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汽车车身设计开发技术与方法概述

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汽车车身设计开发技术与方法概述第三章汽车车身设计开发技术与方法3.1.1车身设计开发主要工作内容及流程(程序)车身总布置设计及平安法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype)造型设计三维曲面和造型面设计1:5或1:4模型及1:1外模型制作或数控加工(或三维数字模型)1:1内模型(或三维数字模型)1:1发动机舱模型(或三维数字模型)1:1地板模型(或三维数字模型)测量与曲面光顺白车身构造详细设计(BIW)(9.1)1:1外模型光顺后数据分块(9.2)车身设计断面的定义与尺寸确定(9.3)密封构造确定与密封件选择(9.4)确定分块线(9.5...

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第三章汽车车身设计开发技术与方法3.1.1车身设计开发主要工作内容及 流程 快递问题件怎么处理流程河南自建厂房流程下载关于规范招聘需求审批流程制作流程表下载邮件下载流程设计 (程序)车身总布置设计及平安法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype)造型设计三维曲面和造型面设计1:5或1:4模型及1:1外模型制作或数控加工(或三维数字模型)1:1内模型(或三维数字模型)1:1发动机舱模型(或三维数字模型)1:1地板模型(或三维数字模型)测量与曲面光顺白车身构造详细设计(BIW)(9.1)1:1外模型光顺后数据分块(9.2)车身设计断面的定义与尺寸确定(9.3)密封构造确定与密封件选择(9.4)确定分块线(9.5)与车身有关的设计硬点确实定(9.6)左右侧围设计(A,B,C,D柱设计,前后翼子板设计)(9.7)顶盖设计(外板,横梁与纵边梁设计)(9.8)发动机前围板设计(9.9)A柱下段设计(9.10)发动机舱与前轮包设计(9.11)前后灯具设计(反射面与灯具厂共同设计)(9.12)格栅设计(9.13)前围板设计(9.14)前保险杠设计(9.15)地板总成设计(前中后)(9.16)后门总成设计(9.17)前门总成设计(9.18)尾门总成设计(9.19)前发动机罩设计前风当总成设计内饰、外饰设计先行车,螺钉车或概念车的(Prototype)试制,第二轮试验样车〔定型车〕试制碰撞与构造分析及构造优化设计成型过程仿真14)模具与工艺工装设计如图3.1.1为车身详细设计阶段面向对象的产品模型(OPM)并行设计流程图IM21OM21T21OM22OM23OM24OM25OM26T22T23T24T25T26T21:CADT22:DFA可装配设计T23:CAET24:评审T25:DFM可制造设计T26:CS碰撞仿真IM21:输入产品模型,请求详细设计OM21:向下游预发布零部件信息OM22:输出DFA结果OM23:输出CAE结果OM24:输出同意或修改概要设计建议OM25:输出DFM结果输出OM26:CS结果图3.1.1汽车车身并行详细设计OPM模型OM31T31:CAPPT32:CAFD机算机辅助工装卡具设计(CAFITDESIGN)T33:CAMT34:MPS(制造过程仿真)T35:评审IM31:请求加工过程设计OM31:输出CAPP结果OM33:输出CAFD结果OM33:输出CAM结果OM34:输出MPS结果OM35:输出同意或修改详细设计建议T32T31IM31OM33OM32T33OM34T34OM35T35图3.1.2汽车产品开发试制与加工过程设计OPM模型IM33IM32OM21OM11g1g2OM31OM32IM31OM12OM33OM23OM22OM13OM34g3OM24OM14概念设计(造型设计)试制或加工过程设计OM35g4OM26OM25详细设计(构造设计)g1:请求详细设计(构造)g2:预发布零部件消息,请求试制或加工过程设计g3:请求修改概念设计(造型设计)g4:请求修改详细设计(构造设计)图3.1.3汽车车身并行开发过程OPM模型图3.1.4车型数字化设计过程3.1.2车身构造设计方法学11995年后的先进的车身设计技术与方法1995年后车身设计技术开展与客户需求表达在如下几个方面:图3.1.5虚拟产品开发描述图3.1.6白车身设计过程描述图3.1.7并行设计与开发周期降低图3.1.8全数字化设计方法图3.1.11基于参考原型车参数化设计方法图3.1.12参数化构造断面设计图3.1.13全相关参数化的车身开发全过程2车身构造设计方法学复杂的构造实际上是众多简单的设计的叠加组合(复杂设计简单化)任何复杂的车身构造设计与设计结果都是由三个方面决定:(1)满足诸多设计硬点的特征构造设计(HARDPOINTDESIGNAREA),例如,造型面硬点,与车身有关的零部件装配孔面及构造等设计硬点,选定的设计断面构造,造型分界限硬点,造型形状形成的设计断面引导线硬点,车身零件间的焊接装配面,零件的分块线硬点.