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1、第三章 汽车车身设计开发技术与方法3.1车身设计方法学3.1.1车身设计开发主要工作内容及流程(程序) 1） 车身总布置设计及安全法规计算校核(或三维数字虚拟样机Archetype)2） 造型设计3） 三维曲面和造型面设计4） 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)5） 1：1内模型(或三维数字模型)6） 1：1发动机舱模型(或三维数字模型)7） 1：1地板模型(或三维数字模型)8） 测量与曲面光顺9） 白车身结构详细设计(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) 密封结构确定与密封件选择(9.4) 确定分块线(
2、9.5) 与车身有关的设计硬点的确定(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(9.20) 前风当总成设计10） 内饰、外饰设计11） 先行车, 螺钉车或概念车的(Pro
3、totype)试制，第二轮试验样车（定型车）试制12） 碰撞与结构分析及结构优化设计13） 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: CAD T22: DFA可装配设计T23: CAE T24: 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:
4、 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: CAPP T32: CAFD机算机辅助工装卡具设计(CA FIT DESIGN)T33: CAM T34: 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IM33IM32OM21OM11g1g2OM31OM
5、32IM31OM12OM33OM23OM22OM13OM34g3OM24OM14概念设计(造型设计)试制或加工过程设计OM35g4OM26OM25详细设计(结构设计)g1: 请求详细设计(结构) 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(结构设计)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 车身结构设计方法学1 1995年后的先进的车身设计技术与方法 1995年后车身设计技术发展与客户需求体现在如下几个方面: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
6、 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 参数化结构断面设计图3.1.13 全相关参数化的车身开发全过程2 车身结构设计方法学 复杂的结构实际上是众多简单的设计的叠加组合(复杂设计简单化) 任何复杂的车身结构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结构设计(HARDPOINT DESIGN AREA), 例如, 造型面硬点, 与车身有关的零部件装配孔面及结构等设计硬点, 选定的设计断面结构, 造型分界线硬点, 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)
7、 自由设计区设计(FREE DESIGN AREA), 即在满足设计硬点基础上, 进行的自由设计区, 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则, 以便才能使设计结构更合理, 水平更高. (3) 结构优化分析(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:车身结构设计特征(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)+
8、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线等的设计硬点特征(BDHF)即为:BSDF=FDF+SDHF+IDHF+ISSF+CDHF+BDHF车身零件结构的设计过程或设计建模(BSDP or BSDM)=用三维CAD软件完成车身结构设计特征的过程或结果(BSDFP or BSDFM)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C
9、AD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,结构优化及制造(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则 (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结构与特征连接成一体, 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行分析, 强度和刚度一般性要求的部位一般小于50*50mm的面积区域, 可以不加特征结构(加强筋, 加强沉孔(如果没有密封要求
10、), 折边, 卷边等特征结构建模), 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结构并导角,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则a 最大刚度原则- 自由设计区必须尽力获得最大刚度的设计原则, 因此, 要加加强筋和加强沉孔, 以便获得高水平的设计结构.b 最轻量化原则- 设计结构要确保满足刚度要求的基础上使材料最省的原则, 尽可能使结构设计可以使料厚簿一些, 没有密封要求的结构可以用沉孔以便轻量化与刚度最大化的双嬴, 等要充分考虑结构形式和结构方案.c 最大园角原则-自由设计区, 一般都是内部结构区域, 不在外观缝隙线条区域(最小
11、园角原则,最小值为料厚). 因此, 为了提高冲压工艺性, 减少制造成本, 应尽可能设计较大的设计过渡园角. 但不能影响设计硬点结构. d 特征结构最大斜度原则- 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 最符合工艺性原则-从设计结构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则-自由自由就意味着允许多样化, 也就是创新原则. g 最复杂化原则, 因为模具加工不会增加制造成本, 只会降低成本(如材料轻, 成本低了).3.2车身总布置设计及安全法规计算校核3.2.1据整车总体设计参数和设计控制硬点
12、, 确定车身设计主要参数1) 根据整车总布置设计确定车身设计的有关参数2) 竞争车型主要车身设计参数对比3) 与车身相关的底盘,内饰及附件等零部件的选择和优化a设计原则：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.4) 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5) 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
13、国都开始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, 并进行总装, 实现精确的建模和设计总布置及装配检验. 达到布置, 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, 则可只进行与车身有关的布置. 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用右手定则, 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则法
