正向識字閱讀教案流程

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無論正向研發(fā)還是逆向開發(fā)，尤其是研發(fā)出一款告成的產(chǎn)品，對于車企，更加是現(xiàn)在的自主品牌而言，都是相當(dāng)重要的標(biāo)志！

那么，汽車的正向、逆向研發(fā)過程到底是怎么樣的？包含了哪些階段和什么內(nèi)容？

01

車身正向開發(fā)流程

汽車車身除了要有美麗的外表和與眾不同的天性特征，同時還要能安好穩(wěn)當(dāng)?shù)匦旭偅@就需要整個設(shè)計過程融入各種相關(guān)學(xué)識，包括車身布局、制造工藝要求、空氣動力學(xué)、人機工程學(xué)等。細(xì)化開發(fā)流程與同步開發(fā)手段，對于設(shè)計出消費者認(rèn)可的新車型至關(guān)重要。

汽車車身設(shè)計簡樸理解是根據(jù)一款車型的多方面要求來設(shè)計汽車的外觀及內(nèi)飾，使其在充分發(fā)揮性能的根基上藝術(shù)化。汽車車身除了要有美麗的外表和與眾不同的天性特征，同時還要能安好穩(wěn)當(dāng)?shù)匦旭?，這就需要整個設(shè)計過程融入各種相關(guān)的學(xué)識：車身布局、制造工藝要求、空氣動力學(xué)、人機工程學(xué)、工程材料學(xué)、機械制圖學(xué)、聲學(xué)和光學(xué)學(xué)識。從一個靈感到結(jié)果實現(xiàn)，需要一系列的步驟。得到市場的認(rèn)可，性能優(yōu)良的內(nèi)“芯”，再加上一襲新衣包裝，才是新車待嫁時。下面，讓我們看看正向設(shè)計如何為一款新車設(shè)計“嫁衣”。

1、工程計劃

工程計劃包括：工程籌劃、可行性分析、工程決策及組建工程組等幾個方面。圖1為工程計劃階段的示意圖。

圖1工程計劃階段示意圖

汽車企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃部門務(wù)必做好企業(yè)產(chǎn)品進展的近期和遠期規(guī)劃，具有市場的前瞻性與應(yīng)變才能。工程前期需要在市場調(diào)研的根基上生成工程建議書，明確汽車形式及市場目標(biāo)?？尚行苑治霭ǎ赫叻ㄒ?guī)分析、競爭對手和競爭車型、自身資源和研發(fā)才能的分析等。

工程論證要分析與審查論點的可行性和論據(jù)的穩(wěn)當(dāng)性與充分性。經(jīng)過這一階段，要開發(fā)一個什么樣的車型，類似于同行什么等級的車型，其性價比方面有哪些創(chuàng)意與特點即呈現(xiàn)在我們面前。

工程計劃的結(jié)果階段是組建工程組：組建新品開發(fā)工程小組、確立工程小組成員的職責(zé)、制定動態(tài)的工程實施籌劃、明確各階段的工程工作目標(biāo)、規(guī)定各分類工程的工作內(nèi)容、籌劃進度和評價要求。

2、概念設(shè)計階段

概念設(shè)計在新產(chǎn)品開發(fā)中有著重要地位，因此，新產(chǎn)品概念設(shè)計流程再造是新產(chǎn)品開發(fā)流程再造成敗的關(guān)鍵所在。一個全新的汽車創(chuàng)意造型設(shè)計分為以下幾片面：

1）總體布置草圖設(shè)計：繪制產(chǎn)品設(shè)計工程的總布置圖（如圖2），一方面是汽車造型的依據(jù)；另一方面它是細(xì)致總布置圖確認(rèn)的根基，在此根基上將產(chǎn)品的布局概括化，直至完成全體產(chǎn)品零部件的設(shè)計。

