代立龍

摘 要：針對(duì)現(xiàn)今國(guó)內(nèi)外汽車車身設(shè)計(jì)過(guò)程當(dāng)中所運(yùn)用的各種先進(jìn)技術(shù)，文中介紹了這些技術(shù)在設(shè)計(jì)過(guò)程中的具體應(yīng)用;并分析了目前國(guó)內(nèi)外車身方面的設(shè)計(jì)現(xiàn)狀，以及所存在的差距;更論述了這些技術(shù)在縮短汽車開發(fā)周期，降低生產(chǎn)成本方面取得的成效。放眼未來(lái)，努力建設(shè)我國(guó)自主品牌、加大力度研發(fā)核心技術(shù)是我國(guó)汽車工業(yè)快速發(fā)展的必然趨勢(shì)。

關(guān)鍵詞：車身設(shè)計(jì);設(shè)計(jì)技術(shù);發(fā)展趨勢(shì)

前言

由于汽車工業(yè)具有非常強(qiáng)的產(chǎn)業(yè)關(guān)聯(lián)度，因此被看做是一個(gè)國(guó)家經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平的重要標(biāo)志[ ]?，F(xiàn)今，車身在汽車這個(gè)龐大系統(tǒng)中的地位已經(jīng)越來(lái)越重要;在過(guò)去的20多年中，人們對(duì)于汽車的安全性，舒適性，耐久性以及可靠性的要求越來(lái)越高，因此，只有持續(xù)的改進(jìn)現(xiàn)有的車身設(shè)計(jì)技術(shù)，才能更加縮短汽車的開發(fā)周期。下面就以現(xiàn)今在車身設(shè)計(jì)過(guò)程中主要運(yùn)用的一些技術(shù)加以分析。

一、現(xiàn)代車身設(shè)計(jì)技術(shù)

1.計(jì)算機(jī)輔助造型技術(shù)

計(jì)算機(jī)輔助造型——CAS是現(xiàn)代應(yīng)用于車身設(shè)計(jì)中的一項(xiàng)新技術(shù)。CAS技術(shù)和傳統(tǒng)的仿形法相比有以下一些特色和優(yōu)勢(shì)：

（1）CAS不僅可以減小勞動(dòng)強(qiáng)度，還省去了做實(shí)車的比例模型，從而縮短了開發(fā)周期;對(duì)于一個(gè)完整的轎車車身，CAS技術(shù)可以使車身內(nèi)部三維可加工數(shù)字模型的制作任務(wù)在20多個(gè)工作日內(nèi)完成。

（2）CAS擺脫了三坐標(biāo)測(cè)量結(jié)果以及手工模型制造所產(chǎn)生的影響，提高了數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性，并且為提高最終模型的準(zhǔn)確性打下了良好的基礎(chǔ)。

2.空氣動(dòng)力學(xué)模擬

在新式汽車開發(fā)過(guò)程當(dāng)中，假如采用風(fēng)洞實(shí)驗(yàn)這個(gè)傳統(tǒng)的研究方法，那么就必須準(zhǔn)備實(shí)車或者模型，這樣一來(lái)不僅使得費(fèi)用高，而且周期很長(zhǎng);不同狀態(tài)下三維流場(chǎng)的具體情況在試驗(yàn)過(guò)程中也很難觀察的到，這樣就使試驗(yàn)研究受到很大的限制。如果運(yùn)用流體動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算，則不需要實(shí)車或者模型，這樣一來(lái)就節(jié)省了大量的測(cè)試成本;可以在開發(fā)的初始階段預(yù)測(cè);并且可以隨時(shí)對(duì)設(shè)計(jì)方案進(jìn)行修改，設(shè)計(jì)部門就可以參考得到的這些三維流場(chǎng)的詳細(xì)信息?？諝鈩?dòng)力學(xué)模擬大多應(yīng)用在轎車的造型設(shè)計(jì)方面，以求最大限度的減少空氣阻力和空氣升力，從而提高轎車運(yùn)行過(guò)程中的經(jīng)濟(jì)性和操縱的穩(wěn)定性[ ]。

3.虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)

虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)就是一種利用多媒體將信息進(jìn)行可視化呈現(xiàn)在用戶面前的這樣一種技術(shù)。它是目前主要的一些國(guó)際汽車制造商和設(shè)計(jì)公司用來(lái)展示自己實(shí)力和輔助設(shè)計(jì)的手段。虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)除應(yīng)用在造型設(shè)計(jì)中，還在汽車設(shè)計(jì)及其他領(lǐng)域中得到了廣泛應(yīng)用。運(yùn)用虛擬現(xiàn)實(shí)技術(shù)，設(shè)計(jì)人員突破了傳統(tǒng)的束縛，可以更加充分的發(fā)揮自己的創(chuàng)造潛能，而不再僅僅局限于固定的油泥模型。并且能夠在自己的設(shè)計(jì)過(guò)程中融入更多的藝術(shù)性和實(shí)用性的因素，從而使得設(shè)計(jì)出來(lái)的車子外觀和功能可以實(shí)現(xiàn)有機(jī)的結(jié)合和統(tǒng)一。

4.模塊化設(shè)計(jì)技術(shù)

模塊化設(shè)計(jì)是一種創(chuàng)新的思維，同時(shí)它也是綠色設(shè)計(jì)的方法之一。簡(jiǎn)單的說(shuō)，模塊化設(shè)計(jì)可以分為兩個(gè)階段，第一階段是產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程的系列化;第二階段是對(duì)一個(gè)產(chǎn)品單獨(dú)進(jìn)行模塊化設(shè)計(jì)，這樣一個(gè)過(guò)程，需要根據(jù)用戶的特殊要求對(duì)這些模塊進(jìn)行選擇和組合[ ]。運(yùn)用模塊化思想，變形車的制造可以通過(guò)在相同的模塊上裝配不同的零件，再利用這些不同的模塊裝配而成，從而可以滿足不同人群的個(gè)性化需求。相反的，按照傳統(tǒng)的思想設(shè)計(jì)汽車的時(shí)候，都是噴完漆后的白車身排著長(zhǎng)長(zhǎng)的隊(duì)伍運(yùn)到總裝線上;其他的零部件都是一件一件的裝到車上，這樣不僅使得流水線弄得很長(zhǎng)，占了很多面積，而且還會(huì)容易使工人裝錯(cuò)地方，造成不可預(yù)知的后果。

5.數(shù)字樣機(jī)技術(shù)

數(shù)字樣機(jī)技術(shù)在提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量和開發(fā)速度方面有著非常重要的作用，可以說(shuō)是目前汽車產(chǎn)品開發(fā)的主流技術(shù)。數(shù)字樣機(jī)技術(shù)又叫做DMU技術(shù)，從宏觀的角度上看，是一套在并行工程上的開發(fā)技術(shù)。從微觀的角度看，它是一項(xiàng)組合了一系列特殊模塊的實(shí)用高新技術(shù)，如運(yùn)動(dòng)干涉分析，結(jié)構(gòu)優(yōu)化，瀏覽和拆裝仿真分析工具等模塊[ ]。運(yùn)用了DMU 技術(shù)后，可以在設(shè)計(jì)的初始階段，發(fā)現(xiàn)一些潛在的設(shè)計(jì)質(zhì)量問(wèn)題，從而優(yōu)化結(jié)構(gòu)，為機(jī)構(gòu)開始階段的可制造性、中間的可裝配性以及后期的可維修性提供非常強(qiáng)大的技術(shù)手段。這樣既提高汽車產(chǎn)品質(zhì)量，也提高了開發(fā)速度。DMU技術(shù)在車身上的應(yīng)用可以體現(xiàn)在以下三個(gè)方面：

（1）白車身焊接過(guò)程中的模擬。包括焊點(diǎn)分布、焊接順序、焊槍運(yùn)動(dòng)空間范圍等。

（2）車門玻璃裝配模擬。車門的焊接和玻璃總成是一些空間曲面，在可靠度不高的情況下僅僅只靠幾個(gè)斷面來(lái)分析驗(yàn)證裝配的可行性是非常困難的。然而，具有動(dòng)態(tài)仿真功能的DMU可以在低成本的情況下直觀地仿真整個(gè)裝配的過(guò)程，從而也避免了設(shè)計(jì)階段潛在的隱患。

（3）運(yùn)動(dòng)干涉分析。

6.人機(jī)工程技術(shù)