14、规校合与设计分析, 车身设计要满足国家有关法规要求, 中国的设计规范大多从欧共体标准ECE和美国SAE标准参考来的.3.3造型设计 这是进行结构设计的基础和必备过程, 见第二章.3.4 车身结构设计a) 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）b) 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）c) 左/右侧围总成的设计d) 前围总成的设计e) 顶盖总成的设计f) 地板总成的设计g) 前舱盖板的设计h) 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(BODY IN WHITE) , 内
15、外饰件和车身附件. 白车身(BODY IN WHITE)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 设计断面选择与结构设计图3.4.3 选定车身密封断面的设计方案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基础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(CLASS A), 同时将造型边界线光顺到A级曲线, 然后采用边界线投影到光
16、顺好的大造型面上与造型面相交获得的边界线, 并进一步光顺新获得的边界线,然后,再将该线投影到光顺面上获得更新的边界线, 重复这一过程直到使面上相投影相交获得边界线达到A级曲线要求为止, 然后用最后获得的边界线作为车门边界线, 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行支承, 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线硬点, 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816mm), 并由
17、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件的数模基础上, 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若干个控制点线面(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则情况下按照工艺性要求进行结构设计，开孔或起筋随结构而定，实际说它难也难，不难也不难，就是设计控制硬点先定了，然后进行结构设计，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验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
18、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行, 然后进行保险杠的内结构与支承结构设计.保险杠一般都是PV
19、C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，支架的结构要参照同类结构，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？这个经验告诉我们，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安全性，疲劳寿命就是考虑它长
20、期使用不会断，不会出问题。比如保险杠支架，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 前保险杠结构及支架设计和建模图3.4.19 后保险杠结构及支架设计和建模(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线切下加翻边的零件, 内板是在满足最大刚度原则和最轻量化原则情况下进行结构优化设计. 最好是按照拓扑学原理进行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36
21、mm, 以防止制造干涉, 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结构基础上进行设计, 然后进行精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线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 白车身设计白车身结构设计分成八大片，比如前后围，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，比如侧围总成所有的侧围件焊成一个总成，这8大块拼起来，
22、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，比如侧围总成，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
23、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，所以这是车身结构分块，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
24、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，形成箱形结构，发动机罩，格栅等，都是这样做的.图3.4.33 侧围总成设计图3.4.34 A柱内外板设计图3.4.35 B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，根据经验，横粱绝不是贴
25、在外表面上，有人说横粱没有贴紧哪，那横粱如何支承外板呢？这个就是经验了，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紧密结合在一起，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，0.52mm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
26、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35mm，顶盖横粱有一个翻边. 有些设计人员没有经验，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35毫米间隙，否则这个误差设
27、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。这种结构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，所以基本上都是靠胶完的，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，你要有这个经验，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
28、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，有的筋是为了结构需要，为了转椅可以拉来拉去，多数筋的结构是为了增加刚度，象这样的筋结构它有刚度相当于6mm10mm厚的钢板，比如说用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
29、轿车是现在轿车重量的5倍。为什么? 就是当时的结构设计没经验，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35mm)，这个零件的刚度马上就上去了。如果
30、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，比如车身内板，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3.4.3
