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2023-11-2021:09
汽车车身除了要有秀丽的外表和与众不同的共性特征,同时还要能安全牢靠地行驶,这就需要整个设计过程融入各种相关学问,包括车身构造、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学等。细化开发流程与同步开发手段,对于设计出消费者认可的车型至
关重要。
汽车车身设计简洁理解是依据一款车型的多方面要求来设计汽车的外观及内饰,使其在充分发挥性能的根底上艺术化。汽车车身除了要有秀丽的外表和与众不同的共性特征,同时还要能安全牢靠地行驶,这就需要整个设计过程融入各种相关的学问:车身构造、制造工艺要求、空气动力学、人机工程学、工程材料学、机械制图学、声学和光学学问。从一个灵感到最终实现,需要一系列的步骤。得到市场的认可,性能优良的内“芯”,再加上一袭衣包装,才是车待嫁时。下面,让我们看看正向设计如何为一款车设计“嫁衣”。
工程筹划
工程筹划包括:工程打算、可行性分析、工程决策及组建工程组等几个方面。图1为工程筹划阶段的示意图。
图1工程筹划阶段示意图
汽车企业的产品规划部门必需做好企业产品进展的近期和远期规划,具有市场的前瞻性与应变力气。工程前期需要在市场调研的根底上生成工程建议书,明确汽车形式及市场目标。可行性分析包括:政策法规分析、竞争对手和竞争车型、自身资源和研发力气的分析等。
工程论证要分析与审查论点的可行性和论据的牢靠性与充分性。经过这一阶段,要开发一个什么样的车型,类似于同行什么等级的车型,其性价比方面有哪些创意与特点即呈现在我们面前。
工程筹划的最终阶段是组建工程组:组建品开发工程小组、确立工程小组成员的职责、制定动态的工程实施打算、明确各阶段的工程工作目标、规定各分类工程的工作内容、打算进度和评价要求。
概念设计阶段
概念设计在产品开发中有着重要地位,因此,产品概念设计流程再造是产品开发流程再造成败的关键所在。一个全的汽车创意造型设计分为以下几局部:
总体布置草图设计:绘制产品设计工程的总布置图〔如图2〕,一方面是汽车造型的依据;
另一方面它是具体总布置图确认的根底,在此根底上将产品的构造具体化,直至完成全部产品零部件的设计。
图2某车型的总布置草图
造型设计:包含外型和内饰设计两大局部。
设计阶段包含创意草图和效果图设计:在这一过程中,要比较竞争对手的产品,拓宽思路,勾画出多种效果图,再从中选择较为满足的几种效果图,供专家小组评审。图3、4分别为造型设计阶段的草图与效果图。创意的过程需全面融入产品设计与产品制造的要求,这个阶段要进展多方面的评审与修改,直到最终确定效果图方案。
图3前期设计草图图4设计方案效果图
油泥模型制作阶段
概念设计的最终阶段是制作油泥模型:制作3~5个1:4油泥模型,制作小比例模型主要是为了节约本钱准时间。对外观评审后,选定其中一个制作1:1油泥模型;依据总布置图构建1:1的主模型线图,接下来制作1:1的油泥模型。在制作油泥模型的过程中,还需要组织屡次总布置验证,各领域的问题都要考证造型的合理性,直到最终的油泥模型冻结。
图5外型油泥模型图6内饰油泥模型
产品设计工程阶段
油泥模型冻结后,就全面进入到了产品设计阶段。产品设计工程是汽车自主创开发中最为重要的一步,它贯穿整个汽车开发的全过程,包括整车总体布置、汽车工程分析、产品构造分析、具体总成与零部件的具体设计以及它们之间的相关协调工作。这一阶段耗时最长,假设撇开后期的设计改进时间不算,一般需要1年左右的时间。
在产品设计阶段,有必要让供给商提前介入,使产品的设计做得更经济、合理。要充分利用现代产品设计的手段,加快产品设计进程,缩短产品开发周期。利用三维软件对产品零部件进展装配,做各种断面与干预检查,使产品构造尺寸准确无误;利用有限元分析软件对产品构造进展有限元模拟分析,产品性能模拟分析要到达合格水平。
整车总布置设计
在前面总布置草图的根底上,细化总布置设计,准确地描述各部件的尺寸和位置,为各总成和部件安排准确的布置空间,确定各个部件的具体构造形式、特征参数、质量要求等条件。主要的工作包括:发动机舱具体布置图、底盘具体布置图,内饰布置图、外饰布置图以及电器布置图〔如图7〕。
图7整车总布置图
图8车身造型三维数据
车身造型三维数据生成
油泥模型完成后,使用特地的三维测量仪器〔ATOS〕对油泥模型进展测量,生成点云数据,工程师依据点云使用汽车A面制作软件来构建外外表〔如图8〕。车身造型数据完成后,通常要用这些数据来重铣削一个树脂模型〔如图9〕,目的是验证车身数据。
图9验证数据用树脂模型
主断面设计
主断面设计作为车身设计中的一项重要工作,被越来越多的车身设计团队认可,通过主断面设计可以前瞻性的将车身构造的设计方案呈现出来,最大限度地指导具体设计〔如图10〕。
