汽車前縱梁的種類簡化和兼容性設(shè)計

歐陽洋　曾蔚

【摘 要】在設(shè)計前期缺乏平臺化統(tǒng)籌的前提下，開展種類簡化和兼容性設(shè)計，既要滿足產(chǎn)品多樣性，同時也需要通過設(shè)計減少零部件的種類。文章以設(shè)計某車型汽車前縱梁結(jié)構(gòu)為例，通過種類簡化和兼容性設(shè)計，功能上滿足設(shè)計要求，總體上提高了零件的共用性，減少零件種類，節(jié)約了成本，同時提高了零部件和產(chǎn)品的穩(wěn)定性，對于實現(xiàn)平臺化也有著非常重要的意義。

【關(guān)鍵詞】前縱梁；兼容性設(shè)計；種類簡化；平臺化

【中圖分類號】U491.62 【文獻(xiàn)標(biāo)識碼】A 【文章編號】1674-0688（2017）02-0036-03

0 引言

現(xiàn)如今，汽車已是生活中必不可少的交通工具，人們對汽車的要求也越來越高，在激烈的市場中，汽車廠家以多品種、多樣化的產(chǎn)品形式吸引廣大的消費者。因此，在汽車產(chǎn)品激增的同時，汽車零部件的種類也隨之增多，在汽車產(chǎn)品的不斷更新迭代中，零部件的開發(fā)、管理和維護(hù)成本也隨之增加。本文通過對某車型汽車前縱梁結(jié)構(gòu)的設(shè)計和分析，闡述種類簡化和兼容性設(shè)計在汽車前縱梁設(shè)計中的運(yùn)用及對平臺化設(shè)計的意義。

1 概念引入和問題提出

兼容性的概念廣泛應(yīng)用于計算機(jī)行業(yè)，包括軟件之間、硬件之間及軟件與硬件之間，主要體現(xiàn)軟硬件相互配合的程度。兼容性設(shè)計的核心思路是各工作單元同時工作時互不干擾，能夠兼容地工作，體現(xiàn)了相互配合的重要性。將兼容性設(shè)計的概念引入汽車零部件的設(shè)計，對于零部件的設(shè)計有著重要的意義，尤其對零部件的種類而言，不同零部件之間相互兼容，功能上滿足多用途的設(shè)計要求，種類上也能達(dá)到簡化的目的，因此對于實現(xiàn)平臺化也有著非常重要的意義。

某汽車車型產(chǎn)品，為了滿足客戶需求的提升，增加產(chǎn)品的多樣性，在3個不同的時期，不斷地更新迭代，衍生了3代產(chǎn)品（如圖1所示）。產(chǎn)品投入市場后，通過市場的反饋和收集客戶使用體驗信息，不斷地增加產(chǎn)品配置和使用功能，隨著需求的增加而不斷衍生出新的產(chǎn)品。在整個過程中，面對顧客不同時期提出的升級需求，設(shè)計上無法進(jìn)行統(tǒng)一的統(tǒng)籌規(guī)劃，未形成平臺化的設(shè)計模式，零部件的種類也隨之增多。

產(chǎn)品的多樣化和升級迭代通常會使零部件的種類增多，圖2描述了產(chǎn)品升級的3個時期，零部件與產(chǎn)品的對應(yīng)關(guān)系。在缺乏平臺化的規(guī)劃情況下，為了滿足新產(chǎn)品的需求，零部件與產(chǎn)品形成了一對一的對應(yīng)關(guān)系，零部件的種類隨著產(chǎn)品種類的遞增而疊加。

在產(chǎn)品升級過程中，前縱梁作為零部件之一，也經(jīng)歷了3次不同的設(shè)計，為了滿足產(chǎn)品的升級要求，不同的裝配功能需求，前縱梁在設(shè)計上也進(jìn)行了針對性的功能升級，產(chǎn)生了3種局部結(jié)構(gòu)不同的零部件。3種車型前縱梁的結(jié)構(gòu)差異見表1，其差異表現(xiàn)在前縱梁底部，總裝件的安裝點差異，零件B下彎梁安裝點較零件A增大14 mm，下蓋板安裝點由圓孔取代六邊形孔，零件C在零件B的基礎(chǔ)上增加了中冷器的安裝孔和中冷管的安裝孔。3種前縱梁的零件制造通過不同的沖孔工藝實現(xiàn)，3種不同零件的存在，在設(shè)計上增加了設(shè)計維護(hù)成本，制造上加大了設(shè)備的投入，增加了零件的制造和管理成本，同時也增大了用錯概率及維修成本。

