車身正向開發(fā)流程

1、車身正向開發(fā)流程汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個(gè)性特征，同時(shí)還要能安全可靠地行駛，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)過程融入各種相關(guān)知識(shí)，包括車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)等。細(xì)化開發(fā)流程與同步開發(fā)手段，對(duì)于設(shè)計(jì)出消費(fèi)者認(rèn)可的新車型至關(guān)重要。汽車車身設(shè)計(jì)簡(jiǎn)單理解是根據(jù)一款車型的多方面要求來設(shè)計(jì)汽車的外觀及內(nèi)飾，使其在充分發(fā)揮性能的基礎(chǔ)上藝術(shù)化。汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個(gè)性特征，同時(shí)還要能安全可靠地行駛，這就需要整個(gè)設(shè)計(jì)過程融入各種相關(guān)的知識(shí)：車身結(jié)構(gòu)、制造工藝要求、空氣動(dòng)力學(xué)、人機(jī)工程學(xué)、工程材料學(xué)、機(jī)械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)知識(shí)。從一個(gè)靈感到最后實(shí)現(xiàn)，需要一系列的步驟。得到市

2、場(chǎng)的認(rèn)可，性能優(yōu)良的內(nèi)“芯”，再加上一襲新衣包裝，才是新車待嫁時(shí)。下面，讓我們看看正向設(shè)計(jì)如何為一款新車設(shè)計(jì)“嫁衣”。項(xiàng)目策劃項(xiàng)目策劃包括：項(xiàng)目計(jì)劃、可行性分析、項(xiàng)目決策及組建項(xiàng)目組等幾個(gè)方面。圖1為項(xiàng)目策劃階段的示意圖。 圖1  項(xiàng)目策劃階段示意圖 汽車企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃部門必須做好企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃，具有市場(chǎng)的前瞻性與應(yīng)變能力。項(xiàng)目前期需要在市場(chǎng)調(diào)研的基礎(chǔ)上生成項(xiàng)目建議書，明確汽車形式及市場(chǎng)目標(biāo)?？尚行苑治霭ǎ赫叻ㄒ?guī)分析、競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手和競(jìng)爭(zhēng)車型、自身資源和研發(fā)能力的分析等。項(xiàng)目論證要分析與審查論點(diǎn)的可行性和論據(jù)的可靠性與充分性。經(jīng)過這一階段，要開發(fā)一個(gè)什

3、么樣的車型，類似于同行什么等級(jí)的車型，其性價(jià)比方面有哪些創(chuàng)意與特點(diǎn)即展現(xiàn)在我們面前。項(xiàng)目策劃的最后階段是組建項(xiàng)目組：組建新品開發(fā)項(xiàng)目小組、確立項(xiàng)目小組成員的職責(zé)、制定動(dòng)態(tài)的項(xiàng)目實(shí)施計(jì)劃、明確各階段的項(xiàng)目工作目標(biāo)、規(guī)定各分類項(xiàng)目的工作內(nèi)容、計(jì)劃進(jìn)度和評(píng)價(jià)要求。概念設(shè)計(jì)階段概念設(shè)計(jì)在新產(chǎn)品開發(fā)中有著重要地位，因此，新產(chǎn)品概念設(shè)計(jì)流程再造是新產(chǎn)品開發(fā)流程再造成敗的關(guān)鍵所在。一個(gè)全新的汽車創(chuàng)意造型設(shè)計(jì)分為以下幾部分：1. 總體布置草圖設(shè)計(jì)：繪制產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程的總布置圖（如圖2），一方面是汽車造型的依據(jù)；另一方面它是詳細(xì)總布置圖確認(rèn)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)具體化，直至完成所有產(chǎn)品零部件的設(shè)計(jì)。