在日常生活中，我們可以看到很多與人機(jī)工程學(xué)有關(guān)的問(wèn)題，當(dāng)然包括一些合理地或者是不合理地事件。但是人機(jī)工程技術(shù)應(yīng)用于車身產(chǎn)品開發(fā)過(guò)程中，主要是在司機(jī)和乘客的乘坐舒適性和駕駛員的視野以及操作方便等方面。

目前，三維人體模型技術(shù)在車身設(shè)計(jì)過(guò)程中的應(yīng)用已日趨成熟，并且有一些商業(yè)應(yīng)用軟件可用于計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)[ ]。RAMSIS軟件是德國(guó)汽車技術(shù)開發(fā)集團(tuán)和一些著名的汽車公司比如：奧迪，寶馬，福特，奔馳，保時(shí)捷，大眾以及一些座椅制造商共同開發(fā)的。RAMSIS 這款軟件除了提供精確的人體尺寸外，還特別重視于建立模型的應(yīng)用環(huán)境。它不僅可以精確地測(cè)量和分析人體姿勢(shì)和運(yùn)動(dòng)情形，而且還能夠進(jìn)行視覺(jué)模擬，運(yùn)動(dòng)仿真等交互操作。時(shí)至今日，已有超過(guò)70%的汽車公司都采用RAMSIS進(jìn)行設(shè)計(jì)和布局。

二、我國(guó)汽車工業(yè)的車身設(shè)計(jì)水平

從1980年至今，我國(guó)的汽車工業(yè)水平落后國(guó)際水平20多年。從上世紀(jì)90 年代開始，我國(guó)加大力度研發(fā)投資汽車工業(yè)，在自主研發(fā)創(chuàng)新的同時(shí)引進(jìn)國(guó)外的先進(jìn)技術(shù)，逐漸縮短與發(fā)達(dá)國(guó)家的差距;并且從一開始的單一全套產(chǎn)品引進(jìn)到現(xiàn)在慢慢向主要引進(jìn)先進(jìn)技術(shù)的方向轉(zhuǎn)變?，F(xiàn)在國(guó)內(nèi)車身設(shè)計(jì)技術(shù)狀況具有以下兩個(gè)特點(diǎn)：

1.部分設(shè)計(jì)單位初步具備了自主開發(fā)能力。雖然國(guó)內(nèi)大多數(shù)的汽車產(chǎn)品是通過(guò)技術(shù)的引進(jìn)來(lái)實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化，以及在引進(jìn)的產(chǎn)品基礎(chǔ)上進(jìn)行研發(fā)創(chuàng)新，但是最重要的是在進(jìn)行這些項(xiàng)目時(shí)，我國(guó)的一些技術(shù)人員得到了很好的鍛煉，并慢慢掌握了汽車車身設(shè)計(jì)中非常重要的一些輔助設(shè)計(jì)軟件和CAE分析軟件，經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)得到了一定的積累。

2.由于經(jīng)濟(jì)全球化的影響，我國(guó)與國(guó)際先進(jìn)的汽車公司合作的機(jī)會(huì)也越來(lái)越多，這樣一來(lái)，在合作的工程中，國(guó)外先進(jìn)的設(shè)計(jì)技術(shù)方法和理念也會(huì)慢慢滲透到國(guó)內(nèi)設(shè)計(jì)人員的思想中，隨著時(shí)間的推移，經(jīng)驗(yàn)的逐漸積累，從而使國(guó)內(nèi)汽車設(shè)計(jì)的效率和自主研發(fā)的能力得到很大的提高。

三、結(jié)束語(yǔ)

“目前世界汽車產(chǎn)業(yè)不斷的進(jìn)行全球性的重組，技術(shù)的創(chuàng)新是獲得勝利的關(guān)鍵[ ]”。因此，國(guó)內(nèi)汽車車身設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)，是逐步縮短與國(guó)際先進(jìn)水平的差距，提高自主創(chuàng)新能力。并且要明確先進(jìn)的技術(shù)和理念在車身設(shè)計(jì)中的重要性，重視經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累，經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累可以靠做項(xiàng)目來(lái)實(shí)現(xiàn)，可以說(shuō)經(jīng)驗(yàn)和數(shù)據(jù)的積累在一定程度上是一個(gè)企業(yè)的核心技術(shù)，同時(shí)也是該企業(yè)的一筆寶貴的財(cái)富。

參考文獻(xiàn)

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