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科技部国家制造业信息化三维CAD认证培训管理办公室主办总第12期2008年11月(本期4版)本期导读推广技术培训师资导入课程建立基地培训支援考试认证服务应用虚拟试验场技术VPG推动了汽车领域CAE的发展汽车造型设计知识—汽车的布局中国汽车人才缺口130万产业升级受制约企业内训汽车车身正向开发流程2008.11企业内训一、何谓布局?这里所讲的布局,是指如何安排一部汽车的各个组成部分在整车中所处的相对位置,即全车的整体布局。布局方案一般是由总工程师决定的,但对于车身造型设计师,很好地理解甚至具备确定总体布局的能力也十分重要,这是因为与其他工业产品相比,汽车构造的复杂多变性要大得多。以电视机为例,所有电视机的内部结构大多相差无几,大致上都为立方体,造型(即外壳)所要提供的功能也不多,因而电视机外壳的设计就不需要具备什么“布局”观念;但是汽车的内部结构比电视机复杂得多,使用功能的要求很严格(如乘员/载货的空间、人体工程学的要求等),这些构成了很多在造型设计过程中必须遵循的条件。因此,汽车造型设计师必须具备很清晰明确的布局观念,才能设计出具有优秀功能性的汽车外型。事实上很多突破性的布局方案都是由造型设计师在概念设计的阶段构想出来的。二、布局元素一部汽车的布局元素包括发动机、传动系统、座舱、行李舱、排气系统、悬挂系统、油箱、备胎等,其中前三者:发动机、传动系统和座舱是决定布局的三要素,按这“三要素”可将布局方式分为前置引擎前驱(FF)、前置引擎后驱(FR)、中置引擎(MR)及后置引擎(RR)四大类型,确定布局类型后其它部件可采用见缝插针的原则。一个优秀布局方案应该在使各部件工作良好的基础上满足应有的使用功能(如载人、运货、越野等)。下面对各种布局方案作简单介绍:1)前置引擎后轮驱动(FR)如图A,引擎纵置于车头,纵向与变速箱相连,经过传动轴驱动后轮。最早期的汽车绝大部分采用FR布局,现在则主要应用在中、高级轿车。它的优点是轴荷分配均匀,即整车的前后重量比较平衡,因此操控稳定性比较好。据物理原理的计算,后轮作驱动轮时,轮胎的附着利用率要优于前轮驱动,这是中、大型轿车(马力、扭力较大)都采用后轮驱动的主要原因。FR的缺点是传动部件多、传动系统质量大,贯穿坐舱的传动轴占据了坐舱的地台空间。为了容纳传动轴,凡是采用FR的房车,其后座中间座椅的地台都是隆起来的,大大影响了脚部空间和乘坐舒适性,这可以说是FR的最大缺点。2)前置引擎前轮驱动(FF)将引擎横置在车头,经过变速箱直接驱动前轮,就可以免去传动轴,从而解决了FR布局的车厢地台问题。这种方案称为FF布局(图B)。FF是目前绝大部分微、小、中型轿车采用的布局方式。除了车厢地台降低外,FF在操控性方面也具有优势:由于重心偏前且由前轮产生驱动力,FF的汽车在操控性方面具有明显的转向不足特性,这在汽车操控性评价中属于一种安全的稳态倾向,是民用车的理想特性抗侧滑的能力也比FR强。但之前也提到FF的驱动轮附着利用率较小,上坡时驱动轮的附着力会减小;前轮的驱动兼转向结构比较复杂,引擎和传动系统(变速箱、离合器等)集中在引擎舱内,布局拥挤,局限了采用大型引擎的可能性。这是大型轿车不采用FF的主要原因。针对这个问题,近年来出现了纵置引擎的FF布局(以前FF的引擎都是横置的),从而可以采用较大型的引擎。例如配3.5升V6引擎的本田Legend和2.8升V6的奥迪A6,都属于为数不多的中大型FF轿车。中国汽车人才缺口130万产业升级受制约东风本田汽车有限公司近日向清华大学、华中科技大学、上海交通大学等18所高校赠送了23台试验车和6台发动机,供教学与科研使用。业内有关人士分析称,这看似一场平常的公益活动,实质却是汽车企业正有意识地进一步密切与高校之间的互动。在中国汽车市场日益做大、汽车产业图谋做强的背景下,人才争夺战已有山雨欲来之势。汽车人才缺口130万随着打造“中国车都”目标的提出,武汉沌口经济技术开发区发展提速,对各类汽车人才需求量猛增。