4、60;圖2  某車型的總布置草圖 2. 造型設(shè)計(jì)：包含外型和內(nèi)飾設(shè)計(jì)兩大部分。設(shè)計(jì)階段包含創(chuàng)意草圖和效果圖設(shè)計(jì)：在這一過程中，要比較競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手的產(chǎn)品，拓寬思路，勾畫出多種效果圖，再從中選擇較為滿意的幾種效果圖，供專家小組評(píng)審。圖3、4分別為造型設(shè)計(jì)階段的草圖與效果圖。創(chuàng)意的過程需全面融入產(chǎn)品設(shè)計(jì)與產(chǎn)品制造的要求，這個(gè)階段要進(jìn)行多方面的評(píng)審與修改，直到最后確定效果圖方案。 圖3  前期設(shè)計(jì)草圖  圖4  設(shè)計(jì)方案效果圖   3. 油泥模型制作階段概念設(shè)計(jì)的最后階段是制作油泥模型：制作35個(gè)1：4油泥模型，制作

5、小比例模型主要是為了節(jié)約成本及時(shí)間。對(duì)外觀評(píng)審后，選定其中一個(gè)制作1：1油泥模型；根據(jù)總布置圖構(gòu)建1：1的主模型線圖，接下來制作1：1的油泥模型。在制作油泥模型的過程中，還需要組織多次總布置驗(yàn)證，各領(lǐng)域的問題都要考證造型的合理性，直到最后的油泥模型凍結(jié)。 圖5  外型油泥模型  圖6  內(nèi)飾油泥模型     產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程階段油泥模型凍結(jié)后，就全面進(jìn)入到了產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段。產(chǎn)品設(shè)計(jì)工程是汽車自主創(chuàng)新開發(fā)中最為重要的一步，它貫穿整個(gè)汽車開發(fā)的全過程，包括整車總體布置、汽車工程分析、產(chǎn)品結(jié)構(gòu)分析、具體總成與零部件的

6、詳細(xì)設(shè)計(jì)以及它們之間的相關(guān)協(xié)調(diào)工作。這一階段耗時(shí)最長(zhǎng)，如果撇開后期的設(shè)計(jì)改進(jìn)時(shí)間不算，一般需要1年左右的時(shí)間。在產(chǎn)品設(shè)計(jì)階段，有必要讓供應(yīng)商提前介入，使產(chǎn)品的設(shè)計(jì)做得更經(jīng)濟(jì)、合理。要充分利用現(xiàn)代產(chǎn)品設(shè)計(jì)的手段，加快產(chǎn)品設(shè)計(jì)進(jìn)程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。利用三維軟件對(duì)產(chǎn)品零部件進(jìn)行裝配，做各種斷面與干涉檢查，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確無誤；利用有限元分析軟件對(duì)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進(jìn)行有限元模擬分析，產(chǎn)品性能模擬分析要達(dá)到合格水平。1. 整車總布置設(shè)計(jì)在前面總布置草圖的基礎(chǔ)上，細(xì)化總布置設(shè)計(jì)，精確地描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件分配準(zhǔn)確的布置空間，確定各個(gè)部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)形式、特征參數(shù)、質(zhì)量要求等條件。主要的工作包括

7、：發(fā)動(dòng)機(jī)艙詳細(xì)布置圖、底盤詳細(xì)布置圖，內(nèi)飾布置圖、外飾布置圖以及電器布置圖（如圖7）。 圖7  整車總布置圖 圖8  車身造型三維數(shù)據(jù)  2. 車身造型三維數(shù)據(jù)生成油泥模型完成后，使用專門的三維測(cè)量?jī)x器（ATOS）對(duì)油泥模型進(jìn)行測(cè)量，生成點(diǎn)云數(shù)據(jù)，工程師根據(jù)點(diǎn)云使用汽車A面制作軟件來構(gòu)建外表面（如圖8）。車身造型數(shù)據(jù)完成后，通常要用這些數(shù)據(jù)來重新銑削一個(gè)樹脂模型（如圖9），目的是驗(yàn)證車身數(shù)據(jù)。 圖9  驗(yàn)證數(shù)據(jù)用樹脂模型 3. 主斷面設(shè)計(jì)主斷面設(shè)計(jì)作為車身設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)重要工作，被越來越多的車身設(shè)計(jì)團(tuán)隊(duì)認(rèn)可

