第二章车身设计方法

第二章车身设计方法本章主要内容：1、车身设计的特点2、传统设计方法3、现代设计方法第一节车身设计的特点

由于轿车车身是由具有复杂空间曲面外形的板件组成，在装配时，对互换性和准确度有较严格要求。因此在车身设计过程中，规定车身图样采用坐标网格的形式表示，并附实物模型，即图纸设计与实物模型设计为车身设计的基本要素。一、轿车新车型开发分类全新车型的开发指具有新性能、新用途、采用先进技术、满足社会要求的新型系列车型或新种类的轿车开发。已有车型的全面更新根据社会需求变化和技术进步，对已有车型进行全面更新，包括外形、车身结构、发动机、行驶系等。已有车型的中等规模改进保留原有车身外形的特征，车身结构局部改进。已有车型的小规模改进保持原有车身的总体结构，只对局部的一些零件进行改进，如，后视镜，门把手等.二、确定开发内容确定开发内容是轿车新车型开发工作首先应解决的问题，它包括产品定性、产品技术定性和产品工程计划。三、概念设计概念设计属于产品设计的前期工作，是始于产品定性之后，指从产品构思到确定产品设计指标（性能指标）、总布置定型和造型的确定，并下达产品设计任务书为止这一阶段的设计工作。计算机辅助概念设计是主要的技术手段。第二节传统设计方法绘制1:5车身布置图绘制1:5彩色效果图制作1:5油泥模型绘制1:1线型图制作1:1油泥模型制作1:1内部模型绘制车身主图板样车试制和试验制作车身主模型模具设计、加工图纸设计初步设计技术设计TOPLEFTFRONT依据整车的初步控制尺寸及人体工程学原理的要求，在布置图中初步确定车身的主要控制尺寸。如：前悬、后悬、前后风窗位置及其倾角、地板高度、座椅位置、操纵机构的布置等总布置图车身布置设计确定的尺寸彩色效果图效果图由具有工业造型技术能力的开发人员完成，采用水彩、彩铅或者素描等方式绘制。效果图分为车身造型效果图和车身内饰效果图两种，车身造型效果图要表现出车型前面、侧面和后面三者的关系，同时也要表现出车门拉手，倒后镜、刮水臂、车牌位置等结构细节。车身内饰的效果图主要表现出仪表板、中控台、门护板、座椅及相互之间的空间位置。由于车厢内部难以用一面图表达清楚，所以有些效果图是针对某些位置而单独绘制的雕塑1:5模型第一步就是选择确定几幅效果图，依图做缩小比例的汽车油泥模型或泡沫模型，比例为3:8（美、英等英制国）或者1:10、1:5等。小比例模型的好处就是可以反复修改，成本低廉注意：此模型应定位安放在刻有坐标网格线（每格距离为200mm的1/5）的平台上，模型也划分有相应的网格线。在雕塑过程中，出于审美的要求，还可能要对1：5车身布置图和彩色效果图作某些非原则性的补充和修改。线型图所谓胶带图是指用不同宽度和不同颜色的胶带在标有坐标网络的白色图板上，粘贴上模型轮廓的曲线和线条，将汽车整个轮廓、布置尺寸、发动机位置、车架布置及人体样板都可以显示出来。

油泥模型的胶带图修正放大后的曲线，制作车身表面曲线样板，为进一步进行利用雕塑提供尺寸和形状控制基准。1:1线型图实体模型实体模型全尺寸油泥模型就是指与真车尺寸一样，模型的轮廓曲线和尺寸都是按照严格的要求制作出来，设计人员可以对车身表面的细节部分进行比较和修改。全尺寸油泥模型分为外部模型和内部模型，是车身造型设计中最关键的阶段，因为这个全尺寸油泥模型是今后正式产品的依据.在油泥模型制作与开发，车身造型中所用的油泥，与一般的橡皮泥类似，但要求更高，油泥的材料主要成分有滑石粉62%，凡士林30%，工业用蜡8%。造型师将它敷在木质骨架上，利用刮刀、刮片等工具可对它进行形体塑造，按一定的比例雕塑出汽车的外形。通常先制作1：5的小油泥模型，经审定后再制作1：1的大模型。按照实际尺寸制作的油泥模型，可以配上真实的轮胎，以观察汽车整体造型的效果。油泥模型经审定后，可以用三坐标测量仪将车身外表面尺寸参数记录下来，作为绘制车身图纸的依据。实体模型绘制主图板全尺寸油泥模型完成之后，车身模型表面轮廓经过测量之后转化为数据，然后将测量数据以平面图形表示出来。主图板应能反映出以下内容：1、车身上的主要轮廓线2、车身上各零件的装配关系3、车身上各零件的结构截面4、可动件（如车门、发动机罩和行李箱盖等）运动轨迹的校核为了保证尺寸精度和稳定性，一般绘制在刻有坐标网格的铝板上，用0.15～0.18mm的聚酯薄膜来绘制主图板内容。同时对坐标网有严格要求：坐标网格线的精度为±0.1mm，800mm见方的网格中二对角线的误差不超过0.2mm，车身图的精度应保证为±0.25mm。考虑到制造冲模的需要，主图板上的轮廓线均是以零件的内表面为依据。样车试制和试验样车试制仍是一个不断修改的过程，但这种修改是为今后正式投产做铺路的。在样车试制阶段，很多在造型设计过程中的不足之处会更真实地反映出来。造型设计人员仍然要跟踪工作，对样车的造型设计进行全面的检查，并根据设计要求进行修改。只有经过多次的反复修改，一辆经得起实际考验的造型方案才能实现，并做为今后生产的依据设计思想的碰撞：