2 問題改進(jìn)和兼容性設(shè)計的應(yīng)用

運(yùn)用兼容性設(shè)計的思路，為實現(xiàn)不同的安裝功能元件的相互配合工作，首先需要識別各自功能元件的差異特性，然后對差異特性進(jìn)行整合，從而實現(xiàn)兼容性設(shè)計。圖3表述了這一設(shè)計思路，將前后3代產(chǎn)品的零件功能升級過程組合，形成一個新的功能零件，在滿足原有3種零件各自功能的同時，實現(xiàn)產(chǎn)品升級的需求。

通過對3種車型前縱梁結(jié)構(gòu)進(jìn)行對比，零件差異在下彎梁安裝孔、下蓋板安裝孔、中冷器安裝孔及中冷管路安裝孔，具體為安裝孔數(shù)量、安裝孔位置及孔規(guī)格差異。在這里，運(yùn)用兼容性設(shè)計思路，以前縱梁零件為載體，將零件A差異功能孔設(shè)定為“組合孔A”，將零件B差異功能孔設(shè)定為“組合孔B”，將零件C差異功能孔設(shè)定為“組合孔C”，將3個組合孔的功能需求重合，得到新組合孔D，3個組合孔各自的功能得以實現(xiàn)，并且相互不干擾，實現(xiàn)零件種類的簡化。具體的優(yōu)化方案見表2，D1下彎梁安裝孔同時兼容2種安裝條件，D2下蓋板安裝孔統(tǒng)一為圓孔，功能上實現(xiàn)兼容，D3、D4為新增的中冷器和中冷管安裝孔。改進(jìn)方案同時滿足3個組合孔各自的功能，實現(xiàn)兼容性設(shè)計，將零件種類簡化為一種。

3 兼容性設(shè)計對種類簡化和平臺化的意義

兼容性設(shè)計概念的關(guān)鍵在于使各工作單元同時工作時互不干擾，能夠兼容地工作，體現(xiàn)了相互配合的重要性。將其引用到汽車零部件設(shè)計上，使不同的功能零部件、同功能不同屬性的零部件在設(shè)計上都能滿足各自的功能要求，并且實現(xiàn)共用性，從而達(dá)到零件種類簡化和平臺化的目的。

本文中提到的某車型汽車前縱梁案例，在設(shè)計前期無法進(jìn)行平臺化統(tǒng)籌的前提下，為了滿足不同時期的設(shè)計需求，產(chǎn)生了3種局部結(jié)構(gòu)不同的零部件，零部件種類多，加之不同種類零件之間差異較小，目視難以區(qū)分，從而導(dǎo)致難以管理，對制造過程造成混亂，使錯誤使用概率增大，以致返修浪費。在后期的簡化過程中，我們運(yùn)用兼容性設(shè)計的思維，根據(jù)不同種類的零部件所需要滿足的安裝功能要求，結(jié)合現(xiàn)有不同零部件的結(jié)構(gòu)特性和差異點，將不同安裝點結(jié)構(gòu)組合到同一零件，位置相同的安裝點結(jié)構(gòu)需要滿足不同功能件的裝配，同時又不能相互干擾，實現(xiàn)功能組合兼容，從而實現(xiàn)零部件種類簡化設(shè)計。

對于零件種類角度，如圖4所示，運(yùn)用兼容性設(shè)計的思路，功能上既能滿足多種類的零部件安裝要求，實現(xiàn)產(chǎn)品多樣性的要求，同時零件種類的減少，可以降低設(shè)計維護(hù)、開發(fā)、設(shè)備、制造、管理、維修等方面的成本；種類的減少，還能提高零件共用性，提升產(chǎn)品的穩(wěn)定性，對于實現(xiàn)平臺化也有著非常重要的意義。

4 結(jié)語

盡管兼容性的概念廣泛應(yīng)用于計算機(jī)行業(yè)，但將其運(yùn)用到汽車零部件設(shè)計上，能使零部件的功能相互兼容，滿足設(shè)計要求，實現(xiàn)產(chǎn)品多樣化，減少零部件的種類，提高零件的共用性，提高產(chǎn)品的穩(wěn)定性，實現(xiàn)平臺化，同時也能降低成本。

參 考 文 獻(xiàn)

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[責(zé)任編輯：鐘聲賢]