8、，通過主斷面設(shè)計(jì)可以前瞻性的將車身結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)方案呈現(xiàn)出來，最大限度地指導(dǎo)詳細(xì)設(shè)計(jì)（如圖10）。 圖10 主斷面圖 4. 白車身設(shè)計(jì)汽車車身工程是目前世界汽車工業(yè)中研究最活躍、發(fā)展最迅速的一個(gè)領(lǐng)域。汽車白車身是汽車其他零部件的載體，是以“鋼結(jié)構(gòu)”為主的支撐部件，它是一個(gè)復(fù)雜的體系，其零部件數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本約占整車的40%60%，通常有300500多個(gè)形狀復(fù)雜的薄板沖壓零件（如圖11），在5575個(gè)工位上大批量、快節(jié)奏地焊接而成。 圖11 某轎車白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì) 轎車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是以車身造型設(shè)計(jì)為基礎(chǔ)進(jìn)行車身強(qiáng)度設(shè)計(jì)和功能設(shè)計(jì)，以期最終找到合理的車

9、身結(jié)構(gòu)型式的設(shè)計(jì)過程的統(tǒng)稱，其設(shè)計(jì)質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到車身內(nèi)外造型能否順利實(shí)現(xiàn)和車身各種功能是否能正常發(fā)揮。所以，它是完成整個(gè)車身開發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)必須兼顧造型設(shè)計(jì)的要求，同時(shí)應(yīng)充分考慮諸如結(jié)構(gòu)強(qiáng)度、防塵隔噪性能以及制造工藝等多種設(shè)計(jì)要求。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)可以充分保證汽車整車質(zhì)量的減小，進(jìn)而達(dá)到改善整車性能、降低制造成本的目的。完成車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)首先需要明確車身整體的承載形式，并對(duì)其做出載荷分析，以便能使載荷在整個(gè)車身上分配合理。在此基礎(chǔ)上，進(jìn)一步做出局部載荷分析，確定各梁的結(jié)構(gòu)形式和聯(lián)接方式。因通常轎車存在使用目的和級(jí)別上的不同，故常常會(huì)產(chǎn)生具體結(jié)構(gòu)上的差異，最終導(dǎo)致它們?cè)诠δ芎蛢r(jià)格上的差

10、別?？傊?，車身結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是一個(gè)涉及到多方面因素的綜合工程設(shè)計(jì)問題，常成為車身設(shè)計(jì)開發(fā)中的難點(diǎn)。5. 內(nèi)外飾工程設(shè)計(jì)（1）內(nèi)飾件設(shè)計(jì)轎車的內(nèi)飾件設(shè)計(jì)包括：轎車車廂的隔板、門內(nèi)裝飾板、儀表板總成、扶手、地毯等零部件和材料。相對(duì)于車上其他部件而言，雖然它們對(duì)車輛的運(yùn)行性能沒有什么影響，但其面目一覽無遺，代表了整部車子的形象，孰優(yōu)孰劣，決定著轎車的聲譽(yù)、檔次以及人們的選擇意向。另外，對(duì)于轎車來講，雖然內(nèi)飾件只是一些輔助性的零配件，但它們要承擔(dān)起減振、隔熱、吸音和遮音等功能，對(duì)轎車的舒適性起到十分重要的作用。（2）外飾件設(shè)計(jì)汽車外飾件設(shè)計(jì)包括：前后保險(xiǎn)杠、散熱器罩、前后外擋泥板、擾流板、玻璃、車門防撞裝飾

