杨琳_2013201251_先进制造技术在汽车外形设计上的应用

先进制造技术课程作业12016年先进制造技术在汽车外形设计上的应用杨琳湘潭大学机械工程学院机械设计制造及其自动化2013级1班摘要：随着生活水平的提高，人们对汽车需求开始逐渐多样性和个性化，大批量定制的生产方式逐步取代目前的大批量刚性的生产方式。这便要求汽车的关键部件——车身的研发速度大大加快。我国的车身开发与国外的先进国家有很大的差距，在车身设计中运用先进制造技术能为设计师开辟更为广阔的施展空间，对提高我国汽车产品设计水平，缩短设计周期，增强我国汽车产品在国际市场上的竞争力有着重要的意义。基于以上背景，本文从先进制造工艺、计算机辅助设计制造、反求工程、快速成型技术、虚拟制造技术、网络化制造技术、并行工程等方面论述了先进制造技术在汽车造型设计中的应用。关键词：车身设计先进制造技术Abstract：Withthedevelopmentofpeople’slife.关键词：AutodesignAdvancedmanufacturing0前言*自1886年第一辆汽车问世以来，汽车工艺已经走过一百多年的历程，今日的汽车已不仅仅是普及的交通工具，更是一个充满动感造型特点和多姿多彩的工业艺术品，体现这种美的艺术品的载体就是车身。汽车车身正向工程开发走过了两个历史发展阶段。一是20世纪70年代以前属于传统的正向开发，车身设计开发基本停留在手工阶段，如图0-1；二是70年代末至今的计算机辅助设计正向开发。图0-1传统正向开发过程传统正向设计特点：制作模型与制图以手工为主，这种设计方法是设计制作精度低、劳动强度大、设计周期长。开发一个车身需36-48个月。在传统设计方法中，车身的整体布局，包括外形曲面构成、色彩、外饰等在绘制效果图时已基本确定，由模型制作人员根据设计师的效果图制作等比缩放的汽车油泥模型，这是一个反复观察与修改的过程，需要设计师、模型制作人员、甚至销售人员等地共同参与。如今开发一辆现代化的轿车，已经不是简单的从图样到加工这样一种简单的技术操作流程了。一辆汽车的整套开发流程可以划分为三个主要部分：一是要开发一辆什么样的车，二是怎样设计这样的车，三是怎样将设计好的新车型批量制造出来。现代汽车车身设计的基本流程图如图1-2所示，现代的车身正向开发流程总的来说与传统正向开发流程相似，但其中应用了大量的计算机辅助技术。图0-2现代车身设计方法流程图1现代车身设计技术1.1辅助造型设计在汽车外形设计中的应用CAD／CAE(计算机辅助设计／计算机辅助制造技术)是设计人员和组织产品制造的工艺技术人月2016年杨琳：先进制造技术在汽车外形设计上的应用员在计算机系统的辅助之下，根据产品的设计和制造程序进行设计和制造的一项新技术，是传统技术与计算机技术的结合。设计师通过人机交互方式进行产品技术设计、零部件设计，而工艺人员则可以根据CAD过程提供的信息和CAM系统的功能，进行零部件加工工艺路线的控制和加工状况的预显。图1-1在汽车造型设计中，建模师将造型胶带图由三维扫描仪直接输入计算机，经过逆向建模和CAS造型，得到三维可加工的数学模型。这种三维数据为后序工程和工艺分析提供共享的数学模型；省略了比例模型的制作环节，大大缩短了造型周期，提高了书库精度。1.2工程在汽车外形设计中的应用反求工程也称为逆向工程，是对存在的实物模型或零件进行测量，然后根据测量数据重构设计概念的技术。传统的汽车造型设计在经过市场调研、思草图、方案图、手绘效果图、电脑效果图和工程图等各个程序之后，必须制作油泥车身来完成对设计方案的不断推测和修改。但是如果对每一种预选方案都制作实物样品，而且每一次方案完善都要相应的修改模型，不仅要设计师、工程技术人员、工人通力合作，付出大量劳动，而且还存在着制作精度低、修改调整困难、设计周期长及成本费用高等问题。而逆向工程可随时评价三维电子车身，而且车身师、结构设计师、模具设计师可以早期介入造型工作；传统方法修改方案很费时，采用逆向工程的方法进行修改反而很容易，适于做出多方案的优选。1.3虚拟制造技术在汽车外形设计中的应用汽车模具的制造费用相对是较高的，比较大的模具往往价值数十万乃至上百万。如果模具开出后，发现产品结构不合理，或者某些方面与客户的要求有出入，那么就要重改模具，这种损失是比较严重的。从另一个角度讲，为了尽量减少这种情况发生，设计师在设计前期就要受到禁锢，不能放开思路，在很大程度上限制了其创造性的发挥致使一些好的想法不能提案或实现。虚拟制造技术帮助设计师突破了这些障碍。