31、9 地板设计与建模(4)发动机舱结构设计发动机舱（包括前围板）和侧围的焊接关系都要考虑，这分界线，样车有多种方法。结构设计完以后，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，比如用手工，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。比如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不足，或者结构较复杂，做简易
32、模具也浪费钱，简易模具做出来后，也要几百万，少说也要200500万元人民币，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，还可进行反测量
33、，这个结构可能在做中才发现的，设计时没考虑这个结构，这个结构不错，好。现在结构可以用了，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，部分反求。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，成本很低，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
34、来就要有结构，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，比如说宽度超过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，安装结构是要满足了它，里面的结构是到处加筋，加结构，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
35、的目标是在我们设计的同时，甚至是相互交错，就是给你们几个师傅，几个很有经验的钣金工，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，就开始做个样件出来，若是不行，结构再做修改设计，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、外饰设计内饰、外饰设计就根据造型最后方案，进行测量，包括车门内板的测量，车门内板做好模型以后，上三坐标进行测量，仪表板做三坐标测量，所有的统统做三坐标测量。把测量的结果去光顺，做结构设计，CAD建模，建模以后，再
36、做样件，建议在做模具之前要做一次简易模具成型。比如说仪表板，我们要是做了一套模具。这是一个仪表板的模具，开模具费用，国内价格300万，聚胺脂模具一般为30万元模具费. 国外价格至少300万美金，如果没把握要开这么几百万的模具，要好好确认一下，为什么不做一个样件看看，所以说可以手糊一个玻璃钢样件，我们已经有了1：1模型了，我们根据模型数据，两种方法，一个是上数控铣，铣一个仪表板的塑料件（1：1），把塑料抛光以后，拿玻璃钢直接在上面糊，糊10mm厚，把他们模具。玻璃钢的模具也是玻璃钢，玻璃钢的模具后面加木头或金属骨架，直接在上面糊玻璃钢. 仪表板，VCD等都装上去，把所有的仪表和零件都装上去，看看
37、有没有什么问题，甚至装到车上看看有没有什么问题，你可以喷漆，表面打光，打上腻子喷漆，效果跟实物效果一样。提供给领导确认, 然后把这个数模冻结（要和玻璃钢件一样的数模），如果有改动，两个要一起改，如果玻璃钢改了，而数模没改，那是不负责任的做法，那时要出大问题的，你数模是错误的，然后拿数模去开钢模（铸造模）去了，出问题了，几百万人民币损失了，那你不承担责任也要承担责任了，你是说OK了，那你给的数模是假的，不是真实的，所以数模和样件实物要一致性，是非常非常重要的，要做一致性检查，这里说是很多样件，包括车内板，也可以用玻璃钢件，因为玻璃钢手糊的，模具费很便宜，模具费有几万元就够了，一个仪表板的模具，甚
38、至手工给你做模具都可以，而且几万元钱OK了，那为什么不做呢？你浪费几百万，再是几百万最后生产肯定要注塑了，拿你修改后的数模给他再去开模。这是内饰的设计。外饰呢？外面的一些护板，从广义上前后保险杠，也都属于外饰设计。那么内饰外饰设计，常用的材料，仪表板PVC，聚胺脂, ABS塑料比较多，表皮用一种表皮，比如真皮做表皮，也可用一种树脂材料做表皮，注塑的时候，把塑料在表皮上，纹理全靠表皮生成，这是轿车普遍采用的一种方法。也有硬注塑的，微型车都是硬注塑的，都是用硬注塑，在模具上做出来，不做贴皮的，贴皮的价格贵。也可用一些骨架，一些别的材料，也可以用玻璃钢做的，内饰板中板，还有仪表板支架，也可以PVC材
39、料，关于材料，内饰件生产厂很清楚，而且它对工艺也很清楚，你想要它1mm厚做不出来的，一般都是2.5mm，一般设计2.53.5mm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。油泥模型要在这基础上直接做，测量后做表面的骨架，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，在模型上进行测量，测量后做出来样件来装配，再装配检验
40、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。内饰板比如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，进行结构设计。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，还有比如空调系统布置，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
41、，仪表总成的选择，发动机舱的结构设计，比如发动机舱. 按照一个其他车型的结构参考过来的，那么许多的结构可以拿到，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行设计。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）试制比如说一个车身，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，其刚度结构强度不一样，所以能真正反映出碰撞的实际情况，能不能达到碰撞法规要求，
42、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，比如锡铂合金，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
43、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，基本是按这个价折算的，不会有太
44、大的差距，也就是说，简易模具，可能便宜点，大约0.61万元/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，比如某处有一个槽，用这个槽可以搭出来，也可以用数控铣出一个来，比如说横粱，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，若做十台样车，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
45、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，要有好多结构要在实践中修改，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，所以外表面要保证质量，可以做几个简易模，冲压成型，手工可能质量不太好，但是和
46、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，基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，开始三维技术上来了，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
47、要的件也去开模具，然后这些零件的结构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，比较一下结构，装配检验，等等，这些传统方法是老的经验，这个经验很重要，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，有的结构是手工补偿的，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结构，与碰撞结