(2)自由设计区设计(FREEDESIGNAREA),即在满足设计硬点根底上,进展的自由设计区,一般非设计硬点的设计区域都属于自由设计区,自由设计区不同的设计人员会得到不同的设计结果,这也是自由设计区自由的特点,但这不等于自由设计区可以胡乱设计,应遵循如下一些设计原那么,以便才能使设计构造更合理,水平更高.(3)构造优化分析(仿真与优化)(CAE/SIMULATION/OPTIMIZATION).因此车身设计过程与方法应满足如下 公式 小学单位换算公式大全免费下载公式下载行测公式大全下载excel公式下载逻辑回归公式下载 :车身构造设计特征(BSDF)=自由设计区自由设计特征(FDF)+断面设计硬点决定的设计特征(SDHF)+造型设计硬点决定的特征(IDHF)+造型决定的断面引导主轴线(一个零件多个断面几何中心连线)特征(ISSF)+其他附件或COPY件等确定的设计硬点特征(CDHF)+零件分块线与焊接边界限等的设计硬点特征(BDHF)即为:BSDF=FDF+SDHF+IDHF+ISSF+CDHF+BDHF车身零件构造的设计过程或设计建模(BSDPorBSDM)=用三维CAD软件完成车身构造设计特征的过程或结果(BSDFPorBSDFM)即为:BSDP=BSDFPBSDM=BSDFM车身设计建模(BDM)=完成所有车身零件的设计建模与装配设计建模的总称(TOL_BSDM)即为:BDM=TOL_BSDM全数字化车身设计开发(BDD)=采用三维CAD软件完成全部车身设计建模,并采用CAD/CAE/CAM一体化技术完成车身设计,构造优化及制造(或制造模具)的全过程(3D_CAD/CAE/CAM_BDM).即为:BDD=3D_CAD/CAE/CAM_BDM3自由设计区的设计方法与设计原那么(1)自由设计区的设计方法a先用三维CAD软件将设计硬点确定的构造与特征连接成一体,成为一个粗的异型大面,中间可以用一些平面与设计硬点面的相交获得连接线或导角线.b对设计硬点之间形成的设计区域-自由设计区每一个进展分析,强度和刚度一般性要求的部位一般小于50*50mm的面积区域,可以不加特征构造(加强筋,加强沉孔(如果没有密封要求),折边,卷边等特征构造建模),但要在边界上导角.大于50*50的区域一般要加特征以便加强构造并导角,较大的区域不留任何空地,以便使刚度最大,材料最省.(2)自由设计区的设计准那么a最大刚度原那么-自由设计区必须尽力获得最大刚度的设计原那么,因此,要加加强筋和加强沉孔,以便获得高水平的设计构造.b最轻量化原那么-设计构造要确保满足刚度要求的根底上使材料最省的原那么,尽可能使构造设计可以使料厚簿一些,没有密封要求的构造可以用沉孔以便轻量化与刚度最大化的双嬴,等要充分考虑构造形式和构造 方案 气瓶 现场处置方案 .pdf气瓶 现场处置方案 .doc见习基地管理方案.doc关于群访事件的化解方案建筑工地扬尘治理专项方案下载 .c最大园角原那么-自由设计区,一般都是内部构造区域,不在外观缝隙线条区域(最小园角原那么,最小值为料厚).因此,为了提高冲压工艺性,减少制造本钱,应尽可能设计较大的设计过渡园角.但不能影响设计硬点构造.d特征构造最大斜度原那么-筋槽设计的立面尽可能采用较大的斜度.以便获得较好的制造工艺性,防止冲压裂纹和褶皱.e最符合工艺性原那么-从设计构造上和面的光顺程度上尽可能获得好的制造工艺性,如材料流动均匀性与制造可能性.f创新与多样化设计原那么-自由自由就意味着允许多样化,也就是创新原那么.g最复杂化原那么,因为模具加工不会增加制造本钱,只会降低本钱(如材料轻,本钱低了).3.2.1据整车总体设计参数和设计控制硬点,确定车身设计主要参数根据整车总布置设计确定车身设计的有关参数竞争车型主要车身设计参数比照与车身相关的底盘,内饰及附件等零部件的选择和优化a设计原那么:充分利用现有平台资源b开发方法:充分利用先进的手段和方法,实现整车优化,如三维CAD/CAE/CAM软件.编制产品设计技术文件-产品描述及产品主要零部件明细表a产品描述爆炸图和目录编制〔总成〕b整车明细表编制〔各底盘及附件总成、内饰件、外饰件等的零件〕c车身零部件明细表d产品描述表图3.2.1编制产品明细表整车与车身三维总装配图整车与车身总布置,确定H点,确定坐标系,确定Z=0平面。1995年后世界各国都开场采用三维设计软件设计产品,将所有的零部件及人体模型的外形建成三维数模,并进展总装,实现准确的建模和设计总布置及装配检验.到达布置,对于变形车设计只需局部的布置,如前舱或驾驶舱的布置,如汽车只变化车身,而不变化底盘或其他零件,那么可只进展与车身有关的布置.详见第一章总体设计章节.