记者5月初曾在此间举行的招聘会上看到,一些汽车及零配件企业为吸引优秀人才前来应聘,争打“温情牌”。虽然应聘者众多,但真正符合要求的并不多。神龙公司招聘现场负责人说,此次主要招聘有工作经验者,此类人才一直匮乏,像我们公司每年需求500至600人,动用多种手段,甚至到外地开设专场,仍无法满足需求。东风旗下10家公司及其配套企业今年首次“抱团”,前往中国汽车城长春开专场招聘会,定向挖汽车人才。据了解,其挖人条件之一是:相同的岗位,武汉企业承诺工资福利比当地要高10%至20%。即便如此,很多企业还有大量岗位空缺。据中国汽车人才研究会提供的数据显示,“十一五”期间,汽车研发人才缺口在50万以上;由于售后服务需要遍布城市各个角落,维修人才缺口甚至达到了80万人左右。正因为如此,吉利汽车集团正在酝酿一场被称之为“大雁计划”的人才革命。吉利人力资源负责人李信忠总监介绍说,这项计划从今年起实施,就是想把刚走上工作岗位的应届生打造成一支大雁团队,准备通过一种独特的内生型人才培养体系造就新人才队伍,缓解目前汽车企业人才需求的窘迫。产业升级换代受到制约我国汽车产业近六年呈现出“爆炸式”发展态势,专业人才供需矛盾开始露头,但由于人才培养有一定周期,在汽车产业完成量变进而全面升级换代时,眼下人才紧缺的态势就不可避免了。尤为严峻的是汽车人才结构性短缺。中国汽车业的迅速全面发展,需要包括研发、工程技术、营销、采购、运营、金融、维修等多个环节不同领域的人才,而我国现有的高等院校汽车专业教育和职业教育大多在工程技术人员的培养上拥有一定基础,对于其他环节的人才培养极为短缺。中国汽车工程学会理事长张小虞分析说,我国汽车业缺乏人才是多层次的,“技术—管理复合型”和“多领域技术复合型”人才供给不足。现在汽车业更加需要复合型的人才,如研发人才除了具备机械制造等基本技术以外,还要懂得市场发展的趋势和潮流;营销人员需要有熟练的营销技巧,还要懂得汽车结构,并了解汽车行业相关知识,熟悉汽车保养和维修,有时甚至还要懂得一定理财知识,能设身处地为消费者着想。从岗位需求角度分析,今后汽车业人才需求点将更多地集中在中高层级的专业人才以及一直十分紧缺的高级技工。他们要求有快速的故障诊断能力,对物流生产线制造等有一定了解,跟企业现代化设备发展保持相同步调,同时要能适应各种不同操作系统。随着国际业务迅速发展,汽车行业国际经营人才需求将更加迫切。同时,发展具有创新思维和团队精神、把握最新专业科技动态的高级技术开发人才队伍也是当务之急。美国新泽西州立大学人力资源管理硕士、知名人力资源专家王志刚认为,人才对我国汽车产业发展越来越起着举足轻重的作用,特别是我国加入WTO后,外资企业纷纷加快了本土化步伐,急需熟悉本地情况的专业人才。而国内汽车企业的发展壮大,也迫切需要大量人才来补充。队伍扩容有待加强校企合作汽车人才一时紧缺摆在眼前,可从长远看,培养多了,就业又是问题,这是当前高校面临的两难。武汉理工大学教授胡树华认为,在此意义上讲,除了企业注重内部自主培养外,校企联手持续性定向培养才是摆脱汽车人才困境的解决之道。正如东风本田执行副总经理刘裕和所说,加快汽车人才培养已是当前汽车产业发展的首要任务,而利用产、学、研模式来培养汽车人才则是现阶段一种比较理想的形式。同济大学汽车学院院长余卓平是产学结合培养汽车人才的积极倡导者。他认为,在汽车人才成长的全过程中,学校主要进行基础教育,为成才打基础。在学校阶段,学生理论功底扎实,思维活跃,创新意识强,但学生这些优势要转化为生产力,接受市场考验,则需要企业参与,即能够提供给学生实习机会,更贴近市场,在实践中得到磨练,使高校教育更具针对性。学校与企业一起搭建科研平台,联手培养人才,是学校和企业共同的需要,双方都将从中受益.(本文来源:新华网-经济参考报)在为汽车或航空航天领域设计白车身钣金模具时,要确定冲压后的回弹结果并作出补偿。ClassA曲面或结构部件,从3D实体数模的原始形状,经过有限元分析的网格划分到模具加工中的补偿计算,在为汽车或航空航天领域设计白车身钣金模具时,要确定冲压后的回弹结果并作出补偿。