31 汽車車身設計開發(fā)流程與方法

1、3.1.1車身設計開發(fā)主要工作內(nèi)容及流程(程序)1） 車身總布置設計及安全法規(guī)計算校核(或三維數(shù)字虛擬樣機Archetype)2） 造型設計3） 三維曲面和造型面設計4） 1：5或1：4 模型及1：1外模型制作或數(shù)控加工(或三維數(shù)字模型)5） 1：1內(nèi)模型(或三維數(shù)字模型)6） 發(fā)動機艙三維數(shù)字模型7） 地板三維數(shù)字模型8） 測量與曲面光順9） 白車身結(jié)構(gòu)詳細設計(BIW)(9.1)1：1外模型光順后數(shù)據(jù)分塊(9.2) 車身設計斷面的定義與尺寸確定(9.3) 密封結(jié)構(gòu)確定與密封件選擇(9.4) 確定分塊線(9.5) 與車身有關(guān)的設計硬點的確定(9.6) 左右側(cè)圍設計(A, B, C, D柱設計

2、, 前后翼子板設計)(9.7) 頂蓋設計(外板, 橫梁與縱邊梁設計)(9.8) 發(fā)動機前圍板設計(9.9) A柱下段設計(9.10) 發(fā)動機艙與前輪包設計(9.11) 前后燈具設計(9.12) 格柵設計(9.13) 前圍板設計(9.14) 前保險杠設計(9.15) 地板總成設計(前中后)(9.16) 后門總成設計(9.17) 前門總成設計(9.18) 尾門總成設計(9.19) 前發(fā)動機罩設計(9.20) 前風當總成設計10） 內(nèi)飾、外飾設計11） 先行車, 螺釘車或概念車的(Prototype)試制，第二輪試驗樣車（定型車）試制12） 碰撞與結(jié)構(gòu)分析及結(jié)構(gòu)優(yōu)化設計13） 成型過程仿真14) 模

3、具與工藝工裝設計如圖3.1.1為車身詳細設計階段面向?qū)ο蟮漠a(chǎn)品模型(OPM)并行設計流程圖IM21OM21T21OM22OM23OM24OM25OM26T22T23T24T25T26T21: CAD T22: DFA可裝配設計T23: CAE T24: 評審T25: DFM 可制造設計 T26: CS 碰撞仿真IM21: 輸入產(chǎn)品模型，請求詳細設計OM21: 向下游預發(fā)布零部件信息OM22: 輸出 DFA結(jié)果OM23: 輸出CAE結(jié)果OM24: 輸出同意或修改概要設計建議OM25: 輸出DFM結(jié)果輸出OM26: CS結(jié)果圖3.1.1 汽車車身并行詳細設計OPM模型OM31T31: CAPP T

4、32: CAFD機算機輔助工裝卡具設計(CA FIT DESIGN)T33: CAM T34: MPS(制造過程仿真)T35: 評審 IM31: 請求加工過程設計OM31: 輸出CAPP結(jié)果OM33: 輸出 CAFD結(jié)果OM33: 輸出CAM結(jié)果OM34: 輸出MPS結(jié)果OM35: 輸出同意或修改詳細設計建議T32T31IM31OM33OM32T33OM34T34OM35T35圖3.1.2 汽車產(chǎn)品開發(fā)試制與加工過程設計OPM模型IM33IM32OM21OM11g1g2OM31OM32IM31OM12OM33OM23OM22OM13OM34g3OM24OM14概念設計(造型設計)試制或加工過程

5、設計OM35g4OM26OM25詳細設計(結(jié)構(gòu)設計)g1: 請求詳細設計(結(jié)構(gòu)) g2: 預發(fā)布零部件消息，請求試制或加工過程設計g3: 請求修改概念設計(造型設計) g4: 請求修改詳細設計(結(jié)構(gòu)設計)圖3.1.3 汽車車身并行開發(fā)過程OPM模型圖3.1.4 車型數(shù)字化設計過程3.1.2 車身結(jié)構(gòu)設計方法學1 1995年后的先進的車身設計技術(shù)與方法 1995年后車身設計技術(shù)發(fā)展與市場需求體現(xiàn)在如下幾個方面:圖3.1.5 虛擬產(chǎn)品開發(fā)描述圖3.1.6 白車身設計過程描述圖3.1.7 并行設計與開發(fā)周期降低圖3.1.8 全數(shù)字化設計方法圖3.1.11 基于參考原型數(shù)字化車參數(shù)化設計方法圖3.1.