二维图一般要确定坐标系,中国和ISO用右手定那么,以前轮中心为X轴0点,向车前为负向后为正,Z轴以车架上平面线为零线,向上为正,无车架承载式地板式车身,以车身地板纵梁平直段上平面或地板下平面为基准平面.Y轴以汽车纵向对称中心面在俯视图的投影线为零线右为正,左为负.德国和欧州用左手定那么法规校合与设计分析,车身设计要满足国家有关法规要求,中国的设计 标准 excel标准偏差excel标准偏差函数exl标准差函数国标检验抽样标准表免费下载红头文件格式标准下载 大多从欧共体标准ECE和美国SAE标准参考来的.这是进展构造设计的根底和必备过程,见第二章.车身构造设计左/右前车门总成的设计〔包括前车门内板、外板、车门铰链、玻璃升降器等的设计〕左/右后车门总成的设计〔包括后车门内板、外板、车门铰链、玻璃升降器等的设计〕左/右侧围总成的设计前围总成的设计顶盖总成的设计地板总成的设计前舱盖板的设计后行李箱门的设计车身包括CLOSET封闭件(车门,前后罩板,玻璃和前后保险杠),白车身(BODYINWHITE),内外饰件和车身附件.白车身(BODYINWHITE)是除车门,前后罩板,玻璃,前后保险杠和内外饰件外的其他金属车身件的统称.过程详见如下各图所示.图3.4.1车身设计断面的分类与编号图3.4.2设计断面选择与构造设计图3.4.3选定车身密封断面的 设计方案 关于薪酬设计方案通用技术作品设计方案停车场设计方案多媒体教室设计方案农贸市场设计方案 3.4.1封闭件设计封闭件(CLOSET)一般包括4门2盖或5门1盖(有后尾门汽车).(1)车门设计车门外板设计是根据光顺好的整体造型面和车门轮廓线的切割面片根底上加上周边翻边和门锁等特征后的车身零件.一般先将汽车内外外观面整体造型面光顺到A级曲面(CLASSA),同时将造型边界限光顺到A级曲线,然后采用边界限投影到光顺好的大造型面上与造型面相交获得的边界限,并进一步光顺新获得的边界限,然后,再将该线投影到光顺面上获得更新的边界限,重复这一过程直到使面上相投影相交获得边界限到达A级曲线要求为止,然后用最后获得的边界限作为车门边界限,并与大的光顺面相切割而得到车门外板面,然后将锁机构等有关设计硬点特征加上去便完成了车门外板设计(详见如以下图片),较大的门外板需与内板或门侧向防撞梁采用传力胶进展支承,绝不允许焊接,因为防止外面热变形.车门内板就是先建立门锁,基于造型面与造型边界限硬点,预先在考虑车门密封要求确定好设计断面,断面考虑门四周边界与门框之间尽可能有等距离间隙(一般8~16mm),并由密封条将门撑起在空中,并由铰链与锁三点定位门的位置.绝不允许门与门框之间的金属接触.并将众多设计断面摆在造型面与边界上而获得断面引导线硬点,然后,玻璃升降器等COPY件的数模根底上,由这些附件和相关零件考虑到造型特征的三维装配获得的假设干个控制点线面(也就是设计硬点),然后未控制的区域可在满足最大刚度最轻量化等自由设计区设计原那么情况下按照工艺性要求进展构造设计,开孔或起筋随构造而定,实际说它难也难,不难也不难,就是设计控制硬点先定了,然后进展构造设计,可参考同类型车去做,如边界卷边,沉孔设计方法,筋的形式等等基于经历和知识的自由设计区设计,也就完成了车门内板的设计,如果将内外板及所有零部件都装配起来并检查后,就完成了全部设计工作(详见如以下图片).如果需要两维图在绘制两维车身图.图3.4.11车门附件建模以便确定车门设计硬点图3.4.12车门铰链设计与建模以便确定车门设计硬点图3.4.13车门锁机构设计与建模以便确定车门设计硬点图3.4.14车门COPY件装配建模与内板设计硬点确定图3.4.15基于造型硬点,车门设计断面及其它设计硬点的车门内外板设计与建模图3.4.16车门总成总装设计与建模以便检查设计硬点的满足情况和装配质量检查(2)前后保险杠设计保险杠外曲面设计是根据造型面加特征进展,然后进展保险杠的内构造与支承构造设计.保险杠一般都是PVC塑料模具压成,还有用玻璃钢糊制,但用PVC塑料还要考虑金属支架,金属支架大家要注意的一点是大家切记,支架的构造要参照同类构造,包括螺栓绝不能说是用5mm螺栓。是的,用强度计算,固定一个保险杠,用3mm螺栓,强度就足够了,一点错都没有,但为什么要用8mm的呢?这个经历告诉我们,它的疲劳寿命不够,虽说强度够,但它疲劳寿命不够,用不到10万公里,由于震动,它就掉下去了,所以好多车,为什么放大尺寸了,或者说从强度解决了,它还要考虑疲劳和寿命好多因素,实际我们在搞设计时强度解决了,它还要考虑挠度,疲劳和寿命好多因素,实际我们在搞设计时,是多因素考虑的。可能考虑它的寿命和平安性,疲劳寿命就是考虑它长期使用不会断,不会出问题。比方保险杠支架,因为是和车身其他件的安装,还有是塑料的安装,塑料件是要预埋金属,把金属埋进去,注塑要放进去,支架的刚度也要考虑它会不会变形.图3.4.17基于造型硬点的前后保险杠外形面设计和建模图3.4.18前保险杠构造及支架设计和建模图3.4.19后保险杠构造及支架设计和建模(3)前后罩板的设计罩板分别为发动机罩和行李箱盖板.