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汽車車身設(shè)計簡單理解是根據(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)揮性能的基礎(chǔ)上藝術(shù)化。汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個性特征，同時還要能安全可靠地行駛，這就需要整個設(shè)計過程融入各種相關(guān)的知識：車身結(jié)構(gòu)、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)知識。從一個靈感到最后實現(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。
汽車車身除了要有漂亮的外表和與眾不同的個性特征，同時還要能安全可靠地行駛，這就需要整個設(shè)計過程融入各種相關(guān)知識，包括車身結(jié)構(gòu)、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。下面，讓我們看看正向設(shè)計如何為一款新車設(shè)計“嫁衣”。
項目策劃
項目策劃包括：項目計劃、可行性分析、項目決策及組建項目組等幾個方面。圖1為項目策劃階段的示意圖。
圖1 項目策劃階段示意圖
汽車企業(yè)的產(chǎn)品規(guī)劃部門必須做好企業(yè)產(chǎn)品發(fā)展的近期和遠(yuǎn)期規(guī)劃，具有市場的前瞻性與應(yīng)變能力。項目前期需要在市場調(diào)研的基礎(chǔ)上生成項目建議書，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)能力的分析等。
項目論證要分析與審查論點的可行性和論據(jù)的可靠性與充分性。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)意與特點即展現(xiàn)在我們面前。
項目策劃的最后階段是組建項目組：組建新品開發(fā)項目小組、確立項目小組成員的職責(zé)、制定動態(tài)的項目實施計劃、明確各階段的項目工作目標(biāo)、規(guī)定各分類項目的工作內(nèi)容、計劃進度和評價要求。
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)計分為以下幾部分：
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)；另一方面它是詳細(xì)總布置圖確認(rèn)的基礎(chǔ)，在此基礎(chǔ)上將產(chǎn)品的結(jié)構(gòu)具體化，直至完成所有產(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)計兩大部分。
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，要比較競爭對手的產(chǎn)品，拓寬思路，勾畫出多種效果圖，再從中選擇較為滿意的幾種效果圖，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，這個階段要進行多方面的評審與修改，直到最后確定效果圖方案。
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)計的最后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節(jié)約成本及時間。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，還需要組織多次總布置驗證，各領(lǐng)域的問題都要考證造型的合理性，直到最后的油泥模型凍結(jié)。
圖5 外型油泥模型
圖6 內(nèi)飾油泥模型
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)品結(jié)構(gòu)分析、具體總成與零部件的詳細(xì)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，如果撇開后期的設(shè)計改進時間不算，一般需要1年左右的時間。
在產(chǎn)品設(shè)計階段，有必要讓供應(yīng)商提前介入，使產(chǎn)品的設(shè)計做得更經(jīng)濟、合理。要充分利用現(xiàn)代產(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)品零部件進行裝配，做各種斷面與干涉檢查，使產(chǎn)品結(jié)構(gòu)尺寸準(zhǔn)確無誤；利用有限元分析軟件對產(chǎn)品結(jié)構(gòu)進行有限元模擬分析，產(chǎn)品性能模擬分析要達(dá)到合格水平。
1. 整車總布置設(shè)計
在前面總布置草圖的基礎(chǔ)上，細(xì)化總布置設(shè)計，精確地描述各部件的尺寸和位置，為各總成和部件分配準(zhǔn)確的布置空間，確定各個部件的詳細(xì)結(jié)構(gòu)形式、特征參數(shù)、質(zhì)量要求等條件。主要的工作包括：發(fā)動機艙詳細(xì)布置圖、底盤詳細(xì)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，使用專門的三維測量儀器（ATOS）對油泥模型進行測量，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)建外表面（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 驗證數(shù)據(jù)用樹脂模型
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結(jié)構(gòu)的設(shè)計方案呈現(xiàn)出來，最大限度地指導(dǎo)詳細(xì)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、發(fā)展最迅速的一個領(lǐng)域。汽車白車身是汽車其他零部件的載體，是以“鋼結(jié)構(gòu)”為主的支撐部件，它是一個復(fù)雜的體系，其零部件數(shù)量眾多、結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制造成本約占整車的40%～60%，通常有300～500多個形狀復(fù)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 某轎車白車身結(jié)構(gòu)設(shè)計
轎車車身結(jié)構(gòu)設(shè)計是以車身造型設(shè)計為基礎(chǔ)進行車身強度設(shè)計和功能設(shè)計，以期最終找到合理的車身結(jié)構(gòu)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)外造型能否順利實現(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)。
結(jié)構(gòu)設(shè)計必須兼顧造型設(shè)計的要求，同時應(yīng)充分考慮諸如結(jié)構(gòu)強度、防塵隔噪性能以及制造工藝等多種設(shè)計要求。優(yōu)良的結(jié)構(gòu)設(shè)計可以充分保證汽車整車質(zhì)量的減小，進而達(dá)到改善整車性能、降低制造成本的目的。
完成車身結(jié)構(gòu)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分配合理。在此基礎(chǔ)上，進一步做出局部載荷分析，確定各梁的結(jié)構(gòu)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，故常常會產(chǎn)生具體結(jié)構(gòu)上的差異，最終導(dǎo)致它們在功能和價格上的差別?？傊嚿斫Y(jié)構(gòu)設(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
（1）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，決定著轎車的聲譽、檔次以及人們的選擇意向。另外，對于轎車來講，雖然內(nèi)飾件只是一些輔助性的零配件，但它們要承擔(dān)起減振、隔熱、吸音和遮音等功能，對轎車的舒適性起到十分重要的作用。
（2）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，很多大汽車設(shè)計公司建立高性能的計算機輔助工程分析系統(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)成本和縮短開發(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、疲勞分析和空氣動力學(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改進設(shè)計，大大減少了這些費用高、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。
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)進行，要能夠切實反映產(chǎn)品的本來面貌，以便發(fā)現(xiàn)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)試驗是一定要進行的，因為產(chǎn)品的諸多細(xì)節(jié)問題在設(shè)計階段是無法提供全面的數(shù)據(jù)，并加入工程計算體系的。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)進行，真實地出具相應(yīng)的試驗報告，為產(chǎn)品的確認(rèn)與修改提供依據(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，清楚了解現(xiàn)場的進展情況并及時處理可能出現(xiàn)的問題，這對產(chǎn)品的設(shè)計修改十分有利。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錄的重要依據(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
生產(chǎn)準(zhǔn)備階段
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)備的準(zhǔn)備、工裝夾具的驗證、生產(chǎn)線的調(diào)試等。生產(chǎn)準(zhǔn)備的全面完成將一直持續(xù)到試生產(chǎn)乃至批量生產(chǎn)階段。在進行樣車試制的同時，要著手進行相關(guān)的生產(chǎn)準(zhǔn)備工作。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)計的開始，每一步都必須考慮成熟。在產(chǎn)品設(shè)計部門不斷地向生產(chǎn)準(zhǔn)備部門提供設(shè)計文件的同時，生產(chǎn)準(zhǔn)備方面也可根據(jù)自身的專業(yè)設(shè)計要求與產(chǎn)品設(shè)計人員及時溝通，這將對產(chǎn)品設(shè)計和生產(chǎn)準(zhǔn)備起到共同的促進作用。
批量生產(chǎn)
這一階段主要聯(lián)合供應(yīng)商進行質(zhì)量控制，將新車的整車質(zhì)量打造得盡善盡美，為新車的上市做好準(zhǔn)備。
目前，中國的自主品牌在追趕國外先進水平，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趕的速度，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。
（轉(zhuǎn)載）
