造型體驗(yàn)樣車在新車型開(kāi)發(fā)中的應(yīng)用

沈衛(wèi) 東林芳

（上海大眾汽車有限公司）

在整個(gè)新車型外觀開(kāi)發(fā)過(guò)程當(dāng)中，新車型造型的定義和評(píng)價(jià)扮演著重要的角色。如何以更少的成本在更短的時(shí)間里全方位地評(píng)價(jià)造型設(shè)計(jì)，為造型設(shè)計(jì)提出合理的改進(jìn)意見(jiàn)是定義和評(píng)價(jià)造型設(shè)計(jì)的關(guān)鍵。在傳統(tǒng)的開(kāi)發(fā)流程中，在造型前期只能進(jìn)行靜態(tài)的評(píng)價(jià)，動(dòng)態(tài)評(píng)價(jià)要等到方案樣車階段才能進(jìn)行，而從常規(guī)靜態(tài)造型評(píng)價(jià)階段到方案樣車完成至少要3 個(gè)月的時(shí)間，這就意味著那些靜態(tài)造型評(píng)價(jià)階段沒(méi)有發(fā)現(xiàn)的問(wèn)題要到3 個(gè)月以后才能發(fā)現(xiàn)，這樣就造成許多額外的時(shí)間、人力和材料成本的浪費(fèi)。相較于以往的油泥、造型硬模型等只能在造型初期階段提供靜態(tài)展示的模型車來(lái)說(shuō)，全新的造型體驗(yàn)樣車技術(shù)，憑借其宜靜宜動(dòng)的特性及優(yōu)勢(shì)，提供了一種全新的全面性造型評(píng)價(jià)方案，在整車開(kāi)發(fā)流程中越來(lái)越發(fā)揮不可或缺的作用。

1 造型體驗(yàn)樣車介紹

造型體驗(yàn)樣車（Designerlebnisfahrzeug，德語(yǔ)簡(jiǎn)稱DEF）是根據(jù)光順數(shù)據(jù)1：1 制造的可低速行駛（最高車速50 km/h）的評(píng)價(jià)造型設(shè)計(jì)的特殊樣車，在整車開(kāi)發(fā)過(guò)程中起著重要作用。通過(guò)造型體驗(yàn)樣車動(dòng)態(tài)展示，可以在整車研發(fā)的早期階段對(duì)于設(shè)計(jì)造型和外觀比例從動(dòng)態(tài)及靜態(tài)兩方面有更為直觀全面的評(píng)價(jià)，為新車型的后續(xù)研發(fā)提供了強(qiáng)有力的技術(shù)保障。

1.1 技術(shù)原理

造型體驗(yàn)樣車的設(shè)計(jì)制造主要分為3 大部分:主體骨架、外部車身以及車身內(nèi)飾。主體骨架采用輪距、軸距與新車型相匹配的量產(chǎn)車平臺(tái)，根據(jù)新車型相關(guān)的數(shù)據(jù)進(jìn)行局部切割和加強(qiáng)；車身外板根據(jù)CAD 數(shù)據(jù)型面offset-15 mm 制造的玻璃鋼作為骨架，并以此為基礎(chǔ)澆覆液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，然后根據(jù)1：1 數(shù)模進(jìn)行銑削；前門及前蓋根據(jù)光順數(shù)據(jù)型面，翻制玻璃鋼外板，然后通過(guò)咬合夾具將外板玻璃鋼與沿用的量產(chǎn)車內(nèi)板零件連接起來(lái)。外部車身所有可視部分的附件采用工程塑料（ABS）或者激光快速成型件（RPT）制作單件，然后銷定位及螺紋緊固到車身主體。內(nèi)飾零件多采用泡沫銑削件、ABS 件或者 RPT 件。

1.2 制造流程

在依據(jù)項(xiàng)目定義和數(shù)據(jù)基礎(chǔ)選取合適的平臺(tái)后，造型體驗(yàn)樣車制造流程，如圖1所示。

2 造型體驗(yàn)樣車的技術(shù)特點(diǎn)