发动机罩又分为内外板,外板是按照造型面用边界限切下加翻边的零件,内板是在满足最大刚度原那么和最轻量化原那么情况下进展构造优化设计.最好是按照拓扑学原理进展内板掏空成孔状翻边设计,以便减轻重量增加刚度.但内板设计离开外板平面要3~6mm,以防止制造干预,如果面积大,可以在内板的一些地方设计成可注入胶的筋和槽,传力胶是特制高硬度固化胶.内板设计可以参考同类车型构造根底上进展设计,然后进展准确的有限元分析和优化来确定.图3.4.19基于造型硬点及设计断面硬点及自由设计区硬点的发动机罩与格栅设计(4)前翼子板设计从造型面按照分界限切割后加上必要翻边,及一些螺丝支承小翻边面和螺丝孔后的零件.3.4.2白车身设计白车身构造设计分成八大片,比方前后围,两个侧围,地板,车顶盖,发动机前围板,后围板,驾驶室前挡板,驾驶室后挡板(挡后货箱的板),这8块板是8个总成,比方侧围总成所有的侧围件焊成一个总成,这8大块拼起来,所以在拼焊时,冲压件,机器人焊也好,手工焊也好,各总成焊完后,还有一个总焊,把它夹紧后,机器人或人工一起焊,都是这样做的,工艺上能实现流水作业,轿车整个是流水化作业,车身一定是流水线的,比方侧围总成,在侧围总拼时,B柱先焊,或A柱先焊,都有内外板,先把每一块板焊好,然后再拼到一起,有的是整个板上去,象叠塔似的,把整个总成一起把到一个上,一起焊接一个总成,然后再把侧围和顶盖地板焊起来,地板和前围都一块块焊起来,是一块块的总成,所有车身重要的是分块线,分块面在哪里,控制面在哪里,侧围,前围,后围,还有前发动机舱,驾驶室,后窗挡板,这几块板翻边处要焊接的地方,控制面是哪一个面,控制线是哪一根线,这个零件从哪分接从哪合块,如果你分块不清,工艺概念没有,将来没法生产,前围板是焊在侧围上的,那侧围怎么焊,侧围总成是先焊的,侧围总成焊好后,后焊在前围上,不能把前围件焊到侧围上,那工艺性一塌糊涂,根本没法做,设计出来样车可以做,但批量生产没法做,怎么实现批量呢?叫8大块总成,总来所有的零件都按照八大块去分,结果接哪一块就归类到哪一块,对相应的工装就要考虑,把零件要焊在相应总成上去,是哪块就放到哪块上去,所以这是车身构造分块,这8大块总成是车身设计所要考虑的。所以说车身复杂,分成大块,每一块里面就不复杂了,放在一起很复杂,到处是弯曲的,但是每一块你拿来看,每一块都很简单,每一块都要落实到每个冲压件上去。(1)侧围设计A柱这零件由内外两块板,当然B柱也有内外板,也可以两个零件焊完后再合到侧围上去,它每一个零件都是分开做的,门槛粱,门槛粱内外板,拼起来最后门槛粱和A柱B柱再焊起来,都是一段一段的,而且每段里都是有一个内板,一个外板,形成箱形构造,发动机罩,格栅等,都是这样做的.图3.4.33侧围总成设计图3.4.34A柱内外板设计图3.4.35B柱内外板设计图3.4.36门槛粱内外板设计图3.4.37侧围后翼子板内外板设计(2)顶盖设计顶盖的设计,顶盖横粱的设计,前面和后面各有一根横粱,一段中间还有一根横粱,比较大的轿车有两根横粱,也就是说横粱的设计,根据经历,横粱绝不是贴在外外表上,有人说横粱没有贴紧哪,那横粱如何支承外板呢?这个就是经历了,现在全靠胶粘,一种弹性胶,这种胶很硬,它可以传递力,为什么根据冲压出的横粱不能和外板严密结合在一起,把它甚至焊到一起,焊更不允许啦,因为点焊,漆盖不住的,为什么不焊一起,为什么不支撑到顶盖上呢?大家知道不知道,冲压件的精度不是数控加工出来的,拿一块厚的钢板在五轴铣出来的,不可能准确的,即使是都用冲压模具,也做不到,0.5~2mm的误差是有的,那这个误差已经是很好的质量了,质量差的差更多,且你怎么能保证梁与它的配合呢?象机械零件,轴承公差0.01mm,几丝的配合间隙不可能,不可能就不可能配合,严格的配合在一起就出现顶盖变形,横粱制造误差,变形,顶盖变形,顶盖就要不平整,本来很平整的这个冲压件就要不平整了,但是要把顶盖支撑起来,怎么支撑,所以普遍的方法呢,有两种方法支撑,全世界就这么干,最早的方式是局部支撑,中间加两个支撑,在外板的里头用特殊方法焊两个螺栓,焊两个支撑件,这种焊接方法可以不变形,在用两个支撑件和顶盖横粱配合。这种方法现用得越来越少。用特种胶涂进横梁存胶处以后变硬,固化以后胶本身有硬度,有弹性,当顶盖变形能把力传递到横粱上,所以设计横粱离顶盖差3—5mm,顶盖横粱有一个翻边.有些设计人员没有经历,横粱要支撑顶盖,把横粱设计成和顶盖一样的尺寸,这种方法是错误的,把顶盖横梁设计留3—5毫米间隙,否那么这个误差设计得一塌糊涂,根本不对的,然后它靠什么呢?靠顶盖横粱上顶上翻边上要做一个凹进去的区域。就是说有两个翻边的地方,要做一个肋,肋里面放胶用的。这种构造只要到车身上看看就知道了,关键是你想不想学,想学你去车身上看看动动脑筋就全明白了。也就是说顶盖横粱一般设计都照着样子的,有凹槽,浮胶用,横粱的刚度就靠这个断面,因横粱要有刚度,如果没有下凹这个断面,横粱没刚度不一样要变形吗,所以根本上都是靠胶完的,当然横粱前挡板的地方,和顶盖外板是配合尺寸焊上去的,以增加刚度,但正面一定要这样,因制造有偏差,焊接时要去学,你要有这个经历,设计就不会出问题了。