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简介
汽车车顶行李架就是加装在车身顶部，用来安全方便地固定行李的支撑架或部件，一般用于两厢式的旅行车、SUV和MPV等车型上。
车顶行李架除了起到装饰、美观的作用外，它可以能放行李厢放不下的东西，比如体积大的行李、自行车、折叠床等等，最常用于自驾旅游，配合车顶箱、车顶框搭载旅游行李，增大车内空间，也可以携带其他运动器材比如滑雪板、自行车、帆船等。
行李架一般分为如下四类：
分离纵梁式
总成一般由行李架纵梁、行李架底座、行李架底座盖、行李架底座密封垫等部件组成，具有承载功能的行李架还需要有行李架横梁，安装方式有两种，从车外安装和从车内安装。
常见车型有标致3008、丰田汉兰达、大众途观等。
—体化纵梁式
总成一般由行李架纵梁、行李架底座、行李架底座密封垫等部件组成，具有承载功能的行李架还需要有行李架横梁，安装方式一般采用从车内安装。
常见车型有奥迪Q7、宝马XI、Jeep指南者、斯巴鲁傲虎等。
T型槽纵梁式
总成一般由行李架T型纵梁、行李架底座、行李架底座盖、行李架底座密封垫等部件组成，具有承载功能的行李架还需要有行李架横梁。
常见车型有路虎发现3、保时捷卡宴、哈弗H3等。
无纵梁式
整车无纵梁，只是在车顶或门框预留行李架安装接口。
市场上常见的行李架结构以分离式、一体式行李架居多，本文只要针对这两种行李架设计的输入条件、设计思路和步骤、结构设计进行介绍。
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车顶行李架设计输入条件
行李架设计输入条件包括：
造型输入
行李架3DCAS数模、外观颜色、纹理定义书。
边界输入
顶盖装饰条3D数模、顶盖3D数模、侧围3D数模。
法规要求
例如国内需满足GB11566乘用车外部凸出物要求。
其它文件
性能描述书、设计FMEA和失效案例、参考样品信息（包含样件、图片、拆解工艺）等与设计相关资料文件。
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车顶行李架设计流程
01
市场调研
根据汽车市场上常见的行李架结构以及整车开发成本预算，确定对标车型及行李架结构。
02
造型确定
根据造型提供初版A面进行工程可行性分析，给造型提供工程支持，包括零部件分块、位置、尺寸等，并提供造型必要的布置分析做参考。
根据A面分析产品结构可行性、空间尺寸、确定零件的结构位置、便捷，零部件外表面的拔模角度以及可预见的工程建议，以确保工程结构能够实现。
根据对标车型，完成行李架A面与周边零部件的间隙、面差值。
根据对标车型，完成行李架初版设计方案，确定行李架结构分块、装配顺序、空间要求、辅助工具等信息。
依据GB11566，对A面的外部凸出物进行相关法规校核。
对A面进行CAE风阻分析。
03
零部件设计及工程分析
根据A面进行3D零部件建模，确定行李架结构分块。
对3D数据进行工程检查，确认装配顺序、装配过程中是否存在干涉现象、操作空间是否满足要求等信息。
对3D数据进行制造工艺分析：
对产品结构制造工艺可行性进行评审，主要确认产品基本壁厚、最小壁厚、表面缩痕、最小拔模角度、分型线位置、产品折弯工艺等信息。
对3D数据进行强度分析：
主要分析结构的合理性、安装点布置和紧固方式等是否满足要求具有承载功能行李架的载荷模拟分析。
对3D数据进行匹配状态控制检查，主要对零件公差、公差累积、定位方式等进行检查。
对3D数据进行空间布置检查，主要针对行李架自身内部零件结构间隙、与周边件安全间隙进行排查。
对3D数据进行最终数据复查。