Underdesign与OverdesignUnderdesign-使所设计结构的强度控制在必要强度的下限，然后通过试验来补充强度上的不足，又称为“加法”设计；Overdesign-使所设计结构的强度控制在必要强度的上限，“宁厚勿薄，宁大勿小”，强调设计一次性成功。主模型设计主要是车身外主模型和内主模型，是重要的设计资料之一，也是制造模具、焊装工具等的主要依据。主模型应按车身覆盖件分块。小结：传统的设计方法特点

车身的整个设计过程是通过实物模型、图纸、样板、文本的形式来传递设计信息。缺点

开发周期长，累计误差大，开发成本高，不利于部件和产品的通用化和系列化。第三节现代设计方法

－仿形法车身总布置设计

1:5彩色效果图

1:5油泥模型三坐标测量仪测量模型外形车身曲面重构及结构设计图纸设计模具设计数控加工实物模型或样件获取点云车身主模型结构、特性分析产品快速加工三座标测量机曲面模型重构三座标仪测取的点云根据点云建立的曲面曲面模型重构工程分析表面速度场分布工程分析?小结：现代设计方法

－仿形法是一种以分析、判断和优选为核心的现代设计方法，有如下特点：1、以计算机中的三维实体模型代替传统设计中的主模型，从而把大量人力从绘图、取样板、制表面、做模型等繁琐的劳动中解放出来2、提高了汽车产品规划时的可信度，使设计、工艺、模具设计和制造人员更好地协同工作3、后续的设计、分析、加工制造等工作均围绕统一的主模型展开，极大地提高了汽车车身设计的效率，缩短了开发周期4、采用计算机辅助设计的方法还能够对车身造型进行优化设计专题1逆向工程技术1、定义-又称为反求工程，反向工程。广义的逆向工程包括几何逆向、工艺逆向和材料逆向，如未特加说明，一般指几何逆向工程：是指用一定的测量手段对实物或模型进行测量,根据测量数据通过三维几何建模方法重构实物的CAD模型的过程,是一个从样品生成产品数字化信息模型,并在此基础上进行产品设计开发及生产的全过程。2、逆向工程系统组成组成系统的设备、软件主要包括：测量机、数据处理、模型重建（逆向工程软件）、CAE软件、NC加工设备、快速成型机、产品制造设备。实物样件外形数据采集CAD模型重建CAD/CAE系统CAM系统快速成型模具新产品PDM系统逆向工程系统流程图PDM技术以软件技术为基础，是一门管理所有与产品相关的信息(包括电子文档、数字化文档数据库记录等)和所有与产品相关的过程（包括审批/发放、工程更改、一般流程、配置管理等）的技术。提供产品全生命周期的信息管理，并可以在企业范围内为产品设计与制造建立一个并行化的协作环境。专题2并行工程1、定义

并行工程是并行进行产品及其相关过程（包括制造过程和支持过程）一体化设计的系统方法，这种方法要求产品开发人员从设计一开始就考虑产品生命周期中从概念形成到产品报废处理的各种因素。并行工程侧重于产品设计过程，强调设计过程中的信息计算、计算机辅助功能的计算及在多学科小组支持下实现并行作业和协同工作。2、并行工程内容产品数据库车身造形设计车身试制生产检测有限元分析冲压工艺设计工装CAD工装CAPP车身结构设计CAM并行工程框图专题3轿车数字化工程