应该出问题的都解决了,你如果不做到这一点,拍脑袋去做一下,肯定要出问题的,看看样车,就不会出这一个问题。图3.4.38顶盖设计(3)地板设计地板的设计,地板这几块设计,没什么分块,就分几段,因地板做大模具,也冲压不出来。一般都做一段段焊接起来,做了好多筋,有的筋是为了构造需要,为了转椅可以拉来拉去,多数筋的构造是为了增加刚度,象这样的筋构造它有刚度相当于6mm—10mm厚的钢板,比方说用1mm的钢板做的地板,做成这样筋的话,比10mm厚的钢做筋的刚度来得大。但重量轻近10倍,因为筋是平板拉延出来的,拉出来后比1mm更薄,厚原来是1mm,一拉伸以后,就拉伸成型,他这里很薄,并不是1mm,他是1mm厚钢板,拉出来后就小于1mm,所以我们50年代以前生产的轿车是现在轿车重量的5倍。为什么?就是当时的构造设计没经历,不会在这里加一条筋,会错误的加一个梁,或者用厚钢,搞得很笨重。好多件,象桑塔纳这个车身设计就较好,备胎架就是一个梁,胎架封闭后刚度很大,因为它的截面大,把备胎放在里面,这就是一个很好的梁,边上再布置几根筋。孔不是在上面打一个孔就行了,翻一个2mm的边,孔的刚度就不一样,不能随便开一个孔边都没有,这样的话别人不敢拿你这个件,手一碰就割开了,象刀一样,哪是什么件,车身件所有的孔几乎都是有凹台的。车身孔的凸台一般设计成这种情况,这种孔,下底面,留5mm左右的一个边,沉孔的深度根据工艺来定(一般3~5mm),这个零件的刚度马上就上去了。如果不这样做,需直接在板上开孔,这样一块薄钢板,任何一个人,不用说大人了,就连小孩也能把它卷来卷去,弯来弯去,我在中间加一个筋,马上就不能卷动了,刚度马上就上去了,那么在那边再加一个筋,怎么扳也扳不动了。就说这个筋,在冲压件里的筋的使用甚至加筋的同时,在其中开一个槽,加一个孔,为了减轻重量,加一个沉孔,零件的刚度又增加了,即减轻了重量,又增加了刚度,当然对地板来说,我们一般不加孔,因为地板还要密封。但我们好多件是没有密封要求的,比方车身内板,车门有两个内饰板一罩,外板又挡住了外面,所以没有密封要求。就加沉孔,通孔,为了减轻重量,通孔除了地板外,因为地板要求和外界封闭,防水,防灰尘等。图3.4.39地板设计与建模(4)发动机舱构造设计发动机舱〔包括前围板〕和侧围的焊接关系都要考虑,这分界限,样车有多种方法。构造设计完以后,样车是两种样车的概念,一种是实验样车,一种是检验型的样车〔检验设计的样车〕。实验型样车就是说能做碰撞实验,做一些整个性能实验,这个车型就和以后生产的车性能等同的。可以说检验设计型的样车可用简单方法,比方用手工,不用模具,这都可以,因为是检验一下设计结果,有没有问题,检验设计方案,指导和检验整个设计过程,这是检验样车。比方说同济同捷科技开发的某一车型做了两轮,做第一轮时做一个螺钉车,然后做冲压件,做冲压件,但建议是这个车型在开发时如果底气缺乏,或者构造较复杂,做简易模具也浪费钱,简易模具做出来后,也要几百万,少说也要200—500万元人民币,出现反复就损失很大。如果是这样的话,在国内情况,可以采用什么方法,采用第一种样车叫检验设计的螺钉车,就手工做,所有件都手工做,就手工设计,给他一块钢板,按我们的造型面,造型线,做卡板,或三坐标校验,按我们的设计,把样品做出来,然后做拼装。拼装成螺钉车,这是什么概念呢?用螺丝钉直接连起来,都用5mm的螺钉,在两块板中连接处打孔连起来,为什么不焊死呢?应为如果某个件设计不合理,还要重新改一下这个件,要换一个新件,再重新检验一下,两者装配间隙,看装配位置对不对,然后最后定了以后,再把它拆下来,为什么要拆下来,还可进展反测量,这个构造可能在做中才发现的,设计时没考虑这个构造,这个构造不错,好。现在构造可以用了,再在三坐标测量仪上把这个件测出来,光顺它的面,把这零件的CAD数模做来,然后出二维图纸,相当于反求,局部反求。这当然与设计分组有关,两组协调不够也有关,该有些头脑,有些考虑问题周到。但尽管如此,第一轮的设计,要配有一定的手工制件的检验,就是说我们的螺钉车,手工做,本钱很低,几万元钱人工费就做出来了,一辆车所有零件给你装起来,用螺钉连起来看。就象做玩具一样做出来,当然零件要和数模一致,要保持一致性。设计时没有加筋〔在数模上〕,一块大钢板冲压成截面为几十毫米的梁,用手都能按动,一点刚度都没有,不能这样设计,冲出来就要有构造,有筋,加筋就可以增加刚度,决不可以留一块很大的面积不加筋。记住,车身设计,如果是一个很小的面积,不管是哪一个面,只要其面积超过一定的面积,比方说宽度超过60mm,长度超过60mm,这么大一块面积,不允许这上面什么筋也没有,孔也没有,刚度会很弱,面积越大,刚度越弱,这是众所周知的。所以在车身设计中,实际上就是玩筋哪,到处加筋,到处加孔,加翻边。