2.1 玻璃鋼骨架與液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂相結(jié)合制造樣車車身

造型體驗(yàn)樣車采用同級(jí)別量產(chǎn)車型的白車身作為基礎(chǔ)車，并根據(jù)新車型局部進(jìn)行切割，采用方鋼進(jìn)行加強(qiáng)作為車身骨架，如圖2所示。根據(jù)A 面光順數(shù)據(jù)offset-15 mm 翻制的玻璃鋼支撐骨架與方鋼焊接骨架進(jìn)行連接緊固，并且局部加強(qiáng)。在玻璃鋼骨架外面澆30 mm 厚的液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂，再根據(jù)1：1 數(shù)模進(jìn)行銑削，如圖3所示。由于在造型初期造型更改比較頻繁，采用液態(tài)環(huán)氧樹(shù)脂進(jìn)行整體銑削既可以快速適應(yīng)造型更改也便于匹配與打磨。

造型體驗(yàn)樣車采用玻璃鋼作為支撐骨架，考慮到內(nèi)外飾之間間隙有限，如制作內(nèi)飾件進(jìn)行單獨(dú)匹配，會(huì)造成內(nèi)飾及外飾太薄，整車剛度較差，因此在造型體驗(yàn)樣車上，創(chuàng)新采用了局部玻璃鋼骨架與內(nèi)飾二合一的制造方式，如A 柱內(nèi)飾及車頂內(nèi)飾，整體翻制的玻璃鋼與方鋼焊接骨架進(jìn)行連接緊固，并局部采用加強(qiáng)鋼管加強(qiáng)。采用這種工藝，既增強(qiáng)了整車剛度，也避免了內(nèi)飾匹配的問(wèn)題。

2.2 新外覆蓋玻璃鋼件的制作及與傳統(tǒng)內(nèi)板鈑金的咬合

在傳統(tǒng)工藝上，車身外覆蓋件通常采用沖壓件，但是對(duì)于只需要單一制造的造型樣車來(lái)說(shuō)，沖壓件無(wú)疑是成本過(guò)高，制造周期過(guò)長(zhǎng)，變更靈活性差，并且在此時(shí)間節(jié)點(diǎn)上的光順數(shù)據(jù)狀態(tài)也無(wú)法滿足開(kāi)沖壓模具的要求。因此，造型體驗(yàn)樣車項(xiàng)目中，采用玻璃鋼外板來(lái)替代傳統(tǒng)的鈑金件。

玻璃鋼是以玻璃纖維及其制品（玻璃布、帶、氈、紗等）作為增強(qiáng)材料，以合成樹(shù)脂作基體材料的一種復(fù)合材料，具有輕質(zhì)強(qiáng)度高，耐腐蝕性好，易設(shè)計(jì)等優(yōu)點(diǎn)。制造玻璃鋼件的時(shí)間周期和費(fèi)用要遠(yuǎn)低于開(kāi)沖壓模具，在數(shù)據(jù)狀態(tài)更改的情況下，相較于沖壓件更具有易于更換和局部修整的優(yōu)點(diǎn)。

造型體驗(yàn)樣車的外覆蓋件用玻璃鋼材料，玻璃鋼單件使用環(huán)氧樹(shù)脂模具制造，內(nèi)板零件沿用傳統(tǒng)的鈑金數(shù)據(jù)，由于新外覆蓋件與傳統(tǒng)的鈑金內(nèi)板在咬邊處無(wú)法匹配，因此首先通過(guò)CATIA 在數(shù)據(jù)中將新老數(shù)據(jù)進(jìn)行比較，計(jì)算出干涉區(qū)域，然后把內(nèi)板鈑金的干涉區(qū)域切除，外板玻璃鋼件通過(guò)模具翻制，并與切割過(guò)的內(nèi)板鈑金緊固，如圖4所示。沿用傳統(tǒng)內(nèi)板鈑金使得單件的開(kāi)啟和鎖緊功能得以保證，并增強(qiáng)了車身的安全性。

在造型體驗(yàn)樣車制造的時(shí)間節(jié)點(diǎn)上，只有整車外表面的光順數(shù)據(jù)，因此在造型體驗(yàn)樣車上，前后蓋及前后門都采用改造后的傳統(tǒng)的鈑金內(nèi)板零件，這樣不僅最大程度保證了車身強(qiáng)度及安全性，而且又便于功能的實(shí)現(xiàn)。以前門為例，由于造型體驗(yàn)樣車需要低速行駛，因此駕駛員側(cè)的前門必須可開(kāi)啟，則需要有匹配的鉸鏈和鎖鉤，而沿用傳統(tǒng)內(nèi)板零件則安全有效，滿足了這一要求。

