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现代汽车设计方法和运用

2019-10-29 16:21 来源:汽车设计论文 人参与在线咨询

摘要:随着现代汽车生产水平的不断提高,人们对汽车的要求越来越高,汽车的设计与生产在方法和技术上都需要不断更新和提升,只有这样才能在行业中保持竞争力,现代的汽车设计不仅减少了生产周期,同时也提高了汽车生产技术水平和质量;本文从汽车前期设计到后期的工程制造,对现代汽车设计方法进行了分析和阐述,探讨了现代汽车设计方法和现代技术在汽车设计中的运用。

关键词:汽车设计;方法;新技术;趋势

随着科学技术的发展,特别是计算机辅助设计技术的发展,越来越多的先进设计方法被应用到汽车设计中,缩短了设计周期的同时提高了设计质量。

1开发规划

在汽车开始研发设计之前,企业根据自身的需要,制定具体的开发规划,确定研发车型,根据市场情况,市场调查,工艺分析,成本核算,预测产品是否符合需求,项目规划和市场专员传达设计要求给设计师。

2前期总布置设计

将汽车各个总成及所载人员安排在最恰当的位置,确定H点,保证各个总成都能实现其功能,确定各个尺寸之间的关系及各部件之间合理的位置和人机工程的要求。

3前期创意设计

任何设计都不是无中生有的,都有一定的设计规律和逻辑,设计前期的市场调研,对用户对象,用户场景,用户环境的研究,更加清晰地了解设计的对象,前期的设计策略包括了用户的研究之外,还包括设计语言风格的研究,设计语言风格的研究直接影响了后期设计的创作,适合的设计语言可以为公司带来全新的视觉感受,并形成家族具有标志性的设计语言,例如像宝马的双肾格栅,标志狮爪灯设计,前期的研究还包括对市场竞品的分析和研究,配置,风格,比例尺寸,同时对家族其它车型的研究,一整套完整的设计策略的前瞻性可以指导设计,让设计不会偏离设计主题。根据设计策略,设计师寻找创作的设计灵感图,通过头脑风暴,分享和交流,更加明确设计的语言和方向,碰撞出更多的创意火花,快速手绘草图,将头脑里一瞬间的灵感快速记录下来。草图可以是非常杂乱,无绪的,简单的线稿,也可以是一个不相关的形态型面。将最初的创意草图整理成可识别的设计效果图,通过拍照扫描,将草稿转入到计算机,同时借助计算机绘图软件来进行进一步的绘制,草稿绘图软件有SKETCHS,PHOTOSHOP,绘图工具有手绘板和手绘屏,各大汽车设计工作室一般会选择WACOM新帝手绘屏来作图,结合软件自带的笔刷工具等将汽车的光影,形态,线条,色彩,材质等表现出来,整车效果图应该展示完整的前45度,后45度,正侧,正确表达各个角度不同透视的整车效果。各个零部件都有表现,在设计的过程中同时还要考虑工程制造的可行性,各个零部件描绘的越祥细,效果越逼真。细节效果图可以单独进行绘制,绘制爆炸分解图。方便后期工程解读。

4计算机辅助数据建模和管理

计算机辅助设计,是将设计师绘制的设计效果图能过三维建模软件,构建可以同工程对接的加工数据。运用计算机建立数字化模型,进行设计的分析和认可验证,汽车数据基本都用ALIAS三维曲面软件来建模,ALIAS软件可以非常直接地展现设计的想法,三维立体地旋转模型,方便设计的对比,检验,查看,修改。三维设计软件不仅可以提供直观的更改过程,通过数控铣床加工油泥验证设计的效果是否达到要求,优化后的油泥模型可以通用逆向扫描工具,重新在机算机里用ALIAS软件构建新的数据。还可以模拟真实的汽车渲染效果,全方位地展示模型,同时修改后的数据,工程师常用三维设计软件UG,设计师和工程师,数据师,都可以在数据里一起讨论修改问题,快速高效。数据有统一的管理平台,TCAE数据管理,数据师将建好的模型转成TCAE的数模号,整车只有一个数模号但可以有几个版本,同时各个零部件也有单独的数模号,在TCAE里,工程师可以看到造型的最新的数据数模号,设计师和数据师可以看到工程数据,工程输入,工程要求,布置参数,截面,直观的更改建议,提高设计的效率,减少设计开发的周期。

5油泥模型制作

油泥模型一般直接制作全比例的1:1模型,并且只做一套方案,也就是一个外模型和一个内模型,有时也会制作多个小比例,再从中选择其中某一个进行1:1模型的制作。油泥模型的目的是让设计最终得于真实的体量呈现给设计师,领导决策是否继续开发,因为油泥模型可以很好地还原了设计,以后量产车的样子。根据项目汽车的大小尺寸,制作模型的框架和泡沫,根据前期ALIAS建模的数据,输入给铣削机进行粗加工,在粗加工好的泡沫上,手工涂上油泥,在涂好的油泥模型上用五轴铣削机加工出油泥模型,这是机加工1:1的模型,加工出来的模型用来验证前期建模的数据,验证设计师的效果图。对比设计效果图,设计师利用胶带,贴出设计更改的线条,在油泥模型上进行设计的更改,油泥模型师根据设计的要求,先粗括出基本的轮廓,确定设计的意图,造型特征的位置,型面大小,与设计师一起商讨特征在三维中的关系,在确定基本的三维关系,位置,大小,特征线趋势,曲面关系后,进行精刮处理,顺面,倒R角,同时会贴锡纸来进行高光的推敲和确认,确保曲面的高精度要求,在模型确认完后贴上喷有色彩的漆膜,各个细节都装饰,例如车灯,把手,轮毂,后视镜,行李架,格栅,让油泥模型看上去更加真实。