给你一块板,安装构造是要满足了它,里面的构造是到处加筋,加构造,密密麻麻,到处都是筋和孔,凸台,这个零件设计就是对的,这零件设计的水平就高了,然后再做有限元分析和校核,就不会出错了,肯定刚度是够的。按中国的国情是改不起的,我们是穷国,所以我们的目标是在我们设计的同时,甚至是相互交织,就是给你们几个师傅,几个很有经历的钣金工,跟你们一起做,就跟你们设计人员一起在一个办公室里面,一个零件,你设计的方案给他看,他认为合理,就开场做个样件出来,假设是不行,构造再做修改设计,再做一个样件出来,然后装配上,把所有的样件都装配上去。实际国外也离不开手工制件和检验过程.只不过与先进软件结合的好.图3.4.40发动机舱设计3.4.3内饰、外饰设计—3.5mm之间厚度。内饰外饰设计还有一个仪表板的布置和安装,就我们仪表板的布置,在做模型之前,CAD里要做布置工作。CAD根据造型效果图把VCD这些零件都做CAD建模,COPY件建模,然后把COPY件装配起来,然后用它来指导做油泥模型。油泥模型要在这根底上直接做,测量后做外表的骨架,支撑,仪表板里头有筋,支撑件,支撑件参照同类产品。还有支撑架,支撑横粱,仪表板支撑横粱。当然也可以做一些粗线条的控制线的设计,那么车门内板的设计,在模型上进展测量,测量后做出来样件来装配,再装配检验的数模来修改数模,包括那些手扣零件,有的要开模具的,包括内饰板,还有扣钉,〔扣紧用什么钉〕内板一般都是扣上去的,扣上去下不来的,下次再修理就要损掉,是一次性使用的。内饰板比方B柱内饰板,A柱内饰板,后风窗框的内饰板,这都是塑料件,这些塑料件根据内模型,也可以把它测量下来,进展构造设计。也可以先设计,再做内模型,这都可以。还有侧围板,顶盖内饰板,还有比方空调系统布置,还有风道设计。尺寸空间布置要利用它现有的数模。把这些附件零件拿来,自己把风道数模建起来,然后看安装,装得下,这风道包括空调出风口,进风口,风道,这是很复杂的风道,它们都是塑料件,都要开模具,尽可能用现存的。当然座椅的设计,仪表的选择,仪表总成的选择,发动机舱的构造设计,比方发动机舱.按照一个其他车型的构造参考过来的,那么许多的构造可以拿到,从现有的模型可以测量,那你就不一定另做模型,现有数模就可以用了,然后对这个零件焊接关系进展设计。图3.4.41内饰设计3.4.4概念车试制Prototype,第二轮样车〔定型车〕试制比方说一个车身,有些外覆盖件是冲压成型的,当然有些是冲压不起的,用手工做代冲压模具,碰撞试验会有一些失真。但是前纵粱碰撞时候是主要承力件和吸能件,里面几个主要的骨架件,这些件是一定要冲压成型的。为什么呢,经冲压拉伸成型的件,其刚度构造强度不一样,所以能真正反映出碰撞的实际情况,能不能到达碰撞法规要求,外板,外覆盖件。为了做样车的质量,外覆盖件也可以用简易模。简易模,全世界就只有那么几种,都这么做,比方锡铂合金,低熔点,温度到100--200℃就融化了,低熔点材料铸铁铸造以后再少量加工。还有铸铁,铸造完了再去数控加工,然后冲压成型。还有一种是塑料做模具模型,铸铁做模具骨架,然后模具型面用CIBA(气巴)材料,这材料是很贵的,非常贵的,目前一般来说比铸铁还贵,如果时间允许用铸铁做还比较省钱。锡铂材料就模具型面是用20mm锡铂材料,灌进去成型,象铸造一样成型,但里面要加工一个控制面放上去。所以有这几种材料做简易模具的.简易模具一般批量生产不用的,就做几十台,几百台,当然这种模具也可以做几千台,但一般生产不用。它保证不了质量,第二件不如第一件,第三件不如第二件,质量越来越差,模具磨损比较严重。所以一般来讲,都用钢模,钢模是一种铸造的模具钢,铸造以后再数控加工,但它的材料是一种模具合金钢,也称为模具合金铸铁,也是铸铁模具。铸铁有两种,一种是灰口铸铁,模具铸铁是一种高硬度的合金钢,那种合金钢做铸造,然后在去数控加工,时效后那就是真正的冲压模具,几十万件都不会磨损,寿命很长,那就是生产模具。我们一般产品试制时,只做碰撞实验,试制时不需要这么好的模具,只要简易模具就够了。因为批量生产的模具,国内的价格按模具的重量,2万—3万元/吨,国外的价格可能就是3万—5万美金/吨,根本是按这个价折算的,不会有太大的差距,也就是说,简易模具,可能廉价点,大约0.6~1万元/吨左右,按模具重量算。同济同捷做的样车的照片,外覆盖件是冲压件,但里头无关紧要的件可以用胎模做,胎模,比方某处有一个槽,用这个槽可以搭出来,也可以用数控铣出一个来,比方说横粱,我可以用角铁焊成这个形状,然后拿一块钢板敲,敲成型,这个叫胎模,用胎模手工搞,做一个简易胎具,用钢板在上面敲,做出一个零件来,这就是手工制作。一般来讲,内骨架件的模具,做第一轮样车时,全世界都做手工件,骨架因为要做碰撞实验,实验不行,这个模具就要费掉了,金属模具就白白浪费钱了,假设做十台样车,做完后就全部扔掉了,可能先大量做模具,所以做样车时,样件多数是用胎模手工做,甚至有的零件,对碰撞无关紧要的,胎模都可以不做,就是钣金工手工敲。这些零件,为什么要这样做,就是为了要减少开销,试制样车要大量投钱做模具,样车做好后,这模具都要废掉,这钱就浪费了。