圖2某車型的總布置草圖

2）造型設(shè)計：包含外型和內(nèi)飾設(shè)計兩大片面。

設(shè)計階段包含創(chuàng)意草圖和效果圖設(shè)計：在這一過程中，要對比競爭對手的產(chǎn)品，拓寬思路，勾畫出多種效果圖，再從中選擇較為合意的幾種效果圖，供專家小組評審。圖3、4分別為造型設(shè)計階段的草圖與效果圖。創(chuàng)意的過程需全面融入產(chǎn)品設(shè)計與產(chǎn)品制造的要求，這個階段要舉行多方面的評審與修改，直到結(jié)果確定效果圖方案。

圖3前期設(shè)計草圖

圖4設(shè)計方案效果圖

3）油泥模型制作階段

概念設(shè)計的結(jié)果階段是制作油泥模型：制作3~5個1：4油泥模型，制作小比例模型主要是為了儉約本金實時間。對外觀評審后，選定其中一個制作1：1油泥模型；根據(jù)總布置圖構(gòu)建1：1的主模型線圖，接下來制作1：1的油泥模型。在制作油泥模型的過程中，還需要組織屢屢總布置驗證，各領(lǐng)域的問題都要考證造型的合理性，直到結(jié)果的油泥模型凍結(jié)。

圖5外型油泥模型

圖6內(nèi)飾油泥模型

3、產(chǎn)品設(shè)計工程階段

油泥模型凍結(jié)后，就全面進入到了產(chǎn)品設(shè)計階段。產(chǎn)品設(shè)計工程是汽車自主創(chuàng)新開發(fā)中最為重要的一步，它貫穿整個汽車開發(fā)的全過程，包括整車總體布置、汽車工程分析、產(chǎn)品布局分析、概括總成與零部件的細(xì)致設(shè)計以及它們之間的相關(guān)協(xié)調(diào)工作。這一階段耗時最長，假設(shè)撇開后期的設(shè)計提升時間不算，一般需要1年左右的時間。

在產(chǎn)品設(shè)計階段，有必要讓供給商提前介入，使產(chǎn)品的設(shè)計做得更經(jīng)濟、合理。要充分利用產(chǎn)品設(shè)計的手段，加快產(chǎn)品設(shè)計進程，縮短產(chǎn)品開發(fā)周期。利用三維軟件對產(chǎn)品零部件舉行裝配，做各種斷面與干擾檢查，使產(chǎn)品布局尺寸切實無誤；利用有限元分析軟件對產(chǎn)品布局舉行有限元模擬分析，產(chǎn)品性能模擬分析要達成合格水平。

1）整車總布置設(shè)計

在前面總布置草圖的根基上，細(xì)化總布置設(shè)計，精確地描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件調(diào)配切實的布置空間，確定各個部件的細(xì)致布局形式、特征參數(shù)、質(zhì)量要求等條件。主要的工作包括：發(fā)動機艙細(xì)致布置圖、底盤細(xì)致布置圖，內(nèi)飾布置圖、外飾布置圖以及電器布置圖（如圖7）。

圖7整車總布置圖

圖8車身造型三維數(shù)據(jù)

2）車身造型三維數(shù)據(jù)生成

油泥模型完成后，使用特意的三維測量儀器（ATOS）對油泥模型舉行測量，生成點云數(shù)據(jù)，工程師根據(jù)點云使用汽車A面制作軟件來構(gòu)建外外觀（如圖8）。車身造型數(shù)據(jù)完成后，通常要用這些數(shù)據(jù)來重新銑削一個樹脂模型（如圖9），目的是驗證車身數(shù)據(jù)。

圖9重新銑削一個樹脂模型

3）主斷面設(shè)計

主斷面設(shè)計作為車身設(shè)計中的一項重要工作，被越來越多的車身設(shè)計團隊認(rèn)可，通過主斷面設(shè)計可以前瞻性的將車身布局的設(shè)計方案呈現(xiàn)出來，最大限度地指導(dǎo)細(xì)致設(shè)計（如圖10）。

圖10主斷面圖

4）白車身設(shè)計

汽車車身工程是目前世界汽車工業(yè)中研究最活躍、進展最急速的一個領(lǐng)域。汽車白車身是汽車其他零部件的載體，是以“鋼布局”為主的支撐部件，它是一個繁雜的體系，其零部件數(shù)量眾多、布局繁雜，制造本金約占整車的40%~60%，通常有300~500多個外形繁雜的薄板沖壓零件（如圖11），在55~75個工位上大批量、快節(jié)奏地焊接而成。