6逆向工程

逆向工程通过产品实物的数据采集,构建模型,快速开发新的产品。运用特定的测量设备和测量方法获取实物模型表面离散点和坐标数据,生成计算机可读取的数据。在汽车设计前期,基本上是正向设计,是在没有模型可扫描的情况下,设计师做设计效果图,数据师根据设计的效果图构建数据,亲自建数据生成整车数据,工程师根据创意的数据生成工程数据。逆向工程是将现有的模型,利用扫描工具生成计算机软件可读取的数据,逆向工程在汽车开发设计前期,主要体现在第一版正向数据,加工油泥模型后的优化更改,需要利用扫描仪,将手工更改的油泥造型,生成为逆向数据,数据师可以贴合逆向数据重新构建线条和型面。误差要求0.5以下,重新构建的数据需要设计师重新确认,吻合度是否在要求之内。确保零误差。逆向工程生成的逆向数据也可以提前输入给工程师,工程师根据逆向数据提出工程制造问题反馈给设计优化。减少反馈时间,提高反馈的效率。在竞品对标的设计分析中,同样也需要用到逆向工程,对竞品车的整体扫描,对比整车的参数,曲面参考,特征R角的大小分析和研究,服务于设计。

7工程制造

在设计单一主题确定后,工程师根据第一版逆向构建的数据,提出造型的工程问题,车身扳金的冲压问题,灯具的制作及亮度法规问题,车窗升降,窗框饰条大小,前后保塑料件的出模制作问题,后视镜的法规制作问题,门把手的开启大小问题,轮毂的制造问题,门缝线的转折位置要求,工程需要不断地优化其内部结构,同时因为一些工程问题,设计需要不断地调整设计的细节,在三次或是四次的相互反馈后,将所有工程问题解决掉,最终达成一致的要求,为了确保设计最后不被更改,设计与工程的各区域需要确认整车的数模号,各个零部件的数模号冻结,填上电子确认表。又称VDR单,终结设计问题和工程问题。工程再根据冻结后的造型A面,完善设计结构,制作软模验证。

8汽车试验

汽车硬质模型验证,这是对之前设计的二维图,三维数据,油泥模型的验证,所有车上的零部件都是硬质模型,灯具也真实地还原了设计的初衷,可以点亮来观察,所有的零部件都是单独制作出来,喷成和真实一样的漆色,组装在整车上,这个阶段的模型车不仅验证造型的外观,同时设计质量,感知质量,DTS,都需要验证是否达到设定的标准值,确认整车R角值是否一样,确认各个零部件的材质是否是设计状态要求的。软模验证,这是最接近量产车的确认了,软模周时还会有其它包括整车试验、部件总成试验、零件试验、发动机性能试验、传动系统性能试验、汽车动力性、制动性和燃料经济性试验。可靠性、耐久性试验,坡路试验,操纵性、稳定性试验,侧滑试验、易滑路试验,横向风路段试验涉水池试验,爆晒试验、碰撞试验。软模验证时,整车与量产状态差不多,零件也是真车的一样,上市之前最后验证,确认设计与量产的误差,例如确认车身是否有制造的缺陷,各个特征线R角是否与设计一致,是否有滑移线,有开裂,有起皱,材质是否一样,车漆颜色。汽车风洞试验,在新车造型设计阶段,将汽车放在风洞进行风洞试验,根据风阻报告,优化整车的比例调整,细节位置,特征线更新优化,后期限定一个风阻系数,整车的风阻系数不能超过限定值,其中车高,车轮廓,发罩,前保下格栅,后视镜对风阻的影响最为明显,而下格栅增加导风板,导风槽,后扰流板,都是对降低风阻有很大的帮助。

93D打印技术在汽车设计中的应用

3D打印,快速成型技术,需要将ALIAS软件数据转成3D打印机可读取的格式,运用粉沫状金属或塑料等可粘合材料,通过遂层打印的方式来构造物体的技术。3D打印技术可以运用到汽车设计的前期造型评审,快速成型设计验证,复杂结构的零部件,工程轻量化结构零件,售后个性换装件点,整个汽车打印,缩短了产品开发周期,提开开发可靠性,突破产品设计限制,降低产品开发费用,无需制造模具和特定的生产线,更加多元化的汽车设计。但3D技术由于目前的技术条件还不完善,还需进一步开发和优化。越来越多的新技术被运用到汽车设计生产中,不仅提高了汽车设计的质量,减少了汽车设计的周期,提高了汽车制造的水平,同时在前期设计还是后期生产制造,都提供了更多的创造性和无限的可能。

参考文献:

[1]刘芝鹭.汽车造型设计-流程实践[M].清华大学出版社,2013-1-1.

[2]郭秀荣.汽车造型设计[M].机械工业出版社,2013-1-1.

[3]姜斌,李轶南.汽车造型设计[M].湖南大学出版社,2012-4-1.

[4]岩仓信弥.精益制造018:本田的造型设计哲学[M].东方出版社,2013-7-1.

作者:许志扬 李念 单位:上汽通用五菱汽车股份有限公司

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