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《《汽车车身设计汽车车身设计》》

第一章 车身产品开发流第一章 车身产品开发流程和设计方法程和设计方法

提纲提纲第一节 概述第一节 概述

一、现代产品开发流程一、现代产品开发流程二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术三、我国汽车工业的车身设计水平三、我国汽车工业的车身设计水平

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一、现代车身产品开发流程一、现代车身产品开发流程二、现代车身设计方法二、现代车身设计方法

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发一、基于知识工程一、基于知识工程二、虚拟产品开发二、虚拟产品开发

现代产品设计过程特点现代产品设计过程特点• 并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式并行的、协同的、面向全生命周期的设计模式

战略类产品开发项目流程战略类产品开发项目流程• 产品管理产品管理• 概念开发概念开发• 批量开发批量开发• 批量准备批量准备

第一节 概述第一节 概述一．一．现代产品开发流程现代产品开发流程

计算机辅助造型技术计算机辅助造型技术 虚拟现实技术虚拟现实技术 空气动力学模拟空气动力学模拟 人机工程技术人机工程技术 数字样机技术数字样机技术 CAECAE 数据驱动和验证技术数据驱动和验证技术 模块化设计技术模块化设计技术

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

计算机辅助造型技术计算机辅助造型技术• 将造型胶带图由三维扫描仪直接输入计算机，经过逆向建模和将造型胶带图由三维扫描仪直接输入计算机，经过逆向建模和 CASCAS

造型，得到三维可加工的数学模型造型，得到三维可加工的数学模型• 优点：优点：

省略比例模型的制作环节，缩短造型周期省略比例模型的制作环节，缩短造型周期 提高了数据精度提高了数据精度 内外表面三维数据，为后序工程和工艺分析提供共享的数学模型内外表面三维数据，为后序工程和工艺分析提供共享的数学模型

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

虚拟现实技术虚拟现实技术• 是厂商展示实力、辅助造型设计的一种手是厂商展示实力、辅助造型设计的一种手

段，为方案评审提供了准确的依据段，为方案评审提供了准确的依据• 能充分发挥人的创造性，使设计中渗入更能充分发挥人的创造性，使设计中渗入更

多实用性、艺术性因素多实用性、艺术性因素

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

空气动力学模拟空气动力学模拟• 空气动力学原理在车身造型设计中的应用已空气动力学原理在车身造型设计中的应用已

经成为造型构思的重要依据经成为造型构思的重要依据• 轿车：减少空气阻力和空气升力，提高整车轿车：减少空气阻力和空气升力，提高整车

的经济性和操纵稳定性的经济性和操纵稳定性• 商用车：改进驾驶室的流线型设计，降低车商用车：改进驾驶室的流线型设计，降低车

辆的风阻和油耗，改善经济性辆的风阻和油耗，改善经济性

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

人机工程技术人机工程技术• 改善驾驶员和乘员在驾驶和乘坐状态下改善驾驶员和乘员在驾驶和乘坐状态下

的舒适性、视野性、手伸及性、操纵方的舒适性、视野性、手伸及性、操纵方便性等便性等

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

数字样机技术数字样机技术 (Digital Mock-up---DMU)(Digital Mock-up---DMU)• 基于协同作业机制与理念的并行开发技术基于协同作业机制与理念的并行开发技术• 在车身开发中的应用：在车身开发中的应用：1.1.白车身白车身焊接过程焊接过程模拟模拟2.2.车门玻璃车门玻璃装配模拟装配模拟3.3.运动干涉运动干涉分析分析

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

CAECAE 数据驱动和验证技术数据驱动和验证技术• 白车身和部件的静态、动态、安全、疲劳白车身和部件的静态、动态、安全、疲劳

分析分析• 空间和管路的空间和管路的 CFDCFD 分析分析• 钣金件的冲压成形可行性分析钣金件的冲压成形可行性分析• 塑料件注塑过程的模拟分析和优化设计等塑料件注塑过程的模拟分析和优化设计等• 碰撞安全性分析碰撞安全性分析• 振动噪声分析（软件）振动噪声分析（软件）• 动力学仿真（软件动力学仿真（软件 AdmasAdmas ））

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

模块化设计技术模块化设计技术• 在系列化和平台设计的背景下提出在系列化和平台设计的背景下提出• 原则 以尽可能少的模块组成尽可能多的产品，并在原则 以尽可能少的模块组成尽可能多的产品，并在

满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简满足要求的基础上使产品精度高、性能稳定、结构简单、成本低廉，且模块机构应尽量简单、规范，模块单、成本低廉，且模块机构应尽量简单、规范，模块间的联系也尽可能简单。间的联系也尽可能简单。