ClassA曲面或结构部件,从3D实体数模的原始形状,经过有限元分析的网格划分到模具加工中的补偿计算,还有昂贵的模具和长时间的手工操作,这是一个漫长的过程。数字处理链由于不兼容的数据格式走到了尽头,慕尼黑的GmbH提供了thinkcompensatorthink3,填补了市场上CAD系统和模拟分析软件之间的空白。在汽车工程或航空航天工业领域,很多复杂的部件由高硬度钢或铝合金构成.对设计和曲面质量需求的增加不仅限于可见的部件,这是一个总的趋势。当在3D系统中完成了形状定义,生成完美的曲面后,OEM和钣金模具供应商以及产品主管不得不就按他们处理冲压模具的方式在数字处理链中产生汽车白车身钣金件加工的大量的裂缝进行修补。修补丢失的或不足的连接面需要长时间的逆向工程工作,在CAD模型上花费大量的时间最后在工具钢上产生了可怕的变化,在加工和腐蚀过程中产生了巨额的开销,测试推迟了好几个星期,而且几乎不可能再重新开始。◆回弹效果由于两个绝对受欢迎的材料特性,硬度和弹性,钣金不可能完全密合地贴在目标曲面上,进行冲压时,钢板按照模具成型,但当模具移开时,钣金材料会回弹并且有些时候和期望的形状完全不一样.根据使用铝合金或高硬度钢的不同,这种变形效果的程度也不一样.因此每种模具在3DCAD系统中开发时就必须做出回弹补偿。现在,期望的回弹可以通过相应的有限元分析软件包进行模拟。CAD曲面模型导入模拟环境中进行网格划分,然后定义期望的载荷和状态,求解器计算出其作用效果。到钣金件满足形状需要时要进行好几轮这样的重复工作。◆接口影响数据质量这就是数字处理链断开的地方,有限元网格转成CAD模型时产生了数据损失。如果使用逆向工程软件这个问题很快就会解决,但是原始数据的控制公差和拓扑关系已经丢失,特别是可见的自由曲面——比如车辆内饰件或白车身件——其基本的ClassA质量已经丢失。在3DCAD系统中人工重新构建这些曲面模型是可能的,然而人工重新构建所有的按照目标坐标系从有限元系统中导入的曲面区域,其结果是相当费时的,并且取决于使用者的经验。不论哪种方法都不可能使使用者把所有的数据以一定的质量导入CAD系统中。◆完整的处理链Thinkcompensatorthink3已经在CAD模型和最终的有限元结果之间创建了一个自动的处理过程来获得补偿后的形状。为达到这个目的,任何CAD系统创建的钣金件的曲面模型都与有限元分析进行交互连接。首先,进行钣金件期望回弹的计算,原始的CAD模型和有限元系统产生的初始及目标网格是决定补偿的输入条件。然后thinkcompensator计算出第一个补偿结果。根据点数,选择的精度和计算性能,计算可能要花上几分钟。然后计算有限元系统根据补偿算出回弹后的结果。这步操作可以反复进行直到达到所要求的公差范围,通常这种情况进行两到三轮自动计算即可完成。实际上其亮点产生了回弹补偿的成功计算,thinkcompensator把计算出来的曲面几何传到原始的CAD模型中。由于think3开发的全局形状建模技术(GSM),拓扑关系(曲面数量,边界,与其他特征的连接)和数据的质量被完整地保留了下来。通过GSM的修改,曲面的组合不会局限于原曲面连接质量的约束被全局保留。这个转变所用的时间取决于模型的大小及复杂程度可由数天数周减为几分钟。产生的新的3D曲面模型可以立即用于模具设计及加工。◆实践结果Thinkcompensator软件解决方案在有限元计算和完美模具CAD建模之间架起了桥梁.使用者不再在不同的数据之间的接口问题和质量损失以及逆向工程或实体人工重新建模上花费更多的时间,一家汽车厂商已经就thinkcompensator的使用与常用的方法进行了对比,两轮计算后的结果与指定的贴合程度要远好于制作实验模具并在工具钢上进行两轮修改的结果,使用thinkcompensator开发时间显著减少。图13D冲压模模图2由于采用了新的全形状建模技术(
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