圖11某轎車白車身布局設(shè)計

轎車車身布局設(shè)計是以車身造型設(shè)計為根基舉行車身強度設(shè)計和功能設(shè)計，以期最終找到合理的車身布局型式的設(shè)計過程的統(tǒng)稱，其設(shè)計質(zhì)量的優(yōu)劣關(guān)系到車身內(nèi)外造型能否順?biāo)鞂崿F(xiàn)和車身各種功能是否能正常發(fā)揮。所以，它是完成整個車身開發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。

布局設(shè)計務(wù)必兼顧造型設(shè)計的要求，同時應(yīng)充分考慮諸如布局強度、防塵隔噪性能以及制造工藝等多種設(shè)計要求。優(yōu)良的布局設(shè)計可以充分保證汽車整車質(zhì)量的減小，進而達成改善整車性能、降低制造本金的目的。

完成車身布局設(shè)計首先需要明確車身整體的承載形式，并對其做出載荷分析，以便能使載荷在整個車身上調(diào)配合理。在此根基上，進一步做出局部載荷分析，確定各梁的布局形式和聯(lián)接方式。因通常轎車存在使用目的和級別上的不同，故往往會產(chǎn)生概括布局上的差異，最終導(dǎo)致它們在功能和價格上的區(qū)別?？傊嚿聿季衷O(shè)計是一個涉及到多方面因素的綜合工程設(shè)計問題，常成為車身設(shè)計開發(fā)中的難點。

5）內(nèi)外飾工程設(shè)計

（A）內(nèi)飾件設(shè)計

轎車的內(nèi)飾件設(shè)計包括：轎車車廂的隔板、門內(nèi)裝飾板、儀表板總成、扶手、地毯等零部件和材料。相對于車上其他部件而言，雖然它們對車輛的運行性能沒有什么影響，但其面目一覽無遺，代表了整部車子的形象，孰優(yōu)孰劣，抉擇著轎車的聲譽、檔次以及人們的選擇意向。另外，對于轎車來講，雖然內(nèi)飾件只是一些輔佐性的零配件，但它們要承受起減振、隔熱、吸音和遮音等功能，對轎車的舒適性起到特別重要的作用。

（B）外飾件設(shè)計

汽車外飾件設(shè)計包括：前后保險杠、散熱器罩、前后外擋泥板、擾流板、玻璃、車門防撞裝飾條、行李架、天窗、后視鏡、車門機構(gòu)及附件以及密封條。

6）工程分析階段

在國外，好多大汽車設(shè)計公司建立高性能的計算機輔佐工程分析系統(tǒng)，其專業(yè)CAE隊伍與產(chǎn)品開發(fā)同步地廣泛開展CAE應(yīng)用，在指導(dǎo)設(shè)計、提高質(zhì)量、降低開發(fā)本金和縮短開發(fā)周期上發(fā)揮著日益顯著的作用。CAE應(yīng)用于車身開發(fā)上成熟的方面主要有：剛度、強度（應(yīng)用于整車、大小總成與零部件分析，以實現(xiàn)輕量化設(shè)計）、NVH分析（各種振動、噪聲，包括摩擦噪聲、風(fēng)噪聲等）、機構(gòu)運動分析等；而車輛碰撞模擬分析、金屬板件沖壓成型模擬分析、疲乏分析和空氣動力學(xué)分析的精度有進一步提高，并已投入實際使用，完全可以用于定性分析和提升設(shè)計，大大裁減了這些費用高、周期長的試驗次數(shù)；虛擬試車場整車分析正在著手研究。此外，還有焊裝模擬分析、噴涂模擬分析等。