美国也是一样,不能浪费这钱,没必要浪费。所以里头骨架件支架就用手工敲,有的就是用胎膜,用工具来敲。做第一轮样车时,要有好多构造要在实践中修改,所以绝对不可能第一轮样车模具就做到一次到位,做不到到位就不可能开钢模,那只能做简易模。内骨架件,纵粱可以做简易模,为什么呢?因为第二轮样车要去做碰撞实验,不是强度件,手工做也没问题,只要和数模一致,所以外外表要保证质量,可以做几个简易模,冲压成型,手工可能质量不太好,但是和碰撞实验无关的件,可以手工做,手工做就是批的腻子多一点,又不批量生产车。一旦生产,要做生产钢模,效率就高,一年要生产几十万台,这是很明确的,并不是说手工搞就落后。我们现在要分辨一个概念,手工搞几件样件出来,这不是落后.技术人类刚刚进入三维时代,很长一段时候,根本上都是用二维图干的,模型都手工做,这很正常。到了95年以后,开场三维技术上来了,并不是说有了三维,就把手工的样件都取消了,全部是数控化加工。是,你第一台样车也可以搞冲压模去,全部搞冲压模可以,花大价钱。要不要花那个钱,有没有必要花那个钱。因为你做碰撞实验需要的零件,你必须拉延成型,做简易模具。花500万—600万够了,没有必要去把无关紧要的件也去开模具,然后这些零件的构造明摆着以后还要修改的,你这个件就不手工去做,这不是白白浪费钱吗?这个开发是不成功的开发,浪费大量的钱。大量消耗钱的开发,这也是不成功。就是利用最先进的手段,同时结合传统的工具,方法,我们说传统的方法,是模型,手工制作样件,比较一下构造,装配检验,等等,这些传统方法是老的经历,这个经历很重要,包括很多大汽车厂,照样都是这样做的,我们有时候说奔驰公司有的车型甚至都是用手工搞出来的,这个不假,它是冲压出来的,翻边,有的构造是手工补偿的,有的支撑件就用手工做,因为它批量不大,有些车型它总共才几百台,它不可能做模具的,客户能出多少钱买它,几十万元买这车,有谁买得起啊?所以要作为实验样车,就考虑一个因素,能抵挡住碰撞实验,够了,能做碰撞实验检验碰撞件的构造,与碰撞构造有关的件,拉延成型,就一道工序,因为生产模具是五~六道工序,包括下料,翻边,整形,冲孔,拉延等好多道工序,我们就要第一道工序,下料都用手工下料,然后拉延成型,下料的裁边,剪边都手工做,因为样车就几台,为什么要做五六套模具,这不是浪费国家资金吗?国外也不这么做,国外设计样车也是拉延工序,不是所有都做,它用激光切割,用数控切割机切割,都不需要做切边模具,做模具太贵,不马上生产,用不着做那么多的模具,最重要的是有一帮好的师傅,有好的师傅那对构造设计是太方便了。说第一台样车呢,还不是这样的,应该是螺钉车,所有的零部件的焊点都是用螺钉连接起来的,拆得开的,这种螺钉车,德国群众,美国适用等全都100%在用,谁也摆脱不了这个,全在用螺钉车的概念,这是做样车。90年前三维软件刚刚推出,价钱很贵,而且在国内外也没有几家有,所以根本上是用二维AUTOCAD设计,设计完以后,当时是做1:1模型,1:5油泥模型,后来又做了一个样车,后置后驱动的,按图纸,把断面给他,那是一些没成形的图纸,给一些设计断面,用手工敲出来.所以土有土的做法,这是最土的做法,最廉价的做法,样车就这样做出来了,画彩色效果图,做模型手工做.用这个手段搞一个车身,搞出一个第一台检验车型,正反,先正后反,先反后正,混在一起,说不准那个是正确的。所以车身设计是一个半逆向的过程,比方车身造型设计,一定要做模型,从模型取数据,而后进展数控加工,再做构造设计,这全是逆向的,但我们现在有三维技术,有一局部可以正向,所以正向,逆向要结合起来,要有这种概念,你就清楚了,这样做就不会有问题了。做完以后完善了就是这个车。所以这种设计不落后,全世界都这么设计,到目前为止,还没有一家汽车厂〔比方通用,福特,群众等〕敢说我现在摆脱模型不做了,全在计算机里跑来跑去的,或者说样件也不做了,直接用数模开工业生产模具,没有一个厂家敢,这样做模具要报废20%--40%,模具就没用了,因为在这个设计过程中不可能不存在问题,尽管有好多样件参考,因为构造变了,情况都在变,安装选的内饰板,包括雨刷,电机都在变,构造可能还要出问题的,都要手工来试制来检验。试制过程我们认为分两次,第一次设计就是边设计边做一个螺钉车,手工搞,一块模具也不要做,把这钱省下来,然后拼起来,装起来,检验一下设计合不合理,甚至做样件时,备份做一个样件再焊一辆车,把其它零件装上去,看看效果,然后没问题了,把这些零件上三坐标测量,把数据补回来,在CAD里把三维数据全部修改,再把二维图全部做好,这时候再去投简易模具〔铸铁模〕拉延工序。这时候我们做的简易模具才能保证95%以上的简易模具不报废。其中模具就要600百万左右。第二轮试制是为了做碰撞实验的,一定要用冲压模成型的,但包括一些无关紧要的零件也一定要经过第一轮螺钉车检验的,而且数模要和实际实物一致,确保做第二轮样车的模具不报废,然后第二轮样车检验时,数模修改以后,这个数模做正式模具才有把握,才不会有问题,还有一个问题是:冲压出来有裂纹,褶皱等不合理的现象也可以检验。