• 模块化程度和趋势日益明显模块化程度和趋势日益明显 零部件供应商自主开发能力提高零部件供应商自主开发能力提高 总成开发的技术革新总成开发的技术革新 产品开发的职责向供应商转移产品开发的职责向供应商转移

• 目前：车门、仪表板、顶后侧内饰、白车身目前：车门、仪表板、顶后侧内饰、白车身• 未来：白车身模块和座舱模块未来：白车身模块和座舱模块

第一节 概述第一节 概述二、现代车身设计技术二、现代车身设计技术

第一节 概述第一节 概述三、我国汽车工业的车身设计水平三、我国汽车工业的车身设计水平

1. 1. 三维设计三维设计 2.2. 初步具备自主开发能力，初步具备和掌初步具备自主开发能力，初步具备和掌

握了当前先进的设计手段，如计算机辅助握了当前先进的设计手段，如计算机辅助造型技术、造型技术、 CAECAE 分析和验证技术等分析和验证技术等

3. 3. 产品开发流程和设计规范得到了提高和产品开发流程和设计规范得到了提高和完善。完善。

设计经验和数据积累还欠缺。设计经验和数据积累还欠缺。

各个阶段的进程都设有一个审查、验收的关键里程碑各个阶段的进程都设有一个审查、验收的关键里程碑 在每个里程碑对新车型的所有指标都必须经过严格考核在每个里程碑对新车型的所有指标都必须经过严格考核

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 11 ．产品策划．产品策划

• 目的：规划和定义车身产品开发的指导原则、开发内容、目的：规划和定义车身产品开发的指导原则、开发内容、关键技术、性能指标、实施路线、风险分析等关键技术、性能指标、实施路线、风险分析等

• 形成后续开发活动的指导性文件，作为造型、设计、试形成后续开发活动的指导性文件，作为造型、设计、试制、试验阶段的输入条件制、试验阶段的输入条件

• 重要的工作内容重要的工作内容 APQP——APQP—— 产品质量先期策划产品质量先期策划 (( 确保产品让顾客满确保产品让顾客满

意的步骤意的步骤 )) QFD——QFD—— 质量功能展开（市场的要求转化为设计要质量功能展开（市场的要求转化为设计要

求、零部件要求、工艺要求、生产要求）求、零部件要求、工艺要求、生产要求） SWOTSWOT 分分析等析等————优势、劣势、机会、威胁优势、劣势、机会、威胁 对标

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 22 ．概念设计．概念设计

• 确定方案和参数确定方案和参数• 内容：车身总布置、车身造型、结构可行性研究内容：车身总布置、车身造型、结构可行性研究

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 33 ．技术设计．技术设计

• 造型评审通过并冻结后，进行的造型评审通过并冻结后，进行的结构方面的详细结构方面的详细设计设计工作工作

• 内容：三维结构设计、二维工作图设计内容：三维结构设计、二维工作图设计

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 44 ．产品试制．产品试制

• 是产品开发过程中相当重要的验证环节是产品开发过程中相当重要的验证环节• 三个阶段：设计试制三个阶段：设计试制 AA 、实验试制、实验试制 BB 和生和生

产前阶段试制产前阶段试制 CC• 快速原型技术快速原型技术 (RP---Rapid Prototyping)(RP---Rapid Prototyping)

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 55 ．产品试验．产品试验

• 是产品验证的重要环节是产品验证的重要环节

分类

按试验对象•整车试验•白车身试验•系统试验•零部件试验

按试验对象的制造状态•A样车（件）试验•B样车（件）试验•C样车（件）试验

按验证目的•性能试验•可靠性试验

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）车身产品开发阶段（一）车身产品开发阶段 66 ．生产准备．生产准备

• 产品试制和试验后的设计冻结，意味着产品生产准产品试制和试验后的设计冻结，意味着产品生产准备全面启动备全面启动

• 内容：制造确认、批量生产确认内容：制造确认、批量生产确认

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（二）车身产品开发内容（二）车身产品开发内容11 ．车身造型．车身造型22 ．车身结构可研．车身结构可研33 ．三维结构设计．三维结构设计44 ．二维图设计．二维图设计55 ．． CAECAE计算及验证计算及验证66 ．车身试制．车身试制77 ．车身试验．车身试验88 ．工艺支持．工艺支持

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）性能设计（一）性能设计（二）精益设计（二）精益设计（三）并行工程（三）并行工程