在我國，CAE技術(shù)在汽車設(shè)計上的應(yīng)用也很廣泛，提高了設(shè)計的效果和效率。

4、樣車試制和試驗階段

1）樣車試制階段

樣車試制是驗證與完善產(chǎn)品設(shè)計的一個過程。樣車的試制要嚴(yán)格按照設(shè)計數(shù)據(jù)舉行，要能夠切實反映產(chǎn)品的本來面貌，以便察覺真實存在的問題。盡管現(xiàn)在擁有先進的設(shè)計手段，包括工程計算、工程仿真與模擬等，但樣車的試制和相關(guān)試驗是確定要舉行的，由于產(chǎn)品的諸多細(xì)節(jié)問題在設(shè)計階段是無法供給全面的數(shù)據(jù)，并參與工程計算體系的。目前的車身試制手段主要有中熔點、鑄鐵簡易模、工序件等。

2）樣車試驗階段

試驗要嚴(yán)格按照國家相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)舉行，真實地出具相應(yīng)的試驗報告，為產(chǎn)品確實認(rèn)與修改供給依據(jù)，為今后產(chǎn)品的正式投產(chǎn)鋪平道路。在樣車試制階段，設(shè)計人員要經(jīng)常跟蹤產(chǎn)品的試制工作，領(lǐng)會了解現(xiàn)場的進展處境并實時處理可能展現(xiàn)的問題，這對產(chǎn)品的設(shè)計修改特別有利。產(chǎn)品的測試報告反映產(chǎn)品的現(xiàn)實狀況，是今后該新車型上目次的重要依據(jù)，要符合國家法規(guī)與各項強制性檢查與試驗標(biāo)準(zhǔn)（如圖12、13）。

圖12道路試驗

圖13碰撞試驗

5、生產(chǎn)打定階段

這一階段包括產(chǎn)品工裝的設(shè)計與制造、產(chǎn)品檢查與調(diào)試設(shè)備的打定、工裝夾具的驗證、生產(chǎn)線的調(diào)試等。生產(chǎn)打定的全面完成將一向持續(xù)到試生產(chǎn)乃至批量生產(chǎn)階段。在舉行樣車試制的同時，要著手舉行相關(guān)的生產(chǎn)打定工作。車身開發(fā)，從某種意義上講不容許產(chǎn)品設(shè)計有重大的修改，所以從產(chǎn)品設(shè)計的開頭，每一步都務(wù)必考慮成熟。在產(chǎn)品設(shè)計部門不斷地向生產(chǎn)打定部門供給設(shè)計文件的同時，生產(chǎn)打定方面也可根據(jù)自身的專業(yè)設(shè)計要求與產(chǎn)品設(shè)計人員實時溝通，這將對產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)打定起到共同的促進作用。

6、批量生產(chǎn)

這一階段主要聯(lián)合供給商舉行質(zhì)量操縱，將新車的整車質(zhì)量打造得盡善盡美，為新車的上市做好打定。

目前，中國的自主品牌在追逐國外先進水平，開發(fā)的程序與手段大同小異，如何在這條道路上加快我們追逐的速度，細(xì)化開發(fā)流程與同步開發(fā)手段無疑是我們的有效方法。

02

汽車逆向設(shè)計全程解析

與案例講解

眾所周知，車身的開發(fā)它需要大量資金的積累、技術(shù)的積累、人才的積累。我國汽車業(yè)尚沒有形成很強的研發(fā)才能，好多專家認(rèn)為：過去多年我們走的開發(fā)思路，一是完全自主開發(fā)，一切從零開頭，這種開發(fā)思路實踐證明不告成，由于我們沒有那么大規(guī)模支持，更沒有那么多的技術(shù)、管理積累；二是圖省事，簡樸"拿來主義"，添置技術(shù)，這樣技術(shù)永遠掌在別人的手里，不成能形成自主開發(fā)才能。

逆向工程技術(shù)就是急速解決提升我們汽車車身研發(fā)水平重要手段之一。我們提升汽車自主開發(fā)才能，趕上世界水平唯一的手段，務(wù)必采取站在巨人的肩膀上，要消化、吸收、提升、創(chuàng)新。韓國、曰本都曾經(jīng)走這條路，他們不是簡樸的把別人的車拿來裝配，而是真正地消化、吸收，通過消化、吸收學(xué)習(xí)，縮短與世界水平的差距，逐步培養(yǎng)起自己的自主開發(fā)才能，因此成為今天的汽車開發(fā)世界強國。