6、12 參數(shù)化結(jié)構(gòu)斷面設計圖3.1.13 全相關(guān)參數(shù)化的車身開發(fā)全過程2 數(shù)字化車身結(jié)構(gòu)設計方法學 (1)設計硬點設計區(qū)的設計方法 復雜的結(jié)構(gòu)實際上是眾多簡單的設計的疊加組合(復雜設計簡單化) 任何復雜的車身結(jié)構(gòu)設計與設計結(jié)果都是由如下兩個方面決定: (a) 滿足諸多設計硬點的特征結(jié)構(gòu)設計(HARDPOINT DESIGN AREA), 例如, 造型面硬點, 與車身有關(guān)的零部件裝配孔面及結(jié)構(gòu)等設計硬點, 選定的設計斷面結(jié)構(gòu), 造型分界線硬點, 造型形狀形成的設計斷面引導線硬點, 車身零件間的焊接裝配面, 零件的分塊線硬點. (b) 自由設計區(qū)設計(FREE DESIGN AREA), 即在滿足設

7、計硬點基礎(chǔ)上, 進行的自由設計區(qū), 一般非設計硬點的設計區(qū)域都屬于自由設計區(qū), 自由設計區(qū)不同的設計人員會得到不同的設計結(jié)果, 這也是自由設計區(qū)自由的特點, 但這不等于自由設計區(qū)可以胡亂設計, 應遵循如下一些設計原則, 以便才能使設計結(jié)構(gòu)更合理, 水平更高. 因此車身設計過程與方法應滿足如下公式:車身結(jié)構(gòu)設計特征(BSDF)=自由設計區(qū)自由設計特征(FDF)+斷面設計硬點決定的設計特征(SDHF)+造型設計硬點決定的特征(IDHF)+造型決定的斷面引導主軸線(一個零件多個斷面幾何中心連線)特征(ISSF)+其他附件或COPY件等確定的設計硬點特征(CDHF)+零件分塊線與焊接邊界線等的設計硬點

8、特征(BDHF)即為:BSDF=FDF+SDHF+IDHF+ISSF+CDHF+BDHF車身零件結(jié)構(gòu)的設計過程或設計建模(BSDP or BSDM)=用三維CAD軟件完成車身結(jié)構(gòu)設計特征的過程或結(jié)果(BSDFP or BSDFM)即為:BSDP=BSDFPBSDM=BSDFM車身設計建模(BDM)=完成所有車身零件的設計建模與裝配設計建模的總稱(TOL_BSDM)即為:BDM=TOL_BSDM全數(shù)字化車身設計開發(fā)(BDD)=采用三維CAD軟件完成全部車身設計建模, 并采用CAD/CAE/CAM一體化技術(shù)完成車身設計,結(jié)構(gòu)優(yōu)化及制造(或制造模具)的全過程(3D_CAD/CAE/CAM_BDM).

9、即為:BDD=3D_CAD/CAE/CAM_BDM (2) 自由設計區(qū)的設計方法與設計原則a 自由設計區(qū)的設計方法 (a) 先用三維CAD軟件將設計硬點確定的結(jié)構(gòu)與特征連接成一體, 成為一個粗的異型大面, 中間可以用一些平面與設計硬點面的相交獲得連接線或倒角線. (b) 對設計硬點之間形成的設計區(qū)域-自由設計區(qū)每一個進行分析, 強度和剛度一般性要求的部位一般小于50*50mm的面積區(qū)域, 可以不加特征結(jié)構(gòu)(加強筋, 加強沉孔(如果沒有密封要求), 折邊, 卷邊等特征結(jié)構(gòu)建模), 但要在邊界上導角. 大于50*50的區(qū)域一般要加特征以便加強結(jié)構(gòu)并導角,較大的區(qū)域不留任何空地, 以便使剛度最大,

10、材料最省. a 自由設計區(qū)的設計準則(a) 最大剛度原則- 自由設計區(qū)必須盡力獲得最大剛度的設計原則, 因此, 要加加強筋和加強沉孔, 以便獲得高水平的設計結(jié)構(gòu).(b) 最輕量化原則- 設計結(jié)構(gòu)要確保滿足剛度要求的基礎(chǔ)上使材料最省的原則, 盡可能使結(jié)構(gòu)設計可以使料厚簿一些, 沒有密封要求的結(jié)構(gòu)可以用沉孔以便輕量化與剛度最大化的雙嬴, 等要充分考慮結(jié)構(gòu)形式和結(jié)構(gòu)方案.(c) 最大園角原則-自由設計區(qū), 一般都是內(nèi)部結(jié)構(gòu)區(qū)域, 不在外觀縫隙線條區(qū)域. 因此, 為了提高沖壓工藝性, 減少制造成本, 應盡可能設計較大的設計過渡園角. 但不能影響設計硬點結(jié)構(gòu). 在在外觀區(qū)域應盡可能最小園角原則,最小值為料厚(d) 特征結(jié)構(gòu)最大斜度原則- 筋槽設計的立面盡可能采用較大的斜度. 以便獲得較好的制造工藝性, 防止沖壓裂紋和褶皺.(e) 最符合工藝性原則-