虚拟制造技术利用仿真与虚拟现实技术，在高性能计算机及高速网络的支持下，采用群组协同工作，通过电脑模型来模拟和预测产品结构、性能、可加工性和人机等各个方面存在的问题，实现产品制造的本质过程，包括产品的设计、工艺规划、加工制造、性能分析、质量检测等，并进行过程管理和控制。虚拟制造的样机和实际产品一样是可装配的，所以它能比较直观的反映出造型设计合理与否，安装的难易程度，而且虚拟制造基本不会消耗资源和能量。这样，在开出模具之前，结构工程师就可以发现和解决问题，避免资金的浪费。虚拟制造技术是汽车展示实力、辅助造型设计的一种手段，充分发挥人的创造性，使设计中渗入更多实用性、艺术性因素。图1-21.4模块设计在车外形设计中的应用汽车的模块化设计，是指设计时把整车按功能分成几大独立的模块，每个模块上集成多个零件或总成，各个模块之间的联接是固定的，不会因为其中零件或总成的变化而变化，在装配时以模块为基础装配。模块化设计的第一阶段，是总装装配零件的模块化；第二阶段，要达到整车层面上的整体模块化设计。传统非模块化设计思想设计汽车，当油漆完成后的白车身运送到总装线后，几乎大部分零件都是以单件形式由工人在长长的流水线上一件一件装到车身上。这种装配方式，一方面造成工位很多，总装车间的流水线布置的相当长；另一方面因为单件太多，在紧张的工作环境中容易错装或漏装零件，特别是在多种车型共线的情况下，更容易发生事故。而采用模块化思想设计的汽车，当同一个模块中选用不同的零件或总成时，就可以得到这一模块2011年10月杨卓琳：先进制造技术在汽车外形设计上的应用2的变形，选用不同的模块变形装配在一起就会得到不同的变型车。所以，按照这种设计思想开发汽车能够满足消费者对于个性化的需求。2现代车身设计方法2.1并行工程在汽车外形设计中的应用传统的汽车造型设计中，设计师在全面考虑汽车的整个生命周期方面还有很大的欠缺，也就是说将设计活动孤立化了，没有与质量、成本、进度计划、工艺、维修、装配等问题充分结合。这也是相当一部分已经成形的设计方案无法实现的重要原因。并行工程是集成的、并行的设计产品及其零部件和相关过程的一种系统方法。它使设计具有高度的预见性和预防性。在汽车设计中运用并行工程需要设计师与汽车整个生命周期中各个方面的专家以及潜在的用户共同工作，对设计、工艺、制造等上下游各方面进行同时考虑和并行交叉设计。力求使设计出的产品便于加工、装配、维修、运输、外观美、成本低、使用方便。并行工程将设计、制造、管理等过程纳入一个整体的系统来考虑，避免了设计思想与其他工序的脱节现象。使开发时间大大缩短，质量和成本也同时得到改善。图2-12.2精益思想在汽车外形设计中的应用汽车新产品开发流程复杂、开发周期长，要求在安全性、舒适性、经济性、环保性、动力性、娱乐性等各方面达到和谐平衡，并要求融入大量高新技术，需要花费大量资金，随着市场对汽车新产品成本、质量、开发周期越来越高的要求，汽车新产品的开发需要走精艺之路。另一方面，精益思想最初诞生于汽车企业，精益思想实施最成熟的也是汽车企业。因此，精益思想在汽车企业已经具有了深厚的应用基础，在汽车新产品开发方面也有了一定的实践基础。3结语在汽车整体设计中，车身占整车总成本的1/2-1/3，其更新频度高，技术进步快，是汽车产品商品性的重要标志，也是汽车开发的关键技术。因此，把车身开发能力作为汽车自主开发能力的突破口。技术的发展是永无止境的。目前，我国在汽车设计制造方面距发达国家还有一定的差距，我国的汽车工业正处在引进国外技术促进自身发展的时期，市场认可的国产轿车大多是不同程度一斤的国外产品。利用先进制造技术和方法可以充分吸收国外先进的设计制造成果，使我国的汽车设计立足于更高的起点，建立中国汽车工业的技术开发体系，形成自主开发汽车产品的能力。参考文献[1]张世昌进制造技术[J].天津大学出版社,2004[2]黄金陵汽车车身设计[J].机械工业出版社,2007[3]成艾国,沈阳,姚佐平汽车车身先进设计方法与流程[J].机械工业出版社,2011[4]吴亚良现代轿车车身设计[J].上海科学技术出版社,1999[5]唐新蓬汽车总体设计[J].高等教育出版社,2010[6]李卓森现代汽车造型,[J].人民交通出版社,2005[7]Newbury,Stephen.ThecardesignyearbookMerrellPublishersLimited,c2003-1398130v.2c.1O.E.作者简介：杨琳，女，1993年出生，本科生。E-mail:：[e-mail]