逆向工程技術(shù)正是消化、吸收先進技術(shù)重要方法之一，尤其在車身開發(fā)方面，逆向工程技術(shù)是送我們走上巨人肩膀的強大武器。我們福田公司車身開發(fā)人員正是利用這先進技術(shù)開展了歐曼重卡車身的研發(fā)，并取得了告成。

1、逆向設(shè)計的概念

逆向工程（ReverseEngineering-RE）是對產(chǎn)品設(shè)計過程的一種描述。

在工程技術(shù)人員的一般概念中，產(chǎn)品設(shè)計過程是一個從無到有的過程，即設(shè)計人員首先在大腦中構(gòu)思產(chǎn)品的形狀、性能和大致的技術(shù)參數(shù)等，然后通過繪制圖紙建立產(chǎn)品的三維數(shù)字化模型，最終將這個模型轉(zhuǎn)入到制造流程中，完成產(chǎn)品的整個設(shè)計制造周期。這樣的產(chǎn)品設(shè)計過程我們稱為“正向設(shè)計”過程。逆向工程產(chǎn)品設(shè)計可以認(rèn)為是一個“從有到無”的過程。簡樸地說，逆向工程產(chǎn)品設(shè)計就是根據(jù)已經(jīng)存在的產(chǎn)品模型，反向推出產(chǎn)品設(shè)計數(shù)據(jù)（包括設(shè)計圖紙或數(shù)字模型）的過程。

從這個意義上說，逆向工程在工業(yè)設(shè)計中的應(yīng)用已經(jīng)很久了。早期的船舶工業(yè)中常用的船體放樣設(shè)計就是逆向工程的很好實例。隨著計算機技術(shù)在制造領(lǐng)域的廣泛應(yīng)用，更加是數(shù)字化測量技術(shù)的迅猛進展，基于測量數(shù)據(jù)的產(chǎn)品造型技術(shù)成為逆向工程技術(shù)關(guān)注的主要對象。通過數(shù)字化測量設(shè)備（如坐標(biāo)測量機、激光測量設(shè)備等）獲取的物體外觀的空間數(shù)據(jù)，需要利用逆向工程技術(shù)建立產(chǎn)品的三維模型，進而利用CAM系統(tǒng)完成產(chǎn)品的制造。因此，逆向工程技術(shù)可以認(rèn)為是將產(chǎn)品樣件轉(zhuǎn)化為三維模型的相關(guān)數(shù)字化技術(shù)和幾何建模技術(shù)的總稱。逆向工程的實施過程是多領(lǐng)域、多學(xué)科的協(xié)同過程。

作為一種新產(chǎn)品開發(fā)以及消化、吸收先進技術(shù)的重要手段,逆向工程和快速原型技術(shù)可以勝任消化外來技術(shù)成果的要求。它們的展現(xiàn)變更了傳統(tǒng)產(chǎn)品設(shè)計開發(fā)模式,大大縮短了產(chǎn)品開發(fā)的時間周期,提高產(chǎn)品研發(fā)的告成率。

當(dāng)今，各個行業(yè)越來越提防產(chǎn)品的外觀設(shè)計，以此來吸引顧客，最終在商業(yè)上取得告成。這點在消費產(chǎn)品的設(shè)計中表達的尤為突出。更加是手機、數(shù)碼相機、汽車等行業(yè)。

2、順、逆向工程在設(shè)計流程中的對比與分析

逆向工程，顧名思義與順向工程的設(shè)計流程不同，其過程是依靠已經(jīng)存在的零件或是產(chǎn)品原型的外觀所得到的資料來建立3DCAD模型，而不是透過設(shè)計圖。

圖1：兩個設(shè)計流程的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計、產(chǎn)品模范到產(chǎn)品設(shè)計圖，而逆向工程那么是由測量到的資料來反推得到3DCAD模型。

