横梁设计规范一致。
②与天窗加强环配合
一般采用结构胶粘接
（2）与侧围总成的配合
顶盖后横梁与侧围总成常见的搭接方式有焊接、焊接+结构胶、焊接+螺栓连接、螺栓连接
（3）与线束配合
顶盖后横梁与线束配合，线束Y向布置一般在后横梁上开孔，用卡扣固定，安装面贴合，大小满足要求，安装孔同心，无割线风险。
（4）与顶棚配合
顶棚通过卡扣与后横梁连接，连接处安装面贴合，大小满足要求，安装孔同心。
（5）与高位制动灯配合
高位制动灯通过螺栓与顶盖后横梁连接，连接处安装面贴合，大小满足要求，安装孔同心。，未配合位置保证有≥5.0mm间隙。
2、顶盖后横梁工艺要求
（1）冲压工艺
顶盖后横梁冲压常见的问题是开裂、起皱、修边线、负角，设计初期客安装零件大致结构确定冲压方向，冲压方向确定后，使用分析拔模特征命令，查看零件有无冲压负角，最小拔模角度3度。
（2）焊接工艺
①定位孔
定位孔位置布置合理，防止顶盖后横梁装反或变形采用不同直径非对称位置的圆孔
②顶盖后横梁预搭扣定位
预搭扣开孔8×18mm或满足甲方要求，孔到边线≥5.0mm，预搭扣翻边高度12mm，搭扣展开时与连接件边界尽量在同一条直线或不超出边界。
③合理布置焊点
焊点要布置在与背门和顶盖贴合处且无外漏区域，焊点间距要均匀，各焊接层级中焊接边宽度要满足设计要求（两层≥14mm，三层≥16mm）焊点位置焊枪可操作，焊接层级与焊接流程图一致，且上件不能干涉，零件垂直取放。
（3）涂装工艺
①顶盖后横梁在涂装工序中午积气、积液问题，最高端要有排气孔，最低端要有漏液孔。
②顶盖后横梁除焊接边外与周边零件间隙≥3mm，无电泳不良问题。
3.4顶盖中横梁
1、顶盖中横梁的结构特点
顶盖中横梁一般设计断面为“几”字型结构，也有将顶盖中横梁结构中间加宽的，目的是为了增大对顶盖外板的有效支撑面，提高顶盖的抗凹、抗雪压性能。除B柱位置外的撑条一般选用抗拉强度不小于270MPa的低碳钢，如DC01，料厚一般0.8-1.2mm，B柱位置的撑条一般选用拉强度不小于500MPa的高强度钢，如B280、440DP
HC300，料厚一般1.0-1.2mm。
2、顶盖中横梁布置要求
顶盖中横梁布置数量、布置位置、截面形状一般是参考其他参数车型，并根据CAE的计算结果进行优化，一般要求如下
①首先保证B柱位置的横梁。B柱位置横梁对整车模态和抗压性能影响较大，要求强度高。
②一般在顶盖前横梁与B柱中间位置处布置横梁。
③在B柱位置横梁与顶盖后横梁之间的横梁尽量按不超过300mm间距均匀布置。
④非B柱位置横梁不用设计太大截面，这样有利于控制成本和降低车身质量。
3、顶盖中横梁与周边件的配合
（1）与车身系统匹配
①与顶盖外板匹配
布置减震膨胀胶处，按设计规范设计涂胶槽，撑条与顶盖外板搭接处切边避让顶盖外板1mm，防止因制造、装配误差等因素撑条超出顶盖外板。
②与侧围总成配合
顶盖撑条与侧围总成搭接处，至少有5层板，需注意焊点布置，一般是中立柱上边梁内板相应位置开缺口，打四层焊，避免五层焊。
③与行李架安装支架匹配
有行李架的车型，行李架安装支架尽量避开顶盖撑条，避免遮挡车体总成焊点，避免5层焊。
（2）与电器系统匹配
①与后顶灯匹配
后顶灯与撑条直接通过螺栓连接或后顶灯与后顶灯安装支架通过螺栓连接，后顶灯安装支架与顶盖撑条点焊连接，保证非安装位置后顶灯到钣金间隙≥5mm，同时需注意螺栓与顶盖外板的间隙≥3mm.
②与线束匹配
线束Y向布置一般在撑条开孔，用卡扣固定，二X向布置则通过胶贴件线束固定在顶棚上。
（3）与饰件系统匹配
与顶棚配合
顶棚通过卡扣与顶盖前、后横梁、B柱位置撑条连接，顶棚本体与撑条未配合位置保证间隙≥5mm。
4、顶盖中横梁工艺要求
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