图10主断面图
白车身设计
汽车车身工程是目前世界汽车工业中争论最活泼、进展最快速的一个领域。汽车白车身是汽车其他零部件的载体,是以“钢构造”为主的支撑部件,它是一个简洁的体系,其零部件数量众多、构造简洁,制造本钱约占整车的40%~60%,通常有300~500多个外形简洁的薄板冲压零件〔如图11〕,在55~75个工位上大批量、快节奏地焊接而成。
图11某轿车白车身构造设计
轿车车身构造设计是以车身造型设计为根底进展车身强度设计和功能设计,以期最终找到合理的车身构造型式的设计过程的统称,其设计质量的优劣关系到车身内外造型能否顺当实现和车身各种功能是否能正常发挥。所以,它是完成整个车身开发设计的关键环节。
构造设计必需兼顾造型设计的要求,同时应充分考虑诸如构造强度、防尘隔噪性能以及制造工艺等多种设计要求。优良的构造设计可以充分保证汽车整车质量的减小,进而到达改善整车性能、降低制造本钱的目的。
完成车身构造设计首先需要明确车身整体的承载形式,并对其做出载荷分析,以便能使载荷
在整个车身上分协作理。在此根底上,进一步做出局部载荷分析,确定各梁的构造形式和联接方式。因通常轿车存在使用目的和级别上的不同,故常常会产生具体构造上的差异,最终导致它们在功能和价格上的差异。总之,车身构造设计是一个涉及到多方面因素的综合工程设计问题,常成为车身设计开发中的难点。
内外饰工程设计
内饰件设计
轿车的内饰件设计包括:轿车车厢的隔板、门内装饰板、仪表板总成、扶手、地毯等零部件和材料。相对于车上其他部件而言,虽然它们对车辆的运行性能没有什么影响,但其面目一览无遗,代表了整部车子的形象,孰优孰劣,打算着轿车的声誉、档次以及人们的选择意向。另外,对于轿车来讲,虽然内饰件只是一些关心性的零配件,但它们要担当起减振、隔热、吸音和遮音等功能,对轿车的舒适性起到格外重要的作用。
外饰件设计
汽车外饰件设计包括:前后保险杠、散热器罩、前后外挡泥板、扰流板、玻璃、车门防撞装饰条、行李架、天窗、后视镜、车门机构及附件以及密封条。
工程分析阶段
在国外,很多大汽车设计公司建立高性能的计算机关心工程分析系统,其专业CAE队伍与产品开发同步地广泛开展CAE应用,在指导设计、提高质量、降低开发本钱和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。CAE应用于车身开发上成熟的方面主要有:刚度、强度〔应用于整车、大小总成与零部件分析,以实现轻量化设计〕、NVH分析〔各种振动、噪声,包括摩擦噪声、风噪声等〕、机构运动分析等;而车辆碰撞模拟分析、金属板件冲压成型模拟分析、疲乏分析和空气动力学分析的精度有进一步提高,并已投入实际使用,完全可以用于定性分析和改进设计,大大削减了这些费用高、周期长的试验次数;虚拟试车场整车分析正在着手研究。此外,还有焊装模拟分析、喷涂模拟分析等。
在我国,CAE技术在汽车设计上的应用也很广泛,提高了设计的效果和效率。样车试制和试验阶段
样车试制阶段
样车试制是验证与完善产品设计的一个过程。样车的试制要严格依据设计数据进展,要能够切实反映产品的原来面貌,以便觉察真实存在的问题。尽管现在拥有先进的设计手段,包括工程计算、工程仿真与模拟等,但样车的试制和相关试验是确定要进展的,由于产品的诸多细节问题在设计阶段是无法供给全面的数据,并参与工程计算体系的。目前的车身试制手段主要有中熔点、铸铁简易模、工序件等。
样车试验阶段
试验要严格依据国家相应的标准进展,真实地出具相应的试验报告,为产品确实认与修改供给依据,为今后产品的正式投产铺平道路。在样车试制阶段,设计人员要常常跟踪产品的试制工作,清楚了解现场的进展状况并准时处理可能消灭的问题,这对产品的设计修改格外有利。产品的测试报告反映产品的现实状况,是今后该车型上名目的重要依据,要符合国家法规与各项强制性检查与试验标准〔如图12、13〕。
图12道路试验图13碰撞试验
生产预备阶段
这一阶段包括产品工装的设计与制造、产品检查与调试设备的预备、工装夹具的验证、生产线的调试等。生产预备的全面完成将始终持续到试生产乃至批量生产阶段。在进展样车试制的同时,要着手进展相关的生产预备工作。车身开发,从某种意义上讲不容许产品设计有重大的修改,所以从产品设计的开头,每一步都必需考虑成熟。在产品设计部门不断地向生产预备部门供给设计文件的同时,生产预备方面也可依据自身的专业设计要求与产品设计人员准时沟通,这将对产品设计和生产预备起到共同的促进作用。
批量生产
这一阶段主要联合供给商进展质量把握,将车的整车质量打造得尽善尽美,为车的上市做好预备。
目前,中国的自主品牌在追赶国外先进水平,开发的程序与手段大同小异,如何在这条道路上加快我们追赶的速度,细化开发流程与同步开发手段无疑是我们的有效方法。