2.3 車身附件功能性的保留

在車型開(kāi)發(fā)流程中，造型體驗(yàn)樣車制造的節(jié)點(diǎn)上通常只有表皮光順數(shù)據(jù)，如何保留車身附件的功能性是一個(gè)關(guān)鍵問(wèn)題，如車門把手和搖窗機(jī)構(gòu)等。對(duì)新的表皮光順數(shù)據(jù)與傳統(tǒng)的聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)數(shù)據(jù)之間進(jìn)行數(shù)據(jù)優(yōu)化，設(shè)計(jì)出過(guò)渡的定位連接方式，并使用ABS 或者光敏樹(shù)脂材料制作出來(lái)，從而使得新造型車身附件也具有功能性。

2.4 造型樣燈的制造及匹配安裝

造型體驗(yàn)樣車需要展示大燈、尾燈及霧燈的外造型以及燈腔內(nèi)部結(jié)構(gòu)。如何將只有造型數(shù)據(jù)的造型樣燈緊固到造型體驗(yàn)樣車車身上是一個(gè)技術(shù)關(guān)鍵點(diǎn)，首先將造型數(shù)據(jù)設(shè)計(jì)成單個(gè)的實(shí)體零件，如圖5所示。使用亞克力、ABS 銑削，然后總體拼粘接到一起，沿用車身上老的樣燈安裝點(diǎn)進(jìn)行定位，如圖6所示，并使之與車身鈑金匹配，從而便于安裝定位及調(diào)節(jié)。

2.5 單件玻璃鋼模具與總成咬合夾具二合一

造型體驗(yàn)樣車的外板零件是通過(guò)光順數(shù)據(jù)銑削的模具翻制出的玻璃鋼件，內(nèi)鈑金件是切除與新外板光順數(shù)據(jù)干涉部分后的鈑金件，以總成形式安裝到車身上之前，除內(nèi)外板咬合之外，還需要將鎖鉤的加強(qiáng)板和鉸鏈加強(qiáng)板拼裝起來(lái)，按照傳統(tǒng)的分拼工藝，需要通過(guò)分拼夾具來(lái)實(shí)現(xiàn)這一目的。在造型體驗(yàn)樣車中將2 套模具整合，即進(jìn)行外板零件的翻制后，直接將內(nèi)板零件通過(guò)模具輔助面上的定位夾具與外板玻璃鋼拼接起來(lái)，并打磨成圓角。

在造型體驗(yàn)樣車中，前后蓋及前后門都是采用這種工藝制作完成的，這樣在降低了制作費(fèi)用和節(jié)省了加工時(shí)間的同時(shí)，也提高了總成件的拼接精度，為后道工序的順利完成在時(shí)間和質(zhì)量上提供了雙重保證。

2.6 外覆蓋件的咬邊圓角的處理方式

造型體驗(yàn)樣車外覆蓋件模具通常采用凹模形式，咬邊部分無(wú)法全部直接制作出來(lái)。在造型體驗(yàn)樣車中，外覆蓋件玻璃鋼模具只能制作成開(kāi)放的R 角部分（通常半個(gè)R角），剩余的非開(kāi)放R 角部分通過(guò)CATIA 計(jì)算出預(yù)留余量，在內(nèi)外板咬合后通過(guò)手工打磨的方式制作出來(lái)，如圖7所示。

3 結(jié)論

國(guó)內(nèi)某汽車公司在2 款車型的研發(fā)過(guò)程中，成功地制造了造型體驗(yàn)樣車，充分證明了該技術(shù)的可靠性及可推廣性，與用戶體驗(yàn)?zāi)Ｐ突蛴湍嗄Ｐ椭荒莒o態(tài)展示造型相比，造型體驗(yàn)樣車的動(dòng)靜皆宜，無(wú)疑更直觀便捷，可以在整車研發(fā)的早期階段對(duì)設(shè)計(jì)造型和外觀比例有更為全面的評(píng)價(jià)，與方案樣車相比，在時(shí)間節(jié)點(diǎn)上造型體驗(yàn)樣車則遠(yuǎn)遠(yuǎn)早于方案樣車，在制造費(fèi)用上更是遠(yuǎn)低于方案樣車。

綜上所述，造型體驗(yàn)樣車以其在功能、時(shí)間及費(fèi)用3 方面的優(yōu)勢(shì)，無(wú)疑將成為今后整車開(kāi)發(fā)流程中不可或缺的重要環(huán)節(jié)，并在造型評(píng)價(jià)方面起到?jīng)Q定性的作用。