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法二、现代车身设计方法二、现代车身设计方法

（一）性能设计（一）性能设计 现代设计是以现代设计是以 CAECAE 技术为支撑的性能设计。从技术为支撑的性能设计。从

概念设计开始，贯穿整个产品技术设计阶段，直概念设计开始，贯穿整个产品技术设计阶段，直到后序的产品试验验证，都以目标性能为指导到后序的产品试验验证，都以目标性能为指导

三大要素三大要素• 前期前期对标对标• 设计中设计中 CAECAE 分析分析验证验证• 产品验证环节捆绑于各个阶段，实行产品验证环节捆绑于各个阶段，实行闭环控制闭环控制

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法一．一．现代车身产品开发流程现代车身产品开发流程

（一）性能设计（一）性能设计 主要控制阶段和过程主要控制阶段和过程

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法二、现代车身设计方法二、现代车身设计方法

（二）精益设计（二）精益设计•常应用于制造活动，致力于通过规定产品在常应用于制造活动，致力于通过规定产品在

工厂内部的流动方式，消除瓶颈和采取工厂内部的流动方式，消除瓶颈和采取节约节约的措施的措施，不断，不断提高制造效率提高制造效率

• 精益原则理论逐渐扩展到设计、市场和新产精益原则理论逐渐扩展到设计、市场和新产品引入等新兴领域品引入等新兴领域

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法二、现代车身设计方法二、现代车身设计方法

（三）并行工程（三）并行工程•组织跨部门组织跨部门﹑﹑多学科的开发小组，协同工作多学科的开发小组，协同工作• 对设计对设计﹑﹑工艺工艺﹑﹑制造等上下游各方面进行同时制造等上下游各方面进行同时

考虑和并行交叉设计考虑和并行交叉设计• 优点：开发时间大大缩短，质量和成本得到改优点：开发时间大大缩短，质量和成本得到改

善善• 设计阶段的并行工程：设计阶段的并行工程：

开发流程的并行开发流程的并行 设计方案的并行设计方案的并行 项目团队的协同工作项目团队的协同工作

第二节 现代车身产品开发流程和方法第二节 现代车身产品开发流程和方法二、现代车身设计方法二、现代车身设计方法

1.KBE1.KBE 的基本概念的基本概念KBEKBE 是一种工程设计方法学，它通过对设计方案、是一种工程设计方法学，它通过对设计方案、

设计过程进行知识的捕捉和构造，并对设计方设计过程进行知识的捕捉和构造，并对设计方法和设计过程进行定义，根据功能要求、部件法和设计过程进行定义，根据功能要求、部件信息和处理过程的描述，快速生成新的设计方信息和处理过程的描述，快速生成新的设计方案，从而高效地指导设计案，从而高效地指导设计

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发一．一．基于知识工程基于知识工程

2. KBE2. KBE 的应用价值的应用价值①① 提高设计的自动化程度，降低设计迭代次数，提高设计的自动化程度，降低设计迭代次数，缩短设计周期缩短设计周期

②② 使使 CADCAD 设计融入领域专家的知识与经验，提设计融入领域专家的知识与经验，提高设计品质高设计品质

③③ 设计早期就能检查设计方案对于制造性、工设计早期就能检查设计方案对于制造性、工艺性、成本等要求的可行性，便于并行工程艺性、成本等要求的可行性，便于并行工程的实现，降低设计成本的实现，降低设计成本

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发一．一．基于知识工程基于知识工程

3. KBE3. KBE 的总体结构的总体结构

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发一．一．基于知识工程基于知识工程

1.1. VPDVPD 基本概念基本概念 也称虚拟设计制造，是产品设计制也称虚拟设计制造，是产品设计制

造的真实过程在虚拟环境中的映射造的真实过程在虚拟环境中的映射

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发二、虚拟产品开发二、虚拟产品开发

2. VPD2. VPD 关键技术关键技术①① 全息产品的建模理论与方法。全息产品的建模理论与方法。②② 基于知识的设计基于知识的设计③③ 设计过程的规划、集成与优化设计过程的规划、集成与优化④④ 虚拟环境中的人机工程学虚拟环境中的人机工程学⑤⑤ 虚拟环境与设计过程互连虚拟环境与设计过程互连⑥⑥ 产生虚拟环境的工具集产生虚拟环境的工具集

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发二、虚拟产品开发二、虚拟产品开发

3. VPD3. VPD 发展趋势发展趋势①① 数字化数字化②② 集成化集成化③③ 智能化智能化④④ 协同化协同化⑤⑤ 虚拟化虚拟化

第三节 基于知识的虚拟产品开发第三节 基于知识的虚拟产品开发二、虚拟产品开发二、虚拟产品开发

模态模态