11、條、行李架、天窗、后視鏡、車門機(jī)構(gòu)及附件以及密封條。6. 工程分析階段在國(guó)外，很多大汽車設(shè)計(jì)公司建立高性能的計(jì)算機(jī)輔助工程分析系統(tǒng)，其專業(yè)CAE隊(duì)伍與產(chǎn)品開發(fā)同步地廣泛開展CAE應(yīng)用，在指導(dǎo)設(shè)計(jì)、提高質(zhì)量、降低開發(fā)成本和縮短開發(fā)周期上發(fā)揮著日益顯著的作用。CAE應(yīng)用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強(qiáng)度（應(yīng)用于整車、大小總成與零部件分析，以實(shí)現(xiàn)輕量化設(shè)計(jì)）、NVH分析（各種振動(dòng)、噪聲，包括摩擦噪聲、風(fēng)噪聲等）、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲勞分析和空氣動(dòng)力學(xué)分析的精度有進(jìn)一步提高，并已投入實(shí)際使用，完全可以用于定性分析和改進(jìn)設(shè)計(jì)，大大減少了這些費(fèi)用高、周期長(zhǎng)

12、的試驗(yàn)次數(shù)；虛擬試車場(chǎng)整車分析正在著手研究。此外，還有焊裝模擬分析、噴涂模擬分析等。在我國(guó)，CAE技術(shù)在汽車設(shè)計(jì)上的應(yīng)用也很廣泛，提高了設(shè)計(jì)的效果和效率。樣車試制和試驗(yàn)階段1. 樣車試制階段樣車試制是驗(yàn)證與完善產(chǎn)品設(shè)計(jì)的一個(gè)過程。樣車的試制要嚴(yán)格按照設(shè)計(jì)數(shù)據(jù)進(jìn)行，要能夠切實(shí)反映產(chǎn)品的本來面貌，以便發(fā)現(xiàn)真實(shí)存在的問題。盡管現(xiàn)在擁有先進(jìn)的設(shè)計(jì)手段，包括工程計(jì)算、工程仿真與模擬等，但樣車的試制和相關(guān)試驗(yàn)是一定要進(jìn)行的，因?yàn)楫a(chǎn)品的諸多細(xì)節(jié)問題在設(shè)計(jì)階段是無法提供全面的數(shù)據(jù)，并加入工程計(jì)算體系的。目前的車身試制手段主要有中熔點(diǎn)、鑄鐵簡(jiǎn)易模、工序件等。2. 樣車試驗(yàn)階段試驗(yàn)要嚴(yán)格按照國(guó)家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行，真

13、實(shí)地出具相應(yīng)的試驗(yàn)報(bào)告，為產(chǎn)品的確認(rèn)與修改提供依據(jù)，為今后產(chǎn)品的正式投產(chǎn)鋪平道路。在樣車試制階段，設(shè)計(jì)人員要經(jīng)常跟蹤產(chǎn)品的試制工作，清楚了解現(xiàn)場(chǎng)的進(jìn)展情況并及時(shí)處理可能出現(xiàn)的問題，這對(duì)產(chǎn)品的設(shè)計(jì)修改十分有利。產(chǎn)品的測(cè)試報(bào)告反映產(chǎn)品的現(xiàn)實(shí)狀況，是今后該新車型上目錄的重要依據(jù)，要符合國(guó)家法規(guī)與各項(xiàng)強(qiáng)制性檢查與試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)（如圖12、13）。 圖12 道路試驗(yàn)  圖13 碰撞試驗(yàn) 生產(chǎn)準(zhǔn)備階段這一階段包括產(chǎn)品工裝的設(shè)計(jì)與制造、產(chǎn)品檢查與調(diào)試設(shè)備的準(zhǔn)備、工裝夾具的驗(yàn)證、生產(chǎn)線的調(diào)試等。生產(chǎn)準(zhǔn)備的全面完成將一直持續(xù)到試生產(chǎn)乃至批量生產(chǎn)階段。在進(jìn)行樣車試制的同時(shí)，要著手進(jìn)行相關(guān)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。車身開發(fā)，從某種意義上講不容許產(chǎn)品設(shè)計(jì)有重大的修改，所以從產(chǎn)品設(shè)計(jì)的開始，每一步都必須考慮成