如圖1所示，其兩個設(shè)計流程的主要區(qū)別在于傳統(tǒng)的順向工程是概念設(shè)計、產(chǎn)品模范到產(chǎn)品設(shè)計圖，而逆向工程那么是由測量到的資料來反推得到3DCAD模型。順向的產(chǎn)品開發(fā)程序是設(shè)計師依據(jù)產(chǎn)品企劃時所定的規(guī)劃與設(shè)計想象，繪制草圖及效果圖，并且依據(jù)效果圖制作手工模型，或以建構(gòu)CAD幾何模型，結(jié)果舉行NC或RP（RapidPrototype）的加工程序。然而導(dǎo)入逆向工程設(shè)計程序后，設(shè)計師仍是依據(jù)產(chǎn)品設(shè)計企劃時所定的模范與設(shè)計想象，但效果圖或精細(xì)描繪那么已不是必備的程序了，取而代之的將是直接運用逆向工程對PU泡沫或油土模型舉行點資料掃描，并交由CAD系統(tǒng)舉行編修與重建，結(jié)果舉行NC或RP的加工程序，從開發(fā)角度看，這個流程中可以明顯察覺順、逆向工程的差異如圖2所示。

圖2

單純?nèi)鞒棠嫦蚬こ虝a(chǎn)生以下問題：資料量大、調(diào)取數(shù)據(jù)麻煩、曲面定位（Location）、曲面的連續(xù)性操縱等。采用混合式設(shè)計流程，僅需要對修改片面作局部逆向工程快速重建、從而能縮短整個設(shè)計制造的程序。如圖3所示。

圖3

3、逆向設(shè)計的根本流程

圖4汽車設(shè)計工程實際流程

逆向工程是將實物轉(zhuǎn)變?yōu)镃AD模型的數(shù)字化技術(shù)、幾何模型重建技術(shù)和產(chǎn)品制造技術(shù)的總稱，逆向工程是汽車產(chǎn)品開發(fā)的新方式。目前基于CAD/CAM系統(tǒng)的數(shù)字掃描技術(shù)為實物逆向工程供給了有力的支持，在舉行數(shù)字化掃描、完成實物的3D重建后，通過NC加工就能快速地制造出模具，最終注塑得到所需的產(chǎn)品，通過逆向工程技術(shù)，在消化、吸收先進技術(shù)的根基上，建立和掌管自己的產(chǎn)品開發(fā)設(shè)計技術(shù)，舉行產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計，是提高汽車設(shè)計才能和制造效率的捷徑。

逆向工程的簡樸過程是：利用數(shù)字化掃描設(shè)備掃描實體模型，將數(shù)據(jù)導(dǎo)入計算機，利用逆向工程軟件處理獲取的點云數(shù)據(jù)，行程曲線、曲面、實體模型，對實體模型舉行修正，形成最終的三維模型。相比正向建模，逆向工程建模的速度更快，效率更高。逆向工程隊對計算機處理器、內(nèi)存和顯卡的性能有綜合要求，更加是要保表明時數(shù)據(jù)采集和處理，務(wù)必配置較高的內(nèi)存和性能強大的顯卡。

逆向工程的布局體系

逆向工程系統(tǒng)主要由三片面組成:產(chǎn)品實物幾何形狀的數(shù)字化、CAD模型重建、產(chǎn)品或模具制造。逆向工程中的關(guān)鍵技術(shù)是據(jù)采集、數(shù)據(jù)處理和模型的重建。

逆向工程流程圖

（A）數(shù)據(jù)采集

數(shù)據(jù)采集是逆向工程的第一步,其方法的得當(dāng)直接影響到是否能切實、快速、完整地獲取實物的二維、三維幾何數(shù)據(jù),影響到重構(gòu)的CAD實體模型的質(zhì)量,并最終影響產(chǎn)品的質(zhì)量。

圖6數(shù)據(jù)采集

（B）數(shù)據(jù)處理

對于獲取的一系列點數(shù)據(jù)在舉行CAD模型重建前,務(wù)必舉行格式轉(zhuǎn)換、噪聲濾除、平滑、對齊、歸并、測頭半徑補償和插值補點等處理。

圖7運用CATIA軟件舉行數(shù)據(jù)處理

（C）模型重建

將處理過的測量數(shù)據(jù)導(dǎo)入CAD系統(tǒng),依據(jù)前面創(chuàng)造的曲線、曲面構(gòu)建出原型的CAD模型。

圖8重新建模

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