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顶行李架结构定位设计要求
01
定位结构设计
行李架定位结构作用如下
行李架安装工艺的方便性：
有定位基准时，行李架在装配过程具有预安装作用，使装配更方便，效率更高；同样使检查更方便。
必要配合尺寸的保证，如配合间隙、面差等。
零件本身公差精度的保证，如行李架的边界尺寸、开孔尺寸和位置度要求等。
降低成本，可以有效降低装配过程中因操作问题造成零件报废的几率。
02
定位结构形式的选择
定位筋（柱）形式
主要应用于较小的零件，配合零件，限制零件的某个方向的运动等。
定位肋定位形式
卡扣形式
主要用于零件的装配，可限制零件的某一方向的运动，同时具有预安装功能。
03
定位的具体要求
定位的布置要合理，注定为一定要布置在靠近配合边的地方，以保证配合尺寸；
定位结构强度足够大，同时考虑工艺成型性；
定位布置时，定位方向要明确；
定位结构尺寸设计要合理，具体包括两个方面：自身结构尺寸和配合尺寸要求。
自身结构尺寸要求
定位形式
圆柱形定位柱
十字筋定位柱
卡扣定位形式
外部尺寸
6.0mm〜8.0mm
8mm〜10.0mm
/
壁厚
1.0mm〜1.2mm
1.0mm〜1.2mm
/
注：
定位柱或十字筋与钣金配合时，同时需要卡扣固定，但此卡扣无定位作用时，钣金需要开孔，调整定位柱的尺寸使钣金的开孔尺寸尽量与卡扣的开孔尺寸一样，做到通用。定位柱的高度一般高出卡扣10.0mm〜15.0mm，以保证安装时定位柱先与钣金接触配合。
配合尺寸要求
定位形式
圆柱形定位柱
十字筋定位柱
卡扣定位形式
主定位周边间隙
0.1mm〜0.2mm
0.1mm〜0.2mm
0.1mm〜0.2mm
辅助定位非定位边间隙
1.5mm〜2.5mm
1.5mm〜2.5mm
1.5mm〜2.5mm
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分离纵梁式行李架结构设计
分离纵梁式行李架通过安装方式分为两种：行李架从车外安装、行李架从车内安装。
从车外安装的分离纵梁式行李架结构设计
该类型行李架主要结构包括：
行李架底座胶垫、行李架底座盖、行李架底座、行李架纵梁杆体等。如下图所示。
01
李架座盖与行李架纵梁配合形式
该类型行李架座盖与行李架纵梁配合形式一般有以下两种结构:
底座盖高于行李架纵梁结构
其间隙、段差易保证，造型设计时一般将底座盖表面定义为皮纹处理，行李架纵梁定义为阳极氧化或喷漆处理，这样后期就不存在底座盖与纵梁色差问题。
底座盖高于行李架纵梁结构
底座盖与行李架纵梁在同一平面上
其间隙、段差不易保证，且改结构在造型设计时一般定义为底座盖与纵梁同色，但后期因材质不同，易出现色差。若为符合整车造型风格，采用该结构时可参考下图所示进行设计，避免间隙和段差。
底座盖与行李架纵梁在同一平面上
02
底座盖与底座之间配合关系
底座盖与底座之间配合一般采用卡接结构。
设计时可参考以下两种结构：
底座盖两侧设计卡脚，底座对应开槽，如下图,该结构易装配，但不易拆解。
底座盖辆侧设计卡脚
底座盖外侧设计卡脚，中部设计金属卡扣，如下图，该结构易装配，可维修性高。
底座盖外侧设计卡脚
03
从外安装的分离纵梁行李架与车身配合关系
该类型的行李架安装时车身预留安装螺栓或备有焊接螺母，如图所示，侧围与顶盖的止口边上焊接几字型支架，支架上焊接承面螺栓。
车身预留安装螺栓形式
安装具体要求
对于承载式行李架，安装位置的强度
从车内安装的分离纵梁式行李架结构设计
该类型行李架主要结构包括：
行李架底座胶垫、行李架底座、行李架纵梁杆体等。
01
底座与行李架纵梁配合