当然有限元分析是一方面,如果分析不好也可以通过试制检验,检验一下能否拉延出来,能否拉延成型,成型不了,构造设计要做修改。所以一次性做生产模具有很大风险。1995年后,由于设计软件和设计知识的应用,美国等兴旺国家开场局部或全部摆脱简易模具,直接开钢模,碰撞采用仿真优化,等到生产模具制造出来后只作碰撞检验.但要有设计先行车,设计校合的先行车一般是用手工制件或塑料快速成型件或发泡件,只作设计检查和校合用.也有用特殊的纸制零件加工车身构造.图3.4.42白车身试制3.4.5碰撞与构造分析及构造优化设计整车性能计算是属于总布置内容,平衡性,操作稳定性,进展校核,做整车动力学匹配,一般都是指整车设计做,在此不详诉了。车身设计,如果底盘不改,一般不用,如果底盘改,就要校核.比方车身有限元分析是很重要的一块,CAD内容要掌握好,要把几百个车身零件焊接起来,然后焊点要模拟〔因为焊点要传递力〕用节点把它们连接起来,然后所有的零件都连接成一个整体,做整个构造刚度,扭转刚度计算,还有加上载荷以后的应力,看看应力是不是很大,一个车轮相空,看看这时的应力怎样,变形很大的地方,应力很大.应力很大,变形以后就断了或裂开了,这时候就要计算,还要计算一下模态,看看模态分布合不合里,刚度整体分配是不是均匀,有些地方过强,有些地方过弱,就要调整设计,这里的整个过程就是构造优化设计。初步设计方案是根据以前经历和结果设计的,然后再构造优化,修改三维数模,这个过程是在三维数模完毕的时候,或者第一轮螺钉车完毕前,这个工作就要提前介入,提前建模,提前进展分析,当然还有碰撞分析,等这个结果出来以后,碰撞分析,要把发动机,前悬架都装进去,把发动机质量也进展模拟,把这些质量支撑点都要模拟,它们也有惯性力和支撑力的.把这些全放进去,包括发动机的刚度〔发动机有一个反撑刚度〕,包括发动机弹性支撑座,全要考虑进去,这时候模拟碰撞过程,看看碰撞负荷,是否到达车身碰撞法规要求,如果不能到达,修改构造设计,比方说纵粱的缩带,一个弯曲变细的地方,收缩吸能带,这个区域是否合理,起构造如图,这段构造不合理,就要修改,此区域碰撞后折叠,收缩后吸收能量,看一些车型,美国通用公司车身设计的,所有的工程师,不管年龄多大,都在旁边摆放一些别的车型构造。比方设计MPV它们就把福特的克莱斯特,群众的MPV车子按买来,整车摆在那,拆开来也摆在那,把它锯开的也摆在那,所有A柱锯开的断面,甚至在锯在的断面上涂上颜料,参考一下这构造。这种构造是没有专利的,都可以相互学习,借用。多看看别家的车子,多钻几回车底。把人家的构造画成草图,再照此设计,八九不离十,不会有太大的问题,到时算出的结果很合意的话,人家就会说你设计的结果很有经历,很有思路,可人家不知道你钻了多少次车底。这就是学习。人家都是经过了多少次验证的东西,为什么不用它呢?把人家成熟的东西整个抄过来,没关系,然后再计算,校核。然后做模态分析,模态分析也就是说时域振型,不同的频率,不同点的变形量,不同模态对应不同频率,发现某一点变形量比较大,某一边变形量比较小,某一块设计太强了,就要把它变薄弱一点,钢板改薄,或筋少打一点,或者某些地方加一些筋等等,形成构造优化,使它模态分布,变形都比较均匀。举一个最简单的例子:比方说一根筷子,一根木棍,折断它不容易,一折它就变弯了,但如果用刀在某一处割一个口子,那么一折这筷子就断了,为什么,因为它局部变弱,模态振型很大,一下就变形断掉了,如果把整根筷子都或的深度到手了,也就拆不断了。整体刚度一致,整体变形,应力不会集中到某一点上,就不会断了,不会把变形集中到某一点上,这就是我们所说的模态,不过是对应不同的频率,把所有频率叠加起来,就是一个傅立叶变换。比方说一根梁,如果既然够设计不合理,局部搞得很弱,其他地方强得要命,这时候往往从局部断掉,甚至这根梁其他地方加强很强,不要那根梁断掉,最好的方法不是局部再加强,而是把其它强的地方变弱,把强的地方变得和弱的地方一样弱,整体柔性。再如波音747飞机,其机翼长度几十米,在跑道上跑时,上下蹿动半米多,上下摆,如果你不要它摆的话,我们设计断面至少要1米多高,因为太长了,其骨架设计要1米多高,才能确保它上下振动很小。你如果不要它振动的话,要增加它很多重量,这材料算下来,不得了。但你要它均匀摆动的话,要它整体均匀摆动,如果局部要它摆动这么大,它早就断掉了,正是因为它整体均匀摆动,它整体的变形都是均匀的,刚度是均匀的,才造成它翅膀不会断掉,它尽管摆动但它不会断掉。如果不懂的话,突然把它的根部局部加强,比方在发动机里面把横粱加强,不让它摆动太大,把它局部加强,但是它将从发动机处断掉,因为它本来上下要摆动的,允许它根部摆动才不会断掉,你不让它摆了,它就要卷断了,跟卷铅笔一样。详见有关仿真与设计优化(CAE)章节.图3.4.43构造优化和有限元分析
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