车身正向开发流程

2018-09-25 17:21:00
陆启蒙
原创
1698

汽车车身汽除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征 ,同时还要能安全可靠地行驶 ,这就需要整个设计过程融入各种 相关知识 ,包括车身结构 、制造艺要求空气动力学 .人机程学等,细化开发流程与同步开发手段 .对于设计出消费者认可的新车型至关重要。

汽车车身设计简单理解是根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基础上艺术化。汽车车身除了要有漂亮的外表和与众不同的个性特征,同时还要能安全可靠地行驶,这就需要整个设计过 程融入各种相 关的知识 :车身结构、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、声学和光学知识。从一个灵感到最后实现 ,需要一系列的步骤。得到市场的认可,性能优 良的内 “芯”,再加上一袭新衣包装,才是新车待嫁时。下面,让我们看看正向设计如何为一款新车设计 “嫁衣”。

项目策划

项目策划包括 :项目计划、可行性分析、项 目决策及组建项目组等几个方面。图 1 为项目策划阶段的示意图。

汽车企业的产品规划部门必须做好企业产 品发展的近期和远期规划,具有市场的前瞻性与应变能力。项目前期需要在市场调研的基础上生成项 目建议书,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、自身资源和研发能力的分析等。

 图2 某车型的总布置草图

项目论证要分析与审查论布翻点的可行性和论据的可靠性与充分性 。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展现在我们面前 。

项目策划的最后阶段是组建项目组:组建新品开发项目小组、确立项目小组成员的职责、制定动态的项目实施计划、明确各阶段的项 目工作目标、规定各分类项目的工作内容、计划进度和评价要求。

概念设计阶段

概念设计在新产品开发中有着重要地位,因此,新产品概念设计流程再造是新产品开发流程再造成败的关键所在。一个全新的汽车创意造型设计分为以下几部分 :

1.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;另一方面它是详细总布置图确认的基础,在此基础上将产品的结构具体化,直至完成所有产品零部件的设计 。

2.造型设计:包含外型和内饰设计两大部分。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,再从中选择较为满意的几种效果图,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,这个阶段要进行多方面的评审与修改,直到最后确定效果图方案。

3.油泥模型制作阶段概念设计的最后阶段是制作油泥模 型:制作 3 ~ 5 个 1:4油泥模型,制作小比例模型主要图 6 内饰油泥模型是为了节约成本及时问。对外观评审后,选定其中一个制作 1:1 油泥模型;根据总布置图构建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,还需要组织多次总布置验证,各领域的问题都要考证造型 的合 理性 ,直到最后的油泥模型冻结。

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新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、产品结构分析、具体总成与零部件的详 细设计以及它们之间的相关协调工作。这一阶段耗时最长,如果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,有必要让供应商提前介入 ,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行装配,做各种断面与干涉检查,使产品结构尺寸准确无误;利用有限元分析软件对产品结构进行有限元模拟分析 ,产品性能模拟分析要达到合格水平。

1.整车总布置设计

在前面总布置草图的基础上,细化总布置设计,精确地描述各部件的尺寸和位 置,为各总成和部件分配准确的布置空间,确定各个部件的详细结构形式、特征参数、质量要求等条件。主要的工作包括:发动机舱详细布置图、底盘详细布置图,内饰布置图、外饰布置图以及电器布置图 (如图7)。

2.车身造型三维数据生成油泥模型完成后,使用专门的三维测量仪器 (A T O S ) 对油泥模型进行测量,生成点云数据来重新铣削一个树脂模型 (如 图9 ),目的是验证车身数据。

3.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结构的设计方案呈现 出来,最大限度地指导详细设计 (如 图 1O)。

4.白车身设计

汽车车身工程是 目前世界汽车工业中研究最活跃、发展最迅速的一个领域。汽车白车身是汽车 其他零部件的载体,是以“钢结构”为主的支撑部件,它是一 个复杂 的体 系,其零部件数量 众多、结构复杂,制造成本约占整车的40% ~ 60%,通常有 300 ~500 多个形状 复杂的薄板冲压零件 (如图 11),在55 ~75 个工位上大批量、快节奏地焊接而成 。

轿车车身结构设计是以车身造型设计为基础进行车身强度设计和功能设计,以期最终找到合理的车身结构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利实现和车身各种功能是否能正常发挥。所76 汽车制造业 2008 /13以,它是完成整个车身开发设计的关键环节。

结构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要求。优良的结构设计可以充分保证汽车整车质量 的减小 ,进而达 到改善整车性能 、降低制造成本的目的。

完成车身结构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配合理。在此基础上,进一步做出局部载荷分析,确定各梁的结构形式和联接方式 。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 体结构上的差异 ,最终导致它们在功能和价格上的差别。总之,车身结构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。

5.内外饰工程设计

(1) 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,决定着轿车的声誉、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辅助性的零配件,但它们要承担起减振、隔热、吸音和遮音等功能,对轿车的舒适性起到十分 重要的作用。

(2 ) 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。

6.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辅助工程分析系统 ,其专业 C A E 队伍与产品开发 同步地广泛开展C A E 应用,在指导设计、提高质量、降低开发成本和缩短开发周期上发挥着日益显著的作用。C A E 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 )、N V H 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、疲劳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,大大减少了这些费用高、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,C A E 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

1.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。样车的试制要严格按照设计数据进行,供依据,为今后产品的正式投产铺平道路。在样车试制阶段,设计人员要经常跟踪产品的试制工作,清楚了解现场的进展情况并及时 处理可能 出现 的问题 ,这对产品的设计修改十分有利。产品的测试报告反映产品的现 实状况,是今后该新车型上目录的重要依据,要符合国家法规与各项强制性检查 与试验标准 (如 图12、13 )。

生产准备阶段

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准备、工装夹具的验证、生产线的调试等。生产准备的全面完成将一直持续到试生产乃至批量生产阶段。在进行样车试制的同时,要着手进行相关的生产准备工作。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始,每一步都必须考虑成熟。在产品设计部门不断地向生产准备部门提供设计文件的同时,生产准备方面也可根据 自身的专业设计要求与产品设计人 员及 时沟通 ,这将对产品设计和生产准备起到共同的促进作用。

批量生产

这一阶段主要联合供应商进行质量控制,将新车的整车质量打造得尽善尽美,为新车的上市做好准备 。

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。

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