底座与行李架纵梁配合采用螺接结构，设计时可参考图所示结构。为防止底座与纵梁配合Y向存在间隙，将行李架纵梁外沿増加翻边，将纵梁与侧盖间隙遮盖，纵梁与底座配合断面规范。
底座与纵梁配合结构
02
从车内安装的分离纵梁式行李架与车身配合关系
该类型的行李架，顶盖钣金需预留安装过孔，同时为满足安装强度的要求，需在安装位置加焊安装支架。
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—体化纵梁结构设计
一体化纵梁结构包括
行李架纵梁杆体、行李架密封垫、前后端堵头等。
一体化纵梁行李架与车身配合关系
该类型的行李架，车身钣金需预留安装过孔，同时为满足安装强度的要求，需在安装位置加焊安装支架。
Q5行李架安装示意图
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行李架其它设计要求
01
胶垫与底座、行李架纵梁配合设计
以从车内安装的分离纵梁式行李架为例，胶垫与底座、行李架纵梁配合结构有两种：胶垫设计无翻边形式、胶垫设计翻边形式。
胶垫设计无翻边形式
胶垫与底座0mm配合结构，如图下所示。
胶垫设计无翻边形式
塑料件边界直接与密封条本体0mm接配合，并且塑料件外边界与密封条干涉圆角边要有一定的距离，一般1mm〜2mm，边界0mm接触不好控制，可以设置几处与密封条干涉0.5mm的凸起结构来改善，容易看到塑料件的毛边，美观性较差。
胶垫设计翻边形式
在胶垫边缘设计翻边，将底座、行李架纵梁边缘进行包裹，干涉量为0.5mm如下图所示。该结构具有外形美观、配合方便的优点。
02
行李架密封结构设计
对于从外安装的分离纵梁式行李架，因安装方式不同，车身无需开孔，该类型的行李架密封效果最佳。主要针对行李架装配需要车身钣金开孔的结构说明。
行李架与车顶配合的防水结构根据材料不同分为两种：橡胶垫防水、发泡棉防水。
橡胶垫防水
选用邵氏硬度为73°EPDM的方形垫块遮盖钣金上的安装孔，胶垫与钣金干涉量约为3mn，如图所示。
橡胶垫防水-密封垫与车身干涉量
发泡棉防水
选用密度为110kg/m3〜170kg/m3的发泡棉，遮挡钣金上的安装孔，泡棉与钣金干涉量约为4mm,如图所示。
发泡棉防水-发泡垫与车身干涉量
胶垫密封结构设计具体要求
a)密封胶垫上増加凸起，防止因面与面贴合导致的贴合不严，如图所示。
b)密封胶垫尺寸：密封胶垫的边部到安装孔的距离至少要达到5mm,防止车身焊接精度及装配过程中造成的误差，导致密封不牢，如图所示。
03
行李架纵梁杆体结构
行李架纵梁壁厚一般在2.0mn-3.0mn，行李架截面一般工艺要求前后截面相等，具有承载式行李架纵梁，若设计长度过大，应在行李架中部増加支撑块。
应考虑车顶单位面积承载能力，行李架纵梁不宜设计过高，对整车重心以及整车行驶过程操作稳定性造成影响。
04
行李架横梁设计
行李架横梁截面设计要符合空气动力学原理，可减少迎风面积或采用流线形，来降低风阻洗漱，壁厚一般在2.0mm-3.0mm。
05
紧固件设计
应尽量采用现有紧固件，可直接借用或标准库中可查到的标准件、通用件。该方案可降低成本，提高生产率。
同时，行李架上的螺栓、螺母均采用防松脱的结构，防止行李架松脱。
06
材料选用
行李架结构设计时，各零部件材料可参照下表所示。
各零部件材料及壁厚选择
项目
行李架底座
行李架底座盖
行李架胶垫
行李架纵梁
材料选用
PC+ABS、PA6-GF15
ABS、ASA、PC+ABS
EPDM、发泡棉
铝合金6063/60
零件壁厚，mm
2.5〜3.0
2.5〜3.0
4